PT87448B

PT87448B - Processo para a preparacao de particulas de polimeros ou de latex constituidos por particulas de polimeros compreendendo, implantadas na respectiva superficie, moleculas antifilicas que possuem grupos ionogenicos ou reactivos

Info

Publication number: PT87448B
Application number: PT87448A
Authority: PT
Inventors: Bernard Chauvel; Jean-Claude Daniel; Roger Hogenmuller
Original assignee: Rhone Poulenc Chim Base
Priority date: 1987-05-11
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1992-08-31
Also published as: KR910009291B1; JPS6465102A; CN1031539A; GR3003741T3; FR2615192B1; EP0291390B1; EP0291390A1; PT87448A; IL86323A; DE3867900D1; BR8802279A; DK256188D0; AU605292B2; AU1583388A; ES2028321T3; DK256188A; KR880014014A; JPH0667973B2; ATE72049T1; US4929662A

Description

A dispersão aquosa de semente utilizada na primeira fase pos. sui um extracto seco da ordem de 1 a 40 % em peso, de preferência da ordem de 10 a 25% em peso; ela é constituída por partículas de políme ro que possuem um diâmetro da ordem de 0,1 a 15 micra e, geralmente da ordem de 0,3 a 5 micra; as mencionadas partículas podem corresponder a uma certa distribuição ou então serem calibradas.

O polímero de semente (extracto seco) pode representar 50 a 95% em peso, de preferência entre 65 e 85% em peso do polímero final.

Uma variante de realização do citado processo consiste em empre^ gar dispersões aquosas de semente cujas partículas são magnetizáveis.

As referidas partículas magnetizáveis contêm 0,5a 50% em peso (de preferência entre 0 ,5 e 35% e, de maneira particularmente preferi^ da, entre 0,7 e 20%) de uma carga magnética cuja dimensão é inferior a 1 ^ση e, de preferência, está compreendida entre 0,00 2 e 0 ,0 5 yim; a car ga magnética é, evidentemente, suficientemente fina para poder ser incluída nas partículas de polímero.

Esta carga magnética pode ser constituída, por exemplo, por:

. metais ou suas ligas, tais como ferro, ferro-silício, níquel, cobalto, ou suas ligas com molibdénio, crómio, cobre, vanádio, manganês, alumínio, titânio;

. óxidos de ferro: Fe^O^ ou mistura com outros óxidos, zinco, bário, terras raras

-Εθ₂Ο2, puros ou em tais como óxidos de combinação ou em cobalto, manganês, . dióxido de crómio.

As mencionadas dispersões aquosas de semente de partículas magnetizáveis podem ser obtidas de acordo com os processos descritos na patente de invenção europeia Número 38.730 e na patente de invenção norte-americana Número 4.157.323.

É particularmente interessante utilizar como agente iniciador de polimerização um agente iniciador de polimerização líquido à temperatura de realização da primeira operação, tal como o peróxido de dioctanoílo, o peróxido de didecanoílo, o peroxidicarbonato de dioctanoílo, o peroxidicarbonato de didecilo, o peroxidicarbonato de didodecilo.

A quantidade de agente iniciador de polimerização empregada corresponde a cerca de 0,1 a 10%, de preferência de 1 a 5% em peso em relação ao peso da composição de monómero a polimerizar.

A operação de difusão do agente iniciador de polimerização na dispersão aquosa de semente pode realizar-se fazendo contactar sob agitação a dispersão aquosa de semente com o agente iniciador de polimerização, tendo o citado agente iniciador de polimerização sido previamente emulsionado por homogeneização em água que contém um agente emulsionante. Esta pré-emulsão pode realizar-se empregando, por cada 100 gramas de partículas secas de semente, uma quantidade da ordem de grandeza de 200 a 2000 gramas de uma solução com 0,1 a 0,5% em peso de um agente emulsionante na água.

A título de exemplos de agentes emulsionantes, podem citar-se os alquil-sulfatos, alquil-sulfonatos, alquil-aril-sulfonatos de metais alcalinos,etc.

-6Esta fase de difusão realiza-se a uma temperatura inferior à temperatura de decomposição do agente iniciador de polimerização, mas suficiente para que este se encontre no estado líquido. Esta operação realiza-se, geralmente, a uma temperatura da ordem de 25° a 45°C, durante cerca de quinze a vinte e cinco horas.

Os compostos anfifílicos empregados na segunda operação possuem, de preferência, um índice de HLB superior ou igual a 10 e inferior a 20 .

Eles possuem uma sequência hidrofílica oligomérica como, por exemplo, uma sequência polioxi-alquilenada contendo 5 a 100, de pre ferência 5 a 50 motivos de oxi-alquileno em 0·^ ^ou Cg, uma sequência de policarboxi-etileno e/ou poli-amido-etileno e/ou policiano-etileno, contendo 4 a 50 motivos de carboxi-etileno e/ou de amido-etileno e/ou de ciano-etileno, sendo a referida sequência oligomérica hidrofílica terminada por um grupo ionogénico ou reactivo.

De entre as terminações ionogénicas ou reactivas, podem citar -se os agrupamentos:

-oh, -so₃h, -cooh, -cho, -0ch₂ci, -nh₂, -nr₂, nr₃ (representando o símbolo R um radical alquilo emC^ ou ,

-CONH

-NH-NH ₂, -NH-NH-CO-NH₂, -SH,

-P—> O l\

HO OH

A título de exemplos de compostos anfifílicos, podem citar-se:

- os álcoois gordos ou os ácidos gordos polioxi-etilenados e/ou polioxipropilenados que possuem 5 a 50 motivos de oxi-alquile? no e cuja sequência hidrofóbica contém cerca de oito a vinte átomos de carbono (tais como os CEMULSOL DB, comercializados por Société Française dOrgano Synthèse, os SOPROPHOR LA, comercializados por Rhóne-Poulenc);

- os ésteres dos mencionados álcoois gordos que possuem funções semicarbazida (tais como os ésteres dos citados álcoois e da para-metil-meta-semicarbazida do ácido fenil-carbâmico), funções ácido (tais como os mono-ésteres dos citados álcoois e do ácido azelaico), funções tiol (tais como os ésteres dos mencionados álcoois com o ácido tioglicólico);

- as amidas dos referidos ácidos gordos (tais como as ETHOMID, comercializadas por Armour Industrial Chemical Co,);

- os alquil-fenóis polioxi-alquilenados e/ou polioxipropilenados que possuem 5 a 50 motivos de oxi-alquileno e cujo radical alquilo ou cujos radicais alquilo contêm oito a doze átomos de carbono, e os seus ésteres com ácido fosfórico (tais como os SOPROPHOR BC e OP, comercializados por Rhóne-Poulenc, os SOPROPHOR NFP, comercializados por Geronazzo, os GAFAC RE, comercializados por General Aniline and Film Corp.); e r

-8- as aminas gordas polioxi-etilenadas cuja sequência hidrofóbica contém oito a vinte e dois átomos de carbono (tais como as SOPROMINE, comercializadas por Rhóne-Poulenc, as ETHOMEEN, comercializadas por Armour Industrial Co.).

A quantidade de composto anfifílicos empregada é tal que re

-5 -1 -4 -2 presente cerca de 10 a 10 mole, de preferência 10 a 10 mole por 100 gramas de polímero final.

O monómero ou os monómeros assim como o composto anfifílico são introduzidos no meio reaccional proveniente da primeira operação sob agitação.

A operação de inchamento dura geralmente um intervalo de tem po da ordem de 1/2 a quatro horas; ela realiza-se a uma temperatura da mesma ordem de grandeza que a da operação de difusão.

A terceira fase, isto é, a fase de polimerização, realiza-se por elevação da temperatura até uma temperatura superior à da decom posição do agente iniciador de polimerização. Esta operação de poLi merização dura geralmente cerca de três a seis horas.

Se na primeira operação , além do agente iniciador da polime rização, se tiver utilizado um composto orgânico insolúvel este pode ser eliminado, por exemplo, por evaporação sob vazio.

O meio obtido é então uma dispersão aquosa de partículas constituídas por cadeias macromoleculares intermisturadas na sua camada periférica com a parte hidrofóbica do composto anfifílico e fixando assim o referido composto anfifílico na superfície das men cionadas partículas.

-90 composto anfifílico não implantado durante a operação de polimerização, assim como qualquer constituinte emulsionante previamente presente na dispersão são em seguida eliminados por lava, gem aquosa, por exemplo por ultrafiltração.

As partículas de polímero que comportam o composto anfifílico implantado na sua superfície assim obtidas podem ser separadas, do meio aquoso caso se pretenda, pelos métodos clássicos de sedimentação por centrifugação.

As partículas ou os látices de partículas obtidas de acordo com o processo da presente invenção são particularmente interes santes em biologia para a fixação de moléculas biológicas (anticoí? pos, antigénios, etc.) por covalência.

A fixação das moléculas biológicas por covalência sobre as partículas de polímeros pode realizar-se por reacção de acoplamen to, reacção essa que faz intervir os agrupamentos terminais da mo lécula anfifílica implantada e os agrupamentos funcionais da molé cuia biológica a fixar.

Esta reacção de acoplamento pode realizar-se de acordo com métodos bem conhecidos, por exemplo:

. empregando agentes de acoplamento (tais como aldeído glutárico, carbodiimida solúvel em água);

. por activação das funções do polímero (por exemplo, por dia. zotação, por acção do brometo de cianogénio, por acção da hidrazina, etc.) e depois reacção com a molécula a fixar;

Os produtos podem, portanto, ser utilizados para a realização de ensaios de diagnóstico do tipo de aglutinação, radioimunológico, enzimático.

Os exemplos seguintes são descritos a título indicativo e não podem ser considerados como uma limitação do âmbito nem do espírito da invenção.

EXEMPLO 1

Este exemplo refere-se à implantação de CEMULSOL DB 25/18 (abreviadamente designado por CA-OH: composto anfifílico com função álcool) como agente anfifílico, em partículas de poliestireno.

A fórmula média do composto anfifílico é a seguinte:

^c18H₃₇-<_⁰-^cH2-^cH2-4-₅o⁰H

Num balão de 500 ml, carregam-se 316,4 gramas de água, 1,54 gramas de peróxido de dioctanoílo e 1,12 gramas de lauril-sulfato de sódio; aquece-se a 30°C até à fusão do peróxido de dioctanoílo. Emulsiona-se a mistura com um Ultraturax, durante um minuto, a 20000 rotações por minuto, mantendo a temperatura compreendida entre 25° e 35°C.

Adiciona-se 56 gramas de partículas de um látex de poliestireno de semente, que possui uma taxa de extracto seco igual a 30% em peso e é constituído por partículas calibradas de 0,8 mícron. A-

-11gita-se o conjunto durante vinte horas a 30° C.

Ã mistura assim preparada, adicionam-se 20 ,44 gramas de es; tireno e 7,64 gramas de composto anfifílico (o que corresponde a 4,09 mmole de composto anfifílico). Agita-se o conjunto durante duas horas, a 40°C,sob 400 rotações por minuto.

Faz-se subir a temperatura até 70°C; mantém-se esta tempera tura durante quatro horas, agitando a 70 rotações por minuto.

Elimina-se o estireno que não reagiu por arrastamento com vapor a 70°C, sob uma pressão de 160 mm de Hg, em um evaporador ro tativo.

Após arrefecimento, o látex obtido é lavado por ultrafiltra ção com o auxílio de 2,5 litros de água desmineralizada por 10 gra. mas de partículas de látex, para eliminar as moléculas de composto anfifílico que não foram implantadas, assim como os agentes emulsio nantes presentes no látex de partida.

O látex fica estável após a ultrafiltração,o que constitui cia ramente um índice da implantação do composto anfifílico.

Doseia-se o látex assim obtido por ressonância magnética nu clear.

Verifica-se que a quantidade em peso de agente anfifílico implantado em 100 gramas de partículas finais é igual a 7,8 (teoria =9,1).

-12EXEMPLO 2

Este exemplo refere-se à implantação do éster de CEMULSOL DB 25/18 e da para-metil-meta-semicarbazida do ácido fenil-carbâmico (abreviadamente CASC: composto anfifílico contendo a função semicar bazida), como agente anfifílico, nas partículas de um látex calibra, do de poliestireno.

A fórmula média do composto anfifílico é a seguinte:

^C18^H37⁴-°-^CH2-^CH2-⁺50

Preparação do Composto Anfifílico composto anfifílico prepara-se em duas fases:

- uma primeira fase que consiste em funcionalizar o CEMULSOL DB 25/18 com diisocianato de tolueno na presença de dioxano como dissolvente, a uma temperatura de 90 °C; e

-13- uma segunda fase que consiste em funcionalizar o CEMULSOL DB 25/18 assim obtido por adição de hidrato de hidrazina na pre sença de dioxano, à temperatura ambiente.

composto anfifílico pretendido é precipitado a frio, com éter etílico.

p Implantação

Repete-se a operação descrita no exemplo 1 mas substituindo o CEMULSOL DB 25/18 por 7,64 gramas do seu derivado preparado como se descreveu antes, o que corresponde a 3,78 mmoles de composto an fifílico disperso no estireno.

resultado do doseamento por ressonância magnética nuclear figura no Quadro I.

EXEMPLO 3

Este exemplo refere-se à implantação do éster de CEMULSOL DB 25/18 e do ácido tioglicólico (abreviadamente CA-SH: composto anfifílico com função tiol) como agente anfifílico , nas partículas de um látex calibrado de poliestireno.

A fórmula média do composto anfifílico é a seguinte:

=18^0-^2-^2-¼

O-C-CH„-SH ll ²

-14Este composto pode preparar-se de acordo com o processo de£ crito na patente de invenção norte-americana Número 2 461 920 .

Repete-se a operação descrita no exemplo 1, mas substituindo o CEMULSOL DB 25/18 por 7,64 gramas do seu éster de ácido tioglicólico com a fórmula referida acima, o que corresponde a 3,94 mmoles do composto anfifílico.

O resultado do doseamento por condutrimetria figura no

Quadro I.

EXEMPLO 4

Este exemplo refere-se à implantação do mono-éster de CEMUL SOL DB 25/18 e do ácido azelaico (abreviadamente CA-COOH: composto anfifílico com função ácido) como composto anfifílico, nas partícu las de um látex calibrado de poliestireno.

A fórmula média do composto anfifílico é a seguinte:

^C18^H3 7^-°-^CH2“^CH2~^50 ^0_C“^(CH2 ⁵ 7^_COOH

.... γ

-15Este composto pode preparar-se por esterificação do CEMULSOL DB 25/18 com ácido azelaico no seio de piridina na presença de dicj. clohexil-carbodiimida como agente de condensação.

Repete-se a operação descrita no Exemplo 1, substituindo o CEMULSOL DB 25/18 por 3,82 gramas do seu éster com a fórmula meneio nada antes, o que corresponde a 1,89 mmoles do composto anfifílico.

resultado do doseamento por ressonância magnética nuclear figura no Quadro I.

EXEMPLO 5

Este exemplo refere-se à implantação de CEMULSOL DB 25/18 como agente anfifílico, em partículas calibradas de copolímero de estireno/metacrilato de metilo 40/60 em peso.

Repete-se a operação que se descreveu no exemplo 1 mas subs tituindo, peso por peso, o látex de semente de poliestireno (56 gramas de partículas) por um látex de semente de copolímero de estireno/metacrilato de metilo, 40 /60 em peso (56 gramas de part_í cuias), que possui uma taxa de extracto seco igual a 33% e é cons tituido por partículas calibradas com 0 , 70 5 ytlm.

A natureza e as quantidades dos outros reagentes empregados são as mesmas que se indicaram no Exemplo 1 (isto é, 20,44 gramas de estireno como composição monomérica); acontece o mesmo com as condições operatórias.

-160 resultado do doseamento por ressonância magnética nuclear está indicado no Quadro I.

EXEMPLO 6 >

Sedimentam-se as partículas de látex obtidas no exemplo 1 com auxílio de uma centrífuga BECKMAN L 50, munida de um rotor 30 (aparelho comercializado por BECKMAN), que roda a 10.000 rota ções por minuto, durante quinze minutos, secam-se depois na estu fa sob vazio a 40°C e conservam-se sob atmosfera de azoto.

As características das partículas são conservadas.

As abreviaturas relativamente ao polímero de partida que figuram no Quadro têm as seguintes significações:

I

PS : poliestireno.

P(S/MAM) : copolímero de estireno/metacrilato de metilo.

ES : extracto seco.

: estireno.

-17co

QUADRO tn

M¹

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I

Claims

1Processo para a preparação de partículas de polímeros compreendendo, implantadas na respectiva superfície, moléculas anfifílicas que possuem grupos ionogénicos ou reactivos, caracterizado pelo facto:

aJ de se fazer difundir, em uma dispersão aquosa, semente de partículas de polímero previamente preparada, um iniciador de polimerização solúvel em dissolventes orgânicos que possui uma -3 -2 solubilidade em agua da ordem de 10 a 10 grama/litro de agua, realizando-se a referida fase a uma temperatura inferior à temperatura de decomposição do iniciador;

b) de se fazer inchar as partículas da dispersão assim obtida por introdução da composição de monómero a pôlimerizar, contendo a mencionada composição do monómero a polimerizar pelo menos um monómero e um composto anfifílico de HLB (índice de equilíbrio hi-19- drofílico-lipofílico) igual ou maior do que 10 e uma massa molecular igual ou maior do que 400, cuja sequência hidrofílica ê uma sequência hidrofílica oligomérica terminada por, pelo menos, um grupo ionogénico ou reactivo, sendo a citada fase realizada com uma quantidade de composiçõo de monómero menor do que a quantidade máxima de composição que pode absorver a referida semente, a uma temperatura inferior ã temperatura de decomposição do iniciador;

c) de se polimerizar a mencionada composição de monómero a uma temperatura pelo menos igual ã temperatura de decomposição do iniciador; sendo a natureza do polímero que constitui a semente e a natureza do monómero ou dos monómeros que constituem a composição monomérica tais que o polímero final apresente uma temperatura de transição vítrea superior a cerca de 40°C;

d) de se eliminar qualquer constituinte anfifílico não implantado na superfície das partículas em dispersão aquosa assim obtidas; e

e) eventualmente de se separar as partículas de polímero assim obtidas, compreendendo, implantadas na respectiva superfície, moléculas do citado composto anfifílico.

2,- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a semente de polímero conter motivos derivados dos monómeros vinilaromáticos, dos ésteres de alquilo de ácidos Ct/

-insaturados, dos ésteres de ácidos carboxílicos insaturados, do cloreto de vinilo, do cloreto de vinilideno, dos dienos, daque-20r t

í les que comportam funções nitrilo.

3. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o monómero ou os monómeros a polimerizar serem monómeros vinilaromáticos, ésteres de alquilo de ácidos cy , ^-insaturados, ésteres de ácidos carboxílicos insaturados, cloreto de vinilo, cloreto de vinilideno, dienos, os que comportam funções nitrilo.

4. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de asemente da dispersão aquosa possuir um extracto seco da ordem de 1 a 40 % em peso e ser constituída por partículas com o diâmetro da ordem de 0,1 a

15 micra.

5. _ Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o polímero de semente representar entre 50 e 95 % em peso do polímero final.

6. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de as partículas da dispersão aquosa de semente serem magnetizáveis.

7.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o iniciador ser peróxido

-21de dioctanoílo, peróxido de didecanoílo, peroxidicarbonato de dioctanoílo, peroxidicarbonato de didecilo, peroxidicarbonato de didodecilo.

8. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a quantidade de iniciador | corresponder a cerca de 0,1 a 10 % em peso em relação ao peso da composição do monómero a polimerizar.

9. _ processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a fase de difusão do iniciador na dispersão aquosa de semente se realizar pondo em contacto a dispersão aquosa de semente com o iniciador, sob agitação, tendo o referido iniciador sido previamente emulsionado por homogeneização em água contendo um agente emulsionante.

I

10. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de se realizar a fase de difusão a uma temperatura inferior â temperatura de decomposição do iniciador, mas suficiente para que este se encontre no estado liquido.

11.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o composto anfifílico comportar uma sequência de polioxialquilenos oligoméricos hidrofílicos que contêm entre 5 e 100 motivos de oxialquilenos em _{ou c}^_z f * uma sequência policarboxietilenada e/ou poliamidoetilenada e/ou policianoetilenada contendo entre 4 e 50 motivos carboxietilenados e/ou amidoetilenados e/ou cianoetilenados, sendo a mencionada sequência hidrofílica oligomérica terminada por um grupo -OH, -SO^H , -COOH,-CHO,-00^01, -NH₂, ^_NR2' ^NR3 ^^reP^resentando o símbolo R um radical alquilo em C_] ou C₂), -CONH₂, -NH-NH_?,-NH-NH-CO-NH₂, -SH, -P —> O l\

HO OH

12. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores , caracterizado pelo facto de a quantidade de composto -5 -1 anfifílico ser tal que representa cerca de 10 a 10 mole por 100 gramas de polímero final.

13. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de se efectuar a fase de inchamento a uma temperatura da mesma ordem de grandeza da temperatura da fase de difusão.

14.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de se realizar a fase de polimerização a uma temperatura superior ã temperatura de decomposição do iniciador ,

Lisboa, 10 de Maio de 1938