PL103276B1 - Sposob modyfikacji inkluzyjnych zwiazkow wielkoczasteczkowych cyklodekstryn - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfiko¬ wania polimerycznych adduktów dekstryn cyk¬ licznych w kierunku polepszania rozpuszczalnosci tych zwiazków.

Polimeryczne addukty, analogiczne do czystych cyklodekstryn, nadaja sie do wydzielania substan¬ cji z mieszanin wieloskladnikowych badz do oczyszczania substancji na zasadzie tworzenia sie zwiazków inkluzyjnych. Aby jednak polimeryczne addukty cyklodekstryn mogly byc wykorzystane w tym celu, konieczne jest zeby byla zapewnio¬ na rozpuszczalnosc ich w typowych rozpuszczalni¬ kach. Szczególnie rozpuszczalnosc w wodzie decy¬ duje o mozliwosci stosowania tych zwiazków w przemysle spozywczym, farmaceutycznym, kosme¬ tycznym, a takze w technice laboratoryjnej.

Sposób wedlug wynalazku dotyczy wiec specjal¬ nie ukierunkowanej modyfikacji chemicznej poli¬ merycznych zwiazków inkluzyjnych,, zarówno z udzialem samego lancucha polimeru jak i zwia¬ zanych z nim czasteczek cyklodekstryn ,ibadz tez z udzialem obu tych skladników jednoczesnie.

Polimerycznymi adduktami dekstryn cyklicznych sa zwiazki powstajace z polimerów i dekstryn cyklicznych zasadniczo bez udzialu wiazan che¬ micznych. Sa one analogami zwiazków inkluzyj¬ nych, które latwo tworza cyklodekstryny z liczny¬ mi substancjami niskoczasteczkowymi.

Polimerami w zwiazkach inkluzyjnych sa po¬ limery bedace w niechemicznych zwiazkach 103 276 z cyklodekstrynami, otrzymywane ze zwiazków nienasyconych na drodze ich polimeryzacji lub kopolimeryzacji w obecnosci cyklodekstryn, a wiec z takich monomerów jak chlorek winylidenu, chlorek winylowy, chlorek silitowy, octan winy¬ lowy, akrylonitryl, metakrylonitryl, akrylamid, metakrylamid, akrylan metylowy, metakrylan me¬ tylowy, styren, keton metylowinylowy, eter me- tylowinylowy, które ogólnie sa nazwane mono¬ merami winylowymi, oraz takich jak butadien, izopren, chloropren, które ogólnie sa nazywane monomerami dienowymi.

* Dekstryny cykliczne wchodza w sklad polime- rycznego zwiazku inkluzyjnego sa to tzw. deks¬ tryny Schardingera, otrzymane na drodze enzy¬ matycznego rozkladu skrobi, zwlaszcza poprzez dzialanie amylazy Bacillus macerans. Nalezy do nich a^cyklodekstryna, czyli cykloheksaamyloza, p-cyklodekstryna, czyli cykloheptaamyloza i Y^cy- klodekstryna, czyli cyklooktaamyloza.

Zwiazki inkluzyjne cyklodekstryn z substancja¬ mi niskoczasteczkowymi sa nietrwale i ulegaja latwo dysocjacji na poszczególne skladniki tj. na wolna dekstryne i zwiazek wlaczony. Dysocjacja taka zachodzi latwo, zwlaszcza pod wplywem wo¬ dy w temperaturze okolo 70°C. Znacznie trwalsze od tych adduktów sa zwiazki inkluzyjne dekstryn cyklicznych z polimerami, jednak niekorzystna ich cecha jest trudna rozpuszczalnosc badz calko-3 103 276 4 Wita nierozpuszczalnosc, co ogranicza wykorzysta¬ nie tych zwiazków w praktyce.

Okazalo sie jednak,, ze mozna w sposób prosty otrzymac produkty' rozpuszczalne przez zastoso¬ wanie modyfikacji polegajacej na dehydrochlorow- 5 cowaniu polimerów lub kopolimerów zawieraja¬ cych atomy chlorowca i/lub estryfikacji hydroksy¬ lowych grup cyklódekstryny i/lub eteryfikacji tych grup i/lub reakcji z izocyjanianami.

W przypadku reakcji dehydrochlorowcowania io proces polega na dzialaniu zwiazków alkalicznych, korzystnie rozpuszczonych w wodzie lub alkoholu, takich jak wodorotlenek sodowy, potasowy, lito- — wy, barowy, weglan sodowy, potasowy lub lito¬ wy. 15 Reakcje estryfikacji przeprowadza sie kwasami lub bezwodnikami kwasowymi, najprosciej bez¬ wodnikiem octowym w obecnosci katalizatora, ko¬ rzystnie octanu sodowego. Reakcje eteryfikacji prowadzi sie za pomoca pochodnych chloroweo- 20 alkilowych lub siarczanów pochodnych alkilo¬ wych lub innych typowych srodków alkilujacych poprzez cyjanoetylowanie akrylonitrylem. Jako zwiazki chlorowe©alkilowe stosuje sie chlorek me¬ tylowy, chlorek etylowy,. chlorek benzylowy, bro- 25 mek metylowy!, bromek etylowy. Jako siarczany pochodnych..alkilowych stosuje sie siarczan mety¬ lowy i siarczan etylowy. W modyfikacji izocyja¬ nianami stosuje sie zarówno izocyjaniany alifa¬ tyczne jak i aromatyczne. 30 W zaleznosci od budowy polaczonego z czastecz¬ kami cyklódekstryny polimeru lub kopolimeru mozna otrzymac produkty modyfikacji rozpusz¬ czalne w wodzie albo w rozpuszczalnikach orga¬ nicznych. Polimery chlorowcopochodnych latwo 35 daja dobrze rozpuszczalne w wodzie produkty modyfikacji, w wyniku reakcji dehydrochlorowco¬ wania. Rozpuszczalnosc w rozpuszczalnikach orga¬ nicznych zapewniaja przede wszystkim modyfika¬ cje chemiczne (estryfikacja, eteryfikacja, cyjano- 40 etylowanie, reakcje z izocyjanianami), zwiazanej z polimerem cyklódekstryny, która znajduje sie w zwiazku inkluzyjnym w duzym nadmiarze. Nie¬ istotny wplyw na rozpuszczalnosc w rozpuszczal¬ nikach organicznych ma budowa samego produktu. 45 Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladach wykonania.

Przyklad I. Addukt polichlorku winylidenu i (^cyklódekstryny zawierajacy 20j°/o polimeru w ilosci 18 g dodaje sie do 750 ml alkoholu etylowe- 50 go, w którym uprzednio rozpuszczono 18 g NaOH.

Mieszanine ogrzewa sie w ciagu 0,5 godziny w temperaturze wrzenia. Produkt reakcji intensyw¬ nie zabarwiony na kolor ciemnobrazowy, zawiera¬ jacy 11% chloru kilkakrotnie straca sie metano- 55 lem z wodnego roztworu. Po wysuszeniu otrzy¬ muje sie 14 g osadu o barwie ciemnobrazowej.

Dodanie wody powoduje natychmiastowe rozpusz¬ czenie produktu.

Przyklad II. 20 g adduktu kopolimeru chlor- 60 ku winylidenu i metakrylanu metylu z p-cyklo- dekstryna otrzymanego przy udziale mieszaniny monomerów o stosunku wagowym 1:10 odpowied¬ nio dodaje sie do 200 ml alkoholu etylowego, w którym uprzednio rozpuszczono 5 g NaOH. 65 Mieszanine ogrzewa sie w ciagu 1 godziny w tem¬ peraturze wrzenia. Po oczyszczeniu jak w przy- . kladzie I otrzymuje sie substancje calkowicie roz¬ puszczalna w wodzie o lekko zóltym zabarwieniu.

Przyklad III. 20 g adduktu polichlorku wi¬ nylidenu i a-cyklodekstryny zawierajacego 25°/o wagowych polimeru dodaje sie do 750 ml alkoho¬ lu etylowego, w którym uprzednio rozpuszczono 18 g NaOH. Po Ofi godzinnym ogrzewaniu do wrzenia mieszanine chlodzi sie do temperatury pokojowej i przemywa alkoholem metylowym w celu odmycia nadmiaru lugu i powstalego w re¬ akcji chlorku sodowego. Wysuszony produkt pod¬ daje sie nastepnie reakcji acetylowania dodajac go stopniowo w temperaturze 150°C do roztwo¬ ru 60 g bezwodnego octanu sodowego w 360 ml bezwodnika octowego. Ogrzewanie tej mieszaniny prowadzi sie w ciagu 1 godziny. Po ostudzeniu cala mieszanine wylewa sie do nadmiaru wody z lodem i miesza az do przeksztalcenia sie kleistego osadu w postac proszkowa. Po przemy¬ ciu woda i wysuszeniu otrzymuje sie 32 g pro¬ duktu reakcji. Rozpuszcza sie on w rozpuszczalni¬ kach organicznych, zwlaszcza w chloroformie, dioksanie, cykloheksamonie.

Przyklad IV. 20 g adduktu polichlorku wi¬ nylidenu "* i p-cyklddekstryny zawierajacego 40°/o polimeru poddaje sie 1 godzinnej acetylacji w temperaturze wrzenia mieszaniny zlozonej z 60 g bezwodnego octanu sodowego, 300 ml bezwodnika octowego i 60 ml dioksanu. Mieszanine poreakcyj¬ na wylewa sie po ostudzeniu do nadmiaru wody z lodem i miesza az do uzyskania postaci prosz¬ kowej produktu. Dalsze oczyszczanie polega na kilkakrotnym rozpuszczeniu w acetonie i strace¬ niu produktu woda. Otrzymana pochodna acety- lowa adduktu polichlorku winylidenu z p-cyklo- dekstryna rozpuszcza sie w acetonie, chloroformie, dioksanie.

Przyklad V. 20 g adduktu kopolimeru chlor¬ ku winylidenu i metakrylonitrylu w stosunku wa¬ gowym odpowiednio 1:4 z p^cyklodekstryna pod¬ daje sie reakcji acetylowania w warunkach takich jak w przykladzie IV. Produkt reakcji * wylewa sie do nadmiaru wody z lodem i po osiagnieciu postaci proszkowej produktu oczyszcza go sie przez kilkakrotne rozpuszczanie w chloroformie i stra¬ canie metanolem.

Przyklad VI. 20 g adduktu kopolimeru chlorku winylidenu i 2^chlorobutadienu — 1,3 o stosunku wagowym monomerów jak 1:1, z (3- -cyklodekstryna poddaje sie dehydrochlorowcowa- niu roztworem 18 g NaOH w 750 ml alkoholu ety¬ lowego w temperaturze wrzenia w ciagu 0,5 go¬ dziny. Po ostudzeniu, odsaczeniu osadu i przemy¬ ciu go metanolem osad suszy sie i acetyluje w temperaturze wrzenia mieszaniny 60 g bezwodne¬ go octanu sodowego, 300 ml bezwodnika octowego i 60 ml dioksanu. Po ostudzeniu do temperatury pokojowej calosc wylewa sie do nadmiaru. wody z lodem i miesza az do uzyskania proszkowej po¬ staci produktu. Dalsze oczyszczanie polega na kil¬ kakrotnym stracaniu woda z roztworu acetono¬ wego* produktu.103 27« Przyklad VII. 20 g kopolimeru metakryla- nu metylu i eteru metylowo-winylowego otrzy¬ manego przez polimeryzacje adduiktu z y^yklo- dekstryna mieszaniny monomerów o stosunku wa¬ gowym jak 4:1 odpowiednio wprowadza sie stop- 5 niowo do kompozycji nitrujacej zlozonej z 500 ml chloroformu, 94,6 g pieciotlenku azotu i 20 g flu¬ orku sodu. Mieszanina nitrujaca jest wystudzona przed reakcja do temperatury —1'5°C. Reakcje prowadzi sie w ciagu 1 godziny pozwalajac pod- 10 niesc sie temperaturze mieszaniny do +8°C. Na¬ stepnie odparowuje sie nadmiar pieciotlenku azo¬ tu i przemywa calosc woda z lodem. Z kolei odparowuje sie chloroform. Powstaje krystaliczny osad rozpuszczalny w szeregu rozpuszczalników 15 organicznych, np. w acetonie.lub octanie etylu.

Przyklad VIII. 20 g adduktu Y-cyklodekstry- ny i polimetakrylanu metylu dysperguje sie w 300 ml suchej pirydynie. Nastepnie wprowadza sie 28 g izocyjanianu fenylowego i ogrzewa calosc 20 w ciagu 6 godzin w temperaturze 1O0°C. Miesza¬ nine reakcyjna z kolei rozciencza sie czterokrotna objetoscia absolutnego alkoholu i wylewa do rów¬ nej objetosci wody. Otrzymuje sie 40 g produktu, latwo rozpuszczalnego w 2i-metoksy-etanolu. » Przyklad IX. 18 g adduktu cyklodekstryny i kopolimeru, otrzymanego z mieszaniny akrylanu metylu,, ketonu metylowo-winylowego oraz styrenu o stosunku wagowym jak 4:2:1 odpowiednio, zada¬ je sie 80 ml 33)°/a lugu potasowego. Nastepnie 3D wfcrapla sie 100 g swiezo przedestylowanego siar¬ czanu dwumetylowego oraz dalsze 140 g 33% lu¬ gu potasowego w ciagu 8 godzin. Z kolei wytra¬ ca sie mieszanine reakcyjna kilkakrotnie z chlo¬ roformem. Wyciag chloroformowy po wysuszeniu 35 nad CaCl2 oddestylowuje sie pod próznia. Powsta¬ je 5 g substancji rozpuszczalnej w eterze nafto¬ wym.

Przyklad X. W kolbie reakcyjnej umieszcza sie 25 ml 2p/o roztworu wodorotlenku sodowego 40 i 15 g produktu otrzymanego wedlug przykladu I.

Nastepnie dodaje sie 33 ml akrylo-nitrylu i in¬ tensywnie miesza w ciagu 2 godzin. Wydzielany z roztworu wodnego produkt cyjanoetylowania przemywa sie woda az do odczynu obojetnego i suszy. Produkt rozpuszczalny jest w takich roz¬ puszczalnikach jak aceton, chlorek metylenu.

Przyklad XI. 20 g produktu, otrzymanego wedlug przykladu I miesza sie z 50 ml wody i 30 g wodorotlenku sodowego. Nastepnie dziala sie w zamknietym autoklawie 60 g chlorku ety¬ lowego w ciagu 10 godzin w temperaturze po¬ wyzej 120°C. Z kolei mieszanine po oddestylowa¬ niu nieprzereagowanego chlorku etylowego pod¬ daje ekstrakcji acetonem. Produkt reakcji uzys¬ kuje sie przez odparowanie acetonem.

Analogicznie postepuje sie z adduktami otrzy¬ manymi na drodze polimeryzacji lub kopolimery- zacji pozostalych wymienionych wyzej monome¬ rów;, jak i innych monomerów, nalezacych do grup zwiazków winylowych i dienowych.

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe i. Sposób modyfikacji inkluzyjnych zwiazków wielkoczasteczkowych cyklodekstryn w celu zwiek¬ szenia ich rozpuszczalnosci, znamienny tym, ze zwiazki te poddaje sie dehydrochliorowcowaniu i/lub estryfikacji i/lub eteryfikacji i/lub reakcji z izocyjanianami.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze chlorowcopochodne polimerycznych zwiazków in¬ kluzyjnych poddaje sie reakcji dehydrochlorow- cowania na drodze dzialania substancji alkalicz¬ nych, korzystnie rozpuszczonych w wodzie lub alkoholu.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze reakcje estryfikacji przeprowadza sie przy pomo¬ cy kwasów lub bezwodników kwasowych.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze reakcje eteryfikacji przeprowadza sie za pomoca pochodnych chlorowcoalkilowych lub siarczanów pochodnych alkilowych lub na drodze cyjano¬ etylowania.