RU2538211C2

RU2538211C2 - Method of producing carbohydrate-containing polymers

Info

Publication number: RU2538211C2
Application number: RU2012138914/04A
Authority: RU
Inventors: Алексей Леонидович Шульцев
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2015-01-10
Also published as: RU2012138914A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to organic chemistry and is intended for synthesis of homo- and copolymers of N-glucosides of vinyl-containing amines via radical-initiated polymerisation. Disclosed is a method of producing carbohydrate-containing polymers based on N-glucosides of vinyl-containing amines via radical homo- or copolymerisation in the presence of an initiator, wherein comonomers may not contain saccharide residues.

EFFECT: disclosed method enables to obtain a wide range of carbohydrate-containing polymers with good output and a given structure.

4 cl, 5 ex

Description

Изобретение относится к органической химии и предназначено для синтеза гомо- и сополимеров N-гликозидов винилсодержащих аминов посредством радикально-инициируемой полимеризации.The invention relates to organic chemistry and is intended for the synthesis of homo- and copolymers of N-glycosides of vinyl-containing amines by means of radical-initiated polymerization.

В настоящее время описано получение нескольких высокомолекулярных N-гликозидов, при этом все они были получены посредством полимераналогичных превращений поливиниламина [1-4]. При этом применялись реакции замещения, гликозилирования.Currently, the preparation of several high molecular weight N-glycosides is described, and all of them were obtained by polymer-analogous transformations of polyvinylamine [1-4]. In this case, substitution and glycosylation reactions were used.

Другие способы получения углеводсодержащих полимеров - N-гликозидов в периодической и патентной литературе не описаны.Other methods for producing carbohydrate-containing polymers, N-glycosides, are not described in the periodic and patent literature.

Технической задачей и положительным эффектом является разработка способа синтеза углеводсодержащих полимеров, относящихся к классу высокомолекулярных N-гликозидов и представленных гомо- и сополимерами N-гликозидов винилсодержащих аминов, по реакции радикальной полимеризации в присутствие инициатора.The technical problem and the positive effect is the development of a method for the synthesis of carbohydrate-containing polymers belonging to the class of high molecular weight N-glycosides and represented by homo- and copolymers of N-glycosides of vinyl-containing amines by the reaction of radical polymerization in the presence of an initiator.

Поставленная задача и положительный эффект достигаются за счет того, что углеводсодержащие полимеры обозначенного класса получают посредством радикальной гомо- и сополимеризации N-гликозидов винилсодержащих аминов в присутствии инициатора, при температуре 40-80°С, при этом в качестве сомономеров используют как углеводсодержащие виниловые мономеры - N-гликозиды винилсодержащих аминов, сложные эфиры непредельных кислот, амиды непредельных кислот, другие соединения - сахариды имеющие в своей структуре реакциошюспособную кратную связь, так и винилсодержащие соединения, не относящиеся к сахаридам и не содержащие сахаридных остатков, при этом получают статистические, регулярные и блок-сополимеры. При этом: 1) гомо- и сополимеризацию проводят, в том числе, в растворе, используя безводные растворители в качестве среды, в том их числе смеси; 2) при гомо- и сополимеризации среда выполняет также функцию осадителя; 3) гомо- и сополимеризацию проводят также в индифферентной атмосфере, используя инертные газы или, например азот; 4) используют инициатор, работающий при температуре 40-80°С, являющийся химическим соединением или их системой, которые не вызывают побочных реакций мономеров - окисления, лизиса, изомеризации и т.д., а также подобного воздействия на растущую материальную цепь, например, азоинициаторы; 5) в качестве винилсодержащих соединений, не содержащих сахаридные фрагменты, используют различные мономеры, в частности, например, углеводороды и их производные, имеющие заместители, амиды, сложные эфиры, много- и одноатомные спирты, и другие, принадлежащие к различным классам соединений.The task and a positive effect are achieved due to the fact that carbohydrate-containing polymers of the designated class are obtained by radical homo- and copolymerization of N-glycosides of vinyl-containing amines in the presence of an initiator at a temperature of 40-80 ° С, while carbohydrate-containing vinyl monomers are used as comonomers - N-glycosides of vinyl-containing amines, esters of unsaturated acids, amides of unsaturated acids, other compounds - saccharides having a reactive multiple bond in their structure, that k and vinyl-containing compounds that are not related to saccharides and do not contain saccharide residues, while receiving statistical, regular and block copolymers. In this case: 1) homo-and copolymerization is carried out, including in solution, using anhydrous solvents as a medium, including mixtures thereof; 2) during homo- and copolymerization, the medium also acts as a precipitant; 3) homo- and copolymerization is also carried out in an indifferent atmosphere using inert gases or, for example, nitrogen; 4) use an initiator operating at a temperature of 40-80 ° C, which is a chemical compound or their system that does not cause adverse reactions of monomers - oxidation, lysis, isomerization, etc., as well as a similar effect on a growing material chain, for example, azo initiators; 5) various monomers are used as vinyl-containing compounds containing no saccharide moieties, in particular, for example, hydrocarbons and their derivatives having substituents, amides, esters, polyhydric and monohydric alcohols, and others belonging to different classes of compounds.

Способ получения углеводсодержащих полимеров раскрывается далее на примерах.A method for producing carbohydrate-containing polymers is further disclosed by examples.

Пример 1. В 5.06 г абсолютного ДМФА растворяют 1.2659 г (0.0045 моль) 1-(4-винилфенил)амино-1-дезокси-β-0-маннопиранозы и к раствору добавляют 0.0139 г (1.1 мас.%) AIBN. Полученный 20% раствор мономера термостатируют при 72°С в запаянной ампуле в атмосфере аргона в течение 6.5 ч. Реакционная масса после полимеризации состоит из прозрачного монолитного осадка полимера и находящегося над ним раствора. Раствор декантируют, ампулу ополоскивают абсолютным ДМФА и объединяют растворы. Далее раствор прикапывают при перемешивании к 250 мл абсолютного метанола, выпавший мелкий осадок белого цвета отфильтровывают, промывают абсолютным метанолом, затем абсолютным диэтиловым эфиром. После высушивания на воздухе получяют 0.07 г белого мелкодисперсного порошка. К нерастворимому высоковязкому гелю полимера добавляют 4 мл ДМФА, разрушают целостность массы, помещают смесь в 25 мл абсолютного метанола и растирают. Осадок отфильтровают, после чего растирают его на фильтре в абсолютном метаноле, дважды меняя растворитель, затем дважды - в абсолютном диэтиловом эфире. После фильтрования и высушивания на воздухе получают 0.89 г порошкообразного полимера. Выход поли-1-(4-винилфенил)амино-1-дезокси-В-машюпиранозы: 0.96 г (75.8%), нерастворимое в воде и других растворителях вещество.Example 1. 1.2659 g (0.0045 mol) of 1- (4-vinylphenyl) amino-1-deoxy-β-0-mannopyranose was dissolved in 5.06 g of absolute DMF, and 0.0139 g (1.1 wt.%) AIBN was added to the solution. The resulting 20% monomer solution was thermostated at 72 ° C in a sealed ampoule in an argon atmosphere for 6.5 hours. The reaction mass after polymerization consists of a transparent monolithic polymer precipitate and a solution above it. The solution is decanted, the vial is rinsed with absolute DMF and the solutions are combined. Next, the solution is added dropwise with stirring to 250 ml of absolute methanol, the precipitated fine white precipitate is filtered off, washed with absolute methanol, then with absolute diethyl ether. After drying in air, 0.07 g of a white fine powder is obtained. 4 ml of DMF are added to the insoluble, highly viscous polymer gel, the mass integrity is destroyed, the mixture is placed in 25 ml of absolute methanol and triturated. The precipitate is filtered off, after which it is triturated on a filter in absolute methanol, changing the solvent twice, and then twice in absolute diethyl ether. After filtering and drying in air, 0.89 g of a polymer powder is obtained. Yield of poly-1- (4-vinylphenyl) amino-1-deoxy-B-machine-pyranose: 0.96 g (75.8%), insoluble in water and other solvents.

Пример 2. К раствору 0.9846 г (0.0035 моль) 1-(4-винилфенил)амино-1-дезокси-β-О-маннопиранозы и 0.3709 г (0.0015 моль) α,β-N-метакрилоил-0-глюкозамина в 5.42 г абсолютного ДМФА добавляют 0.0149 г (1.1 мас.%) AIBN. Полученный 20% раствор мономеров термостатируют при 72°С в запаянной ампуле в атмосфере аргона в течение 6.5 ч. Окрашенный раствор сополимера затем прикапывают при перемешивании к 780 мл абсолютного метанола (в три приема, трижды используя чистый растворитель), сополимер выделяют фильтрованием, многократно промывают абсолютным метанолом (всего 250 мл), после фильтрования промывают осадок, одновременно растирая, абсолютным диэтиловым эфиром. Полученное вещество затем измельчают и высушивают на воздухе, окончательно - над Р₄О₁₀ в вакууме. Выход: 1.0 г (73.8%), белый водорастворимый порошок, [η]²⁵, дл/г: 0.06 (Н₂O), 0.321 (ДМФА). Спектр УФ, λ_макс., нм: 242.939, 290.89 (Н₂O).Example 2. To a solution of 0.9846 g (0.0035 mol) of 1- (4-vinylphenyl) amino-1-deoxy-β-O-mannopyranose and 0.3709 g (0.0015 mol) of α, β-N-methacryloyl-0-glucosamine in 5.42 g absolute DMF add 0.0149 g (1.1 wt.%) AIBN. The resulting 20% solution of monomers was thermostated at 72 ° C in a sealed ampoule in argon atmosphere for 6.5 hours. The colored copolymer solution was then added dropwise with stirring to 780 ml of absolute methanol (in three doses, using pure solvent three times), the copolymer was isolated by filtration, washed many times absolute methanol (total 250 ml), after filtering, the precipitate is washed, while rubbing, with absolute diethyl ether. The resulting substance is then ground and dried in air, finally over P ₄ O ₁₀ in vacuum. Yield: 1.0 g (73.8%), white water-soluble powder, [η] ²⁵ , dl / g: 0.06 (H ₂ O), 0.321 (DMF). UV spectrum, λ _max. nm: 242.939, 290.89 (H ₂ O).

Пример 3. К смеси 0.60 г (0.0021 моль) 1-дезокси-1-(4-винилфенил)амино-β-D-маннопиранозы и 0.60 г (0.0033 моль) я-стиролсульфоната натрия добавляют 5.1 мл абсолютного ДМФА, массу перемешивают, затем к полученному раствору, содержащему незначительное количество осадка сульфоната прибавляют 0.0132 г (1.1 мас.%) AIBN. Далее раствор нагревают в атмосфере аргона при 70±0.5°С в течение 1.5 ч, суспензию перемешивают и нагревание продолжают еще в течение 7.5 ч. Затем реакционную массу добавляют небольшими порциями при перемешивании к 250 мл абсолютного метанола, осадок отфильтровывают, растирают его в 50 мл абсолютного метанола, отфильтровывают и высушивают, вначале на воздухе, затем в вакууме над Р₄О₁₀. Получают 1.0 г. Затем препарат измельчают и экстрагируют растворимые примеси 75 мл абсолютного метанола при перемешивании и кипячении в течение 5 мин. Выход абсолютно сухого гидрофильного сополимера: 0.99 г (82.5%). [η]²⁵ (0.1 н NaCl), дл/г: 0.30. Спектр УФ (Н₂O), λ_макс., нм: 220.961; для сравнения: поли-n-стиролсульфонат натрия: λ_макс., нм: 224.957 (Н₂0), n-стиролсульфонат натрия: λ_макс., нм: 253.928.Example 3. To a mixture of 0.60 g (0.0021 mol) of 1-deoxy-1- (4-vinylphenyl) amino-β-D-mannopyranose and 0.60 g (0.0033 mol) of sodium i-styrene sulfonate add 5.1 ml of absolute DMF, the mass is stirred, then 0.0132 g (1.1 wt.%) AIBN is added to the resulting solution containing a small amount of sulfonate precipitate. Then the solution is heated in an argon atmosphere at 70 ± 0.5 ° С for 1.5 h, the suspension is stirred and heating is continued for another 7.5 h. Then the reaction mass is added in small portions with stirring to 250 ml of absolute methanol, the precipitate is filtered off, triturated with 50 ml absolute methanol, filtered off and dried, first in air, then in vacuo over P ₄ O ₁₀ . Obtain 1.0 g. Then the preparation is ground and soluble impurities are extracted with 75 ml of absolute methanol with stirring and boiling for 5 minutes. Yield of absolutely dry hydrophilic copolymer: 0.99 g (82.5%). [η] ²⁵ (0.1 n NaCl), dl / g: 0.30. UV spectrum (H ₂ O), λ _max. nm: 220.961; for comparison: sodium poly-n-styrenesulfonate: λ _max. nm: 224.957 (H ₂ 0), sodium n-styrene sulfonate: λ _max. nm: 253.928.

Пример 4. К раствору 0.90 г (0.0032 моль) 1-дезокси-1-(4-винилфенил)амино-L-рамнопиранозы в 3.8 мл абсолютного ДМФА добавляют 0.0099 г (1.1 мас.%) AIBN, полученную смесь затем термостатируют в атмосфере аргона в течение 7 ч при 70°С. Раствор декантируют с прозрачной полимерной массы в 200 мл абсолютного метанола, при этом выпадает осадок, полимерный монолит тщательно измельчают в 250 мл абсолютного метанола, осадки отфильтровывают, промывают полимер 50 мл абсолютного метанола, затем небольшим количеством абсолютного диэтилового эфира, после чего высушивают, вначале на воздухе, затем в вакууме над Р₄О₁₀. Выход: 0.45 г (50.0%), белое порошкообразное вещество, нерастворимое в воде. Спектр ЯМР ¹³С, δ, м. д.: 15.797, 18.298, 18.540 (С₆), 39.875 (СН₂), 46.007 (СН), 66.506 (С), 73.714 (С), 82.475 (С₁), 115.991, 116.479, 117.219 (3,5-Ar), 126.756-131.711 (2,6-Ar), 137.520 (1-Ar), 143.601 (4-Ar), 153.134-154.581.Example 4. To a solution of 0.90 g (0.0032 mol) of 1-deoxy-1- (4-vinylphenyl) amino-L-rhamnopyranose in 3.8 ml of absolute DMF was added 0.0099 g (1.1 wt.%) AIBN, the resulting mixture was then thermostated under argon atmosphere for 7 hours at 70 ° C. The solution is decanted from a transparent polymer mass in 200 ml of absolute methanol, a precipitate forms, the polymer monolith is thoroughly crushed in 250 ml of absolute methanol, the precipitates are filtered off, the polymer is washed with 50 ml of absolute methanol, then with a small amount of absolute diethyl ether, and then dried, first on air, then in a vacuum over P ₄ About ₁₀ . Yield: 0.45 g (50.0%), white powdery substance, insoluble in water. ¹³ C NMR spectrum, δ, ppm: 15.797, 18.298, 18.540 (С ₆ ), 39.875 (СН ₂ ), 46.007 (СН), 66.506 (С), 73.714 (С), 82.475 (С ₁ ), 115.991 , 116.479, 117.219 (3,5-Ar), 126.756-131.711 (2,6-Ar), 137.520 (1-Ar), 143.601 (4-Ar), 153.134-154.581.

Пример 5. К раствору 0.60 г (0.00226 моль) 1-дезокси-1-(4-винилфенил)амино-L-рамнопиранозы и 0.20 г (0.00081 моль) N-метакрилоил-α,β-D-глюкозамина в 4.2 мл абсолютного ДМФА добавляют 0.0088 г (1.1 мас.%) AIBN, после чего реакционную массу нагревают в атмосфере аргона при 70±0.5°С в течение 9 ч. Полученный раствор полимера затем постепенно добавляют при перемешивании в 250 мл абсолютного метанола, выпавший осадок отфильтровывают, промывают его 50 мл абсолютного метанола, затем абсолютным диэтиловым эфиром, после чего высушивают в вакууме над P₄O₁₀. Выход: 0.36 г (45%), белое водорастворимое вещество. Спектр УФ (Н₂O) λ_макс., нм: 242.939, 288.892. [η]²⁵ (ДМФА), дл/г: 0.083±0.008. Спектр ЯМР ¹³С, δ, м. д.: 18.730 (С₆, rham), 71.3-76.5, 82.0-84.2 (С₁, rham), 113.8-115.8 (3,5-Ar), 127.3-130.8 (2,6-Ar), 144.2-145.6 (4-Ar), интенсивность остальных сигналов - на уровне шума.Example 5. To a solution of 0.60 g (0.00226 mol) of 1-deoxy-1- (4-vinylphenyl) amino-L-rhamnopyranose and 0.20 g (0.00081 mol) of N-methacryloyl-α, β-D-glucosamine in 4.2 ml of absolute DMF add 0.0088 g (1.1 wt.%) AIBN, after which the reaction mass is heated in argon atmosphere at 70 ± 0.5 ° C for 9 hours. The resulting polymer solution is then gradually added with stirring in 250 ml of absolute methanol, the precipitate is filtered off, washed with it 50 ml of absolute methanol, then absolute diethyl ether, and then dried in vacuum over P ₄ O ₁₀ . Yield: 0.36 g (45%), white water-soluble substance. UV spectrum (H ₂ O) λ _max. nm: 242.939, 288.892. [η] ²⁵ (DMF), dl / g: 0.083 ± 0.008. ¹³ C NMR spectrum, δ, ppm: 18.730 (C ₆ , rham), 71.3-76.5, 82.0-84.2 (C ₁ , rham), 113.8-115.8 (3,5-Ar), 127.3-130.8 (2 , 6-Ar), 144.2-145.6 (4-Ar), the intensity of the remaining signals is at the noise level.

Заявляемый способ является оригинальным и открывает новый путь к синтезу биологически активных соединений - высокомолекулярных N-гликозидов, что гарантирует создание препаратов с заданными структурой и свойствами с высоким критерием достоверности.The inventive method is original and opens up a new path to the synthesis of biologically active compounds - high molecular weight N-glycosides, which guarantees the creation of drugs with a given structure and properties with a high reliability criterion.

Источники информацииInformation sources

1. Micheel F., Himmelmann W. Synthese von Poly-N-sacchariden und Poly-O-sacchariden // Naturwiss. - 1955. - Jg.42. - Ht.10. - S.22.1. Micheel F., Himmelmann W. Synthese von Poly-N-sacchariden und Poly-O-sacchariden // Naturwiss. - 1955. - Jg. 42. - Ht. 10. - S.22.

2. Micheel F., Buning R. N-Glucoside des Polyvinylamins und deren Amadori - Umlagerung // Chem. Ber. - 1957. - Jg.90. - N.9. - S.1606-1611.2. Micheel F., Buning R. N-Glucoside des Polyvinylamins und deren Amadori - Umlagerung // Chem. Ber. - 1957. - Jg. 90. - N.9. - S.1606-1611.

3. Micheel F., Petersen H. Kondensationsprodukte des D-Glucosamins und L-Tyrosins mit Polyvinylamin und ihre biochemische Wiksamkeit // Chem. Ber. - 1960. - Jg.93. - S.4-12. // C.A. - 1960. - Vol.54. - C.9776 g-9777 f.3. Micheel F., Petersen H. Kondensationsprodukte des D-Glucosamins und L-Tyrosins mit Polyvinylamin und ihre biochemische Wiksamkeit // Chem. Ber. - 1960 .-- Jg. 93. - S.4-12. // C.A. - 1960 .-- Vol. 54. - C.9776 g-9777 f.

4. Micheel F., Hulsmann H.L. Synthetische Darstellung von Modellen fur Kohlenhydrat-Eiweiβverbindungen // Chem. Ber. - 1960. - Jg.93. - S.13.4. Micheel F., Hulsmann H.L. Synthetische Darstellung von Modellen fur Kohlenhydrat-Eiweiβverbindungen // Chem. Ber. - 1960 .-- Jg. 93. - S.13.

Claims

1. A method of producing carbohydrate-containing polymers, characterized in that they are obtained by radical homo- and copolymerization of N-glycosides of vinyl-containing amines in the presence of an initiator at a temperature of 40-80 ° C, while carbohydrate-containing vinyl monomers - N-glycosides of vinyl-containing are used as comonomers amines, esters of unsaturated acids, amides of unsaturated acids, saccharides having in their structure a reactive multiple bond, and vinyl-containing compounds that do not contain saccharide residues kov, at the same time receive statistical, regular and block copolymers.

2. The method according to claim 1, characterized in that the homo- and copolymerization is carried out in solution using anhydrous solvents as a medium, including mixtures thereof.

3. The method according to claim 2, characterized in that during homo- and copolymerization, the medium also performs the function of precipitant.

4. The method according to any one of claims 1, 2 and 3, characterized in that the homo- and copolymerization is carried out in an indifferent atmosphere.