WO2017032887A1 - Method for producing siliconized, w/o pickering emulsion-forming particles, and use thereof - Google Patents

Method for producing siliconized, w/o pickering emulsion-forming particles, and use thereof Download PDF

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WO2017032887A1
WO2017032887A1 PCT/EP2016/070221 EP2016070221W WO2017032887A1 WO 2017032887 A1 WO2017032887 A1 WO 2017032887A1 EP 2016070221 W EP2016070221 W EP 2016070221W WO 2017032887 A1 WO2017032887 A1 WO 2017032887A1
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WO
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particles
solvent
mixture
siliconized
reaction mixture
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PCT/EP2016/070221
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Marion Ansorge-Schumacher
Christoph PLIKAT
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Technische Universität Dresden
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/10Block or graft copolymers containing polysiloxane sequences
    • C09D183/12Block or graft copolymers containing polysiloxane sequences containing polyether sequences
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/06Making microcapsules or microballoons by phase separation
    • B01J13/14Polymerisation; cross-linking
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09K23/002Inorganic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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    • C09K23/54Silicon compounds
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/14Enzymes or microbial cells immobilised on or in an inorganic carrier
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/02Oxygen as only ring hetero atoms
    • C12P17/04Oxygen as only ring hetero atoms containing a five-membered hetero ring, e.g. griseofulvin, vitamin C

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing siliconized particles, to the formation and stabilization of w / o Pickering emulsions. Moreover, the invention relates to w / o Pickering emulsions formed with these particles and their use for chemical reactions in multiphase solvent systems.
  • emulsion a finely divided mixture of two normally immiscible liquids, e.g. Water (hydrophilic) and oil (hydrophobic).
  • surfactants such as surfactants or emulsifiers have been used so far mostly.
  • surfactants contain both hydrophobic and hydrophilic functional units and stabilize the dispersed-to-continuous phase interface by lowering the interfacial tension.
  • surfactants are widely used in the food and cosmetics industry. Decisive disadvantages of these compounds, however, are a high environmental impact, relative toxicity and low biocompatibility. Desorption of the surfactants from the phase boundary can produce undesirable product contaminants.
  • most stabilized by surfactants emulsions only relatively low storage stability.
  • Solid-stabilized emulsions have been known for some time. After their discoverer S. U. Pickering these Pickering emulsions are called.
  • Pickering emulsions (PE) are emulsions of two immiscible liquids that are thermodynamically stabilized by nanoparticles or microparticles. These particles are not surface-active, but form a mechanical barrier around the droplets of the inner phase and thus prevent their coalescence. Since a high force has to be used to remove the particles from the phase interface, they are regarded as irreversibly attached. The resulting high storage stability marks a decisive advantage of the Pickering emulsions over conventional, surfactant-stabilized emulsions. In addition, they have a higher resistance to changes in the chemical environment, low toxicity and thus high biocompatibility.
  • Pickering emulsions are already u.a. used in cosmetic preparations, in the food industry, as pharmaceutical auxiliaries ("drug delivery") and as a template in material synthesis.
  • PE of type w / o water in oil
  • JP 201 1 -178972 A describes the stabilization of w / o / w Pickering emulsions by particles of organic silicone. These contain a spherical cavity and attach themselves to the boundary layer between oil and water phase.
  • Amphiphilic particles are also used to stabilize w / o Pickering emulsions.
  • No. 6,585,983 B1 describes the coating of metal oxides with oxygen compounds of silicon or aluminum for the preparation of the emulsions and the additional stabilization by electrolytes.
  • hydrophobized particles are silanized silicates (see Midmore [6], Arditty et al. [7], Motornov et al. [8], Liu et al. [9], Qi et al. [10], Scott et al.
  • a publication by Wu et al. [16] describes the stabilization of w / o Pickering emulsions by hydrophobized silica nanoparticles, obtained by treating the particle surface with trimethoxy (octadecyl) silane.
  • the documents DE 19842732 A1, DE 19842787 A1, DE 19842730 A1 and DE 19842786 A1 describe cosmetic compositions with the main components oil and water, containing w / o or o / w Pickering emulsions, which are stabilized by microfine particles.
  • These particles may include boron nitride particles or color pigments which are coated with dimethylpolysiloxane or polydimethylsiloxane to render the surface amphiphilic.
  • emulsifiers and detergents are used for additional stabilization.
  • non-amphiphilic metal oxide pigments are additionally added to the composition.
  • compositions additionally contain an electrolyte.
  • compositions according to DE 19842730 A1 additionally contain at least one wax or an oil thickener.
  • the oil phase contains at least one oil component having a viscosity of less than 30 mPa * s.
  • EP 201 1865 B1 and EP 2163617 B1 describe novel enzyme preparations which are used in biocatalyzed reaction systems on an industrial scale.
  • enzymes or enzymes containing microorganisms are immobilized on inert support materials to catalyze chemical reactions, preferably in an aqueous medium.
  • inert support materials preferably in an aqueous medium.
  • they are covered by a silicone layer, which is obtainable by a hydrosilylation reaction.
  • carrier sizes on a millimeter scale are necessary.
  • the object of the present invention is to provide a process for siliconizing particles, both of organic and inorganic origin, that is to say providing them with a silicone coating in order to use them for the formation of Pickering emulsions. This requires an easy-to-use, general method of surface modification of micro- or nanoparticles, which can be used regardless of the nature and structure of the particle surface.
  • the object is achieved by a method for producing siliconized, w / o Pickering emulsions forming particles according to method a) or b).
  • the inventive method for producing siliconized, w / o Pickering emulsions forming particles according to method a) corresponds to a hydrosilylation comprising the steps: i) wetting of the uncoated particles with an organic solvent or solvent mixture,
  • reaction mixture A comprising a solvent or solvent mixture, at least one Si-H-functional polysiloxane of the formula (I) and at least one polyether of the formula (II) carrying at least two terminally unsaturated groups, and a catalyst catalyzing the hydrosilylation,
  • reaction batch iv) thorough mixing of the reaction batch at 0-20 ° C., preferably 0-10 ° C., more preferably 0-5 ° C. for 0.5-10 h, preferably 1-7 h, particularly preferably 2-5 h, in particular 4 h .
  • R 1 is, independently of one another or different, selected from the group comprising: saturated or unsaturated, optionally branched alkyl groups having 1 to 30 C atoms, alkaryl radicals having 7 to 30 C atoms, aryl radicals having 6 to 30 C atoms, preferably alkyl groups with 1 to 4 C atoms or phenyl, in particular methyl,
  • R 2a are independently hydrogen or R 1 and
  • R 5 is an optionally branched, optionally substituted, optionally double bond-bearing alkylene radical having 1 to 30 C atoms
  • R 6 is independently a radical selected from the group comprising H,
  • R 5 is a branched or unbranched, substituted or unsubstituted, double bonds or double bonds bearing alkylene radical having 1 to 30 carbon atoms.
  • the inventive method for producing siliconized, w / o Pickering emulsions forming particles according to method b) corresponds to a vulcanization, comprising the steps: i) wetting the uncoated particles with an organic solvent or solvent mixture,
  • a reaction mixture B containing a solvent or solvent mixture and 10 to 80% by weight of a vulcanization mixture, based on the total mass of the reaction mixture B, the vulcanization mixture containing 20 to 60% by weight of aliphatic and naphthenic hydrocarbons, 2 to 7% by mole of aminosilane and 0 , 1 to 2 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine, based on the total mass of vulcanization mixture comprises,
  • m% means% by mass, v% by volume and w% by weight.
  • siliconized particles refers to particles that are completely or partially covered by a silicone layer.
  • solvent unless otherwise stated, denotes all polar and nonpolar organic solvents.
  • uncoated particles are used for producing the siliconized, w / o Pickering emulsions stabilizing particles.
  • the uncoated particles consist of organic or inorganic materials or of dried, for example lyophilized microorganisms.
  • the inorganic materials include metals, metal oxides, minerals, inorganic polymers, metal-containing clay materials, zeolites, silicates, hydrogels, ambigels, xerogels, for example silica gel.
  • the organic materials comprise synthetic polymers or natural polymers, for example gelatin, as well as hydrogels, ambigels, xerogels, for example of organic polymers.
  • the dried microorganisms comprise single cells containing enzymes.
  • the uncoated particles have a diameter of 1 nm to 10 ⁇ m, preferably from 10 nm to 700 nm, particularly preferably from 20 to 250 nm.
  • the siliconized particles are produced either by method a) which corresponds to a hydrosilylation or by method b) which corresponds to a vulcanization.
  • the preparation according to method a) is carried out by hydrosilylation of Si-H-functional polysiloxanes in which an at least two terminally unsaturated groups carrying polyether is used as an olefinic building block.
  • the resulting silicone corresponds to a polyether siloxane.
  • the particles are wetted before the actual reaction with an organic solvent or solvent mixture.
  • the organic solvent is selected from polar and / or non-polar solvents, for example cyclohexane or toluene or isopropanol.
  • the solvent mixture is a mixture of different nonpolar solvents or it is a mixture of polar and non-polar solvents or it is a mixture of different polar solvents.
  • the amount of particles in the solvent during wetting is 20 to 200% (w / v), preferably 40 to 100% (w / v), more preferably 50 to 70% (w / v).
  • the wetting takes place with stirring of the particles in the solvent or solvent mixture for 10 minutes to 24 hours, preferably 10 minutes to 10 hours, particularly preferably 10 minutes to 1 hour.
  • a reaction mixture A from a solvent or solvent mixture, at least one Si-H-functional polysiloxane of the formula (I) and at least one, at least two terminally unsaturated groups carrying polyether of the formula (II) and a catalyzing the hydrosilylation catalyst produced.
  • the hydrosilylation may be carried out in the presence or absence of solvent.
  • the reaction is preferably in suitable solvents, such as aliphatic or aromatic hydrocarbons, cyclic Oligosiloxanes, alcohols, esters, performed.
  • suitable solvents are in particular CPME or toluene.
  • the concentration of the silylation reagents in the solvent or solvent mixture is 0.1 to 9% (w / v), preferably 0.5 to 5% (w / v), particularly preferably 1 to 3% (w / v).
  • Si-H-functional polysiloxanes preference is given to using Si-H-polysiloxanes of the general formula (I)
  • R 1 independently of one another, identically or differently, selected from the group comprising: saturated or unsaturated, optionally branched alkyl groups having 1 to 30 C atoms, alkaryl radicals having 7 to 30 C atoms, aryl radicals having 6 to 30 C atoms, preferably alkyl groups 1 to 4 C atoms or phenyl, in particular methyl,
  • R 2a are independently hydrogen or R 1 and
  • R 2b are independently hydrogen or R 1 . It is known to the person skilled in the art that the compounds may be in the form of a mixture with a distribution governed essentially by statistical laws. The values for the indices a, b, c, d and e therefore usually represent mean values.
  • polyethers carrying at least two terminally unsaturated groups are those of the general formula (II):
  • Xi 0 to 200, preferably 1 to 200, in particular 3 to 100
  • x 2 0 to 100, preferably 1 to 100, in particular 3 to 100
  • z 0 to 500, preferably 0 to 100
  • W hydrogen or methyl, preferably hydrogen
  • R 5 is an optionally branched, optionally substituted, optionally double bond-bearing alkylene radical having 1 to 30 C atoms,
  • the compounds may be in the form of a mixture with a distribution governed essentially by statistical laws.
  • the values for the indices Xi and x 2 therefore usually represent mean values.
  • a polyether of general formula (II) is used, wherein Xi + x 2 is greater than 1, more preferably greater than 3.
  • R 5 is an alkylene radical having 1 to 30 C-atoms, preferably having 1 to 9 C-atoms, more preferably having 1 to 4 C-atoms, in particular methylene.
  • Si-H-functional polysiloxanes are reacted in the presence of catalysts, preferably transition metal catalysts, with polyethers which carry at least two terminally unsaturated hydrocarbon groups.
  • the hydrosilylation can be carried out according to established methods in the presence of a catalyst.
  • catalysts which are commonly used for hydrosilylations, such as platinum, rhodium, osmium, ruthenium, palladium, iridium complexes or similar compounds or the corresponding pure elements or their on silica, alumina or activated carbon or similar support materials immobilized derivatives.
  • the hydrosilylation is carried out in the presence of Pt catalysts such as cis-platinum or Karstedt catalyst [tris (divinyltetramethyldisiloxane) bis-platinum].
  • Pt catalysts such as cis-platinum or Karstedt catalyst [tris (divinyltetramethyldisiloxane) bis-platinum].
  • the amount of catalyst used is 10 "7 to 10 " 1 mole per mole of olefin or per mole of terminal carbon-carbon double bond, preferably 1 to 100 ppm.
  • siloxane and polyether components are used, based on the mass of the particles used.
  • the siloxane and polyether components are composed in particular of the sum of the compounds of the formula (I) and (II) or of their reaction products.
  • the hydrosilylation can be carried out using various ratios of the compounds of formula (I) to compounds of formula (II).
  • the hydrosilylation is carried out at a molar ratio of the compounds (I) and (II) based on the reactive groups from 1:10 to 10: 1, preferably from 1: 5 to 5: 1, particularly preferably 1: 1, 5 to 1, 5: 1 and most preferably from 1: 1 to 1: 1.
  • the method of the invention according to method a) is also characterized in that the hydrosilylation takes place at particularly low temperatures, so that a more homogeneous structure of the polymer network is formed.
  • the hydrosilylation is preferably carried out at temperatures of 0 to 100 ° C, preferably 0 to 50 ° C, more preferably 0 - 20 ° C, in particular 4 ° C.
  • the hydrosilylation is carried out at comparatively low temperatures.
  • the thus slowed reaction rate advantageously allows for greater mixing of the hydrosilylation components, so that hydrophilic and hydrophobic components are distributed more homogeneously within the polymer network than would be the case at high temperatures.
  • Another advantage is the more uniform coating of the particle aggregates within the polymerization reaction. Higher temperatures and resulting higher polymerization rates lead to unfavorable clumping and enlargement of the aggregates.
  • the wetted particles with the reaction mixture A, containing a solvent or solvent mixture, Si-H-functional polysiloxane of the formula (I) and at least two terminally unsaturated groups bearing polyether of formula (II) and a hydrosilylation catalyzing catalyst at temperatures of 0 to 100 ° C, preferably 0 to 50 ° C, more preferably 0 - 20 ° C, in particular 4 ° C brought into contact.
  • the crosslinking of the polymers takes place.
  • the mixing takes place preferably at temperatures of 0-20 ° C., particularly preferably 0-10 ° C., very particularly preferably 0-5 ° C.
  • the mild reaction conditions form a homogeneous polymer network. This ensures that the silicone coating has similar to the same hydrophobicity or hydrophilicity in all areas.
  • the fürmisschungsvon is carried out at these temperatures for 0.5 to 10 hours, preferably 1 to 7 hours, more preferably 2 to 5 hours, in particular 4 hours.
  • a large part of the solvent (mixture) is then removed by at temperatures of 0 to 200 ° C, preferably 20 to 100 ° C, more preferably 50 to 60 ° C over a period of - depending on the solvent - 0.1 to 4h, wherein the Crosslinking of the polymers progresses.
  • the siliconized particles (aggregates) at 20 to 200 ° C, preferably 30 to 100 ° C, especially preferably incubated at 50 - 60 ° C, wherein the silicone cures and the siliconized particles (- aggregates) provides.
  • the particles are first wetted with a suitable solvent, for example cyclohexane or toluene, or a solvent mixture, for example from isopropanol and hexane with stirring for 12 to 24 hours.
  • a suitable solvent for example cyclohexane or toluene, or a solvent mixture, for example from isopropanol and hexane with stirring for 12 to 24 hours.
  • the amount of particles in the solvent during wetting is 20 to 200% (w / v), preferably 40 to 100% (w / v), more preferably 50 to 70% (w / v).
  • the silicone reagents (compounds of formulas (I) and (II) plus catalyst) are dissolved in a suitable solvent, for example cyclohexane, toluene or another organic solvent or solvent mixture, for example from isopropanol and hexane.
  • a suitable solvent for example cyclohexane, toluene or another organic solvent or solvent mixture, for example from isopropanol and hexane.
  • the concentration of the silicone reagents or silylating reagents in the solvent or solvent mixture is 0.1 to 9% (w / v), preferably 0.5 to 5% (w / v), particularly preferably 1 to 3% (w / v) ).
  • the particle suspension is mixed with the reaction mixture of the silicone reagents. So z. B. to 1 g of the respective particles, a mixture of compounds of formula (I) and (II) in a molar mixing ratio of 1: 1 and Karstedt-Kat, eg. 50 ppm based on the amount of silicone components present, and the hydrosilylation at low temperatures of for example 4 ° C instead. It has proved to be advantageous, after addition of the reaction mixture to the particles to stir this mixture for about 4h at for example 4 ° C, z. B. by a magnetic stirrer and the temperature then slowly over at least 30 min to 50 to 60 ° C to increase. Subsequently, the resulting siliconized particle aggregates are dried or hardened in a drying oven at 50 ° C., for example for 12 hours.
  • the inventive method for producing siliconized, w / o Pickering emulsions forming particles according to method b) corresponds to a vulcanization, comprising the steps: i) wetting of the uncoated particles with an organic solvent or solvent mixture,
  • reaction mixture B containing solvent or solvent mixture and 10 to 80 m% of a vulcanization mixture, based on the total mass of the reaction mixture B, wherein the Vulcanization mixture 20 to 60 m% aliphatic and naphthenic hydrocarbons, 2 to 7 m% aminosilane and 0.1 to 2 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine, based on the total mass of vulcanization mixture includes
  • the particles are wetted with an organic solvent before the actual reaction.
  • the organic solvent is selected from polar and / or non-polar solvents, for example cyclohexane or toluene or isopropanol.
  • the solvent mixture is a mixture of different nonpolar solvents or it is a mixture of polar and non-polar solvents or it is a mixture of different polar solvents.
  • the wetting takes place with stirring of the particles in the solvent or solvent mixture for 10 minutes to 24 hours, preferably 10 minutes to 10 hours, particularly preferably 10 minutes to 1 hour.
  • the mass ratio of particles to solvent or solvent mixture during wetting is 1: 6 to 1: 1, preferably 1: 4 to 1: 1, more preferably 1: 3 to 1: 1, in particular 1: 2.
  • reaction mixture B containing solvent or solvent mixture and a vulcanization mixture is prepared.
  • the proportion of vulcanization mixture in the reaction mixture B is from 10 to 80% by mass, based on the total mass of the reaction mixture B.
  • the proportion of vulcanization mixture in the reaction mixture is preferably from 20 to 70% by mass, more preferably from 30 to 50% by mass, based on the total mass of reaction mixture B.
  • the vulcanization mixture contains from 20 to 60% by weight, preferably from 25 to 55% by weight, particularly preferably from 25 to 50% by weight, of aliphatic and naphthenic hydrocarbons, based on the total mass of the vulcanization mixture.
  • the vulcanization mixture contains 2 to 7 m%, preferably 2 to 6 m%, particularly preferably 3 to 5 m% aminosilane, based on the total mass of the vulcanization mixture.
  • the aminosilane is methyl tris-n-butyl aminosilane.
  • the vulcanization mixture contains 0.1 to 2 m%, preferably 0.2 to 1, 5 m%, particularly preferably 0.3 to 1 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine, based on the total mass of vulcanization mixture ,
  • compositions of the vulcanization mixture which serve to produce silicone by vulcanization are also included in the invention.
  • the vulcanization can be carried out in the presence or absence of solvent.
  • the reaction is preferably carried out in organic solvents or solvent mixtures.
  • the solvents are selected from aliphatic or aromatic hydrocarbons, cyclic oligosiloxanes, alcohols, esters and / or ethers. Suitable solvents are in particular CPME or toluene.
  • the mass ratio of the particles used to vulcanization mixture is 6: 1 to 1: 1, preferably 5: 1 to 1: 1.
  • the wetted particles are brought into contact with the reaction mixture and mixed.
  • the mixing of the particles and the reaction mixture takes place at temperatures of 0-80.degree. C., preferably 10-70.degree. C., more preferably 30-70.degree. C. for 0.5-10 h, preferably 1-7 h, particularly preferably 2 5 h, especially 4 h.
  • the particles are dried microorganisms, and contacting and mixing of the particles with the reaction mixture are preferably carried out at 35 to 40 ° C. In this case, the crosslinking of the components of the vulcanization mixture takes place and the particles are coated by the silicone formed.
  • the evaporation of the solvent and the incubation of the reaction mixture at 0 to 200 ° C, preferably 20 to 100 ° C, more preferably 30 to 60 ° C instead of for 1 to 24 h.
  • the siliconized particles according to the invention have a complete or partial coating of silicone.
  • the particles have a partial coating of silicone.
  • Silicones are known for their excellent biocompatibility and low toxicity. Siloxanes of various functionality are easily and cheaply commercially available. By individually selecting the siloxanes involved in the network formation, one can determine and regulate the physiochemical properties of the silicones, including the hydrophobicity.
  • the coating according to the invention is not a coating bound covalently to the particle, this represents a general method of surface modification of microparticles and nanoparticles, which can be used completely independently of the nature and structure of the particle surface. This makes it accessible to a wide range of micro- and nanoparticles.
  • the individual siliconized particles have only a partial coating of silicone.
  • the reason for this is the extremely high specific surface area of the original nanoparticles, which makes them highly prone to agglomeration, that is, the particles are always present as clusters / agglomerates. During the polymerization or vulcanization reaction, these agglomerates are coated with silicone and therefore first siliconized aggregates of the particles are formed.
  • the proportion of silicone is 0.5 to 70% of the total mass of the siliconized particles, particularly preferably 1 to 50% of the total mass, very particularly preferably 1 to 30% of the total mass of the siliconized particles.
  • the mass fraction of silicone in the total mass can be adjusted via the amounts of monomers used during the hydrosilylation reaction.
  • the particles of the invention have an extremely high biocompatibility and low toxicity, which is a clear advantage over the interface-active substances used hitherto, such as surfactants and emulsifiers.
  • the silicone coating can also be produced by metal salt-catalyzed condensation of siloxanes and silanols.
  • the silicone according to the invention has a phase contact angle ⁇ of 0 ° to 180 °, preferably from 20 ° to 90 °, more preferably from 50 ° to 60 °, most preferably from 55 ° to 59 ° and thus carries rather hydrophilic properties.
  • the hydrophilicity or hydrophobicity of the surface of the particles plays a crucial role in the stabilization of Pickering emulsions.
  • An orientation of how the surface behaves in this regard is provided by the phase contact angle ⁇ .
  • the phase contact angle ⁇ is the angle that forms between continuous (outer) phase and dispersed droplets on the surface of the particles and is verified by goniometric measurements.
  • 90 °, i.
  • o / w Pickering emulsions usually form.
  • the invention thus presents a cost-effective and easy-to-use, general method of surface modification of micro- or nanoparticles, regardless of the nature and structure of the particle surface.
  • the method w / o pickering provides emulsion particles of low toxicity and high biocompatibility
  • the invention also siliconized particles prepared by the process according to the invention.
  • the invention also encompasses w / o Pickering emulsions containing the siliconized particles prepared according to the invention or the prior art, a continuous phase and a dispersed phase (FIG.
  • the continuous phase of the w / o Pickering emulsion is selected from Solvents having a water solubility of ⁇ 200g / l H 2 0, wherein the dispersed phase of w / o Pickering emulsion is selected from water, aqueous solutions of organic or inorganic salts, hydrogels or highly eutectic solvents wherein the mixing ratio of the dispersed phases to continuous phase in the w / o Pickering emulsion is 1: 1 to 1: 100
  • siliconized particles of a particulate material or of a mixture of particles of different particulate materials may be used
  • Pickering emulsions are solid-state emulsions in which particles form a mechanically stable solid film around the dispersed (inner) phase. The particles are considered irreversibly attached, resulting in a high storage stability and high tolerance to changes in the chemical environment.
  • preferred solvents of the continuous phase are all solvents which have a water solubility of ⁇ 200 g / l H 2 0, preferably ⁇ 175 g / l H 2 0, particularly preferably ⁇ 150 g / l H 2 0 preferably selected from branched, cyclic or aliphatic C5- to C18-hydrocarbons (eg methylcyclohexane, cyclohexane, pentane, hexane, heptane), aromatic hydrocarbons (eg toluene, xylene), aliphatic and branched dialkyl ethers, in particular C4- to C10-dialkyl ethers (eg Methyl tert-butyl ether (MTBTE), diethyl ether, dibutyl ether, diisopropyl ether), aromatic ethers (eg anisole) cyclic ethers
  • MTBTE Methyl tert-butyl ether
  • the dispersed phase solvents used in the w / o Pickering emulsions of the present invention include:
  • buffer systems for example potassium phosphate buffer, triethylamine buffer
  • Hydrogels e.g. 0.5 to 3% agarose gel, 5 to 30% gelatin,
  • Strong eutectic solvents e.g., choline chloride: urea, choline chloride: glycerol.
  • the mixing ratios of dispersed phase to continuous phase are selected from 1: 1 to 1: 100, preferably from 1: 2 to 1:50, particularly preferably from 1: 5 to 1:20, preferably 1:10.
  • the siliconized particles used to make the Pickering emulsion according to the invention consist either of a material or a mixture of particles of different materials.
  • the Pickering emulsion according to the invention can be stabilized exclusively by siliconized montmorillonite nanoparticles.
  • the stabilization can also be effected, for example, by a mixture of siliconized montmorillonite nanoparticles and siliconized titanium oxide nanoparticles.
  • the preparation of the Pickering emulsion according to the invention is carried out with the steps
  • the wetting of the siliconized particle aggregates according to the invention is preferably involved in the production of the w / o Pickering emulsion of the emulsion formation according to the invention Solvent of the continuous phase ahead. This is done first for 5 to 120 s, preferably 10 to 90 s, particularly preferably 20 s by means of a vortex mixer, on which the suspension is well mixed by vibration and the particle aggregates are already partially broken. It forms a suspension of particles and continuous phase.
  • the proportion of particles in the solvent is 0.1 to 10% (w / v), preferably 0.2 to 2% (w / v), particularly preferably 0.5 to 1, 5% (w / v) ,
  • the incubation of the particles (aggregates) in the continuous phase is then carried out for 5 to 60 minutes, preferably 10 to 40 minutes, more preferably 20 minutes, followed by repeated mixing by means of a vortex mixer for 5 to 120 s, preferably 10 to 90 s preferably 20 s.
  • the o.g. Suspension of particles (aggregates) in a continuous phase the solution of the phase to be dispersed and the mixture by means of homogenizer at speeds of 1 .000 to 40,000 rpm, preferably 5,000 to 30,000 rpm, more preferably 8,000 rpm to 25,000 rpm for 0.5 to Homogenized for 10 minutes, preferably 0.6 to 5 minutes, more preferably 1 to 2 minutes.
  • the resulting mechanical forces ensure that the particle aggregates are completely broken up and that the stabilization of the dispersed phase takes place through the individual, siliconized particles.
  • the wetting of the siliconized particles (aggregates) with solvent of the dispersed phase takes place first.
  • the solvent or solvent mixture of the continuous phase is then added only before homogenization.
  • the solvents of the dispersed phase and of the continuous phase are first mixed by means of vortexers and then the particle aggregates according to the invention are added, which are then broken up by vigorous dispersion into the individual siliconized particles.
  • the inventive w / o Pickering emulsion forms.
  • the invention likewise relates to the use of the w / o Pickering emulsion according to the invention for chemical reactions in multiphase solvent systems
  • Multiphase solvent systems are understood as meaning a composition of at least two immiscible, for example polar and non-polar solvents. If these are mixed together, for example under mechanical action, dispersions or emulsions are formed. Thus, the interface between the individual phases increases by a multiple and substantially more reactants can react with one another at these interfaces.
  • Stabilization of multiphase solvent systems for their use in chemical reactions is therefore essential for such reaction systems.
  • the stabilizers should behave chemically inert and have no influence on the course of the reaction, unless this is expressly desired.
  • the invention also provides the use of the w / o Pickering emulsions according to the invention for carrying out chemical reactions in multiphase solvent systems.
  • the chemical reactions are biologically or enzymatically catalyzed reactions in multiphase solvent systems.
  • Enzymatically catalyzed reactions are of great importance, above all, in the preparation of enantiomerically or diastereomerically pure chemical building blocks or active pharmaceutical ingredients. While the reagents for this are mostly soluble only in organic solvents, the enzymes used for catalysis must be submitted predominantly in aqueous solvents, which greatly limits the performance of the reaction.
  • the technical use has hitherto been carried out using emulsions, especially w / o microemulsions, wherein the enzymes are initially introduced in the dispersed, aqueous phase while in the continuous phase reactants and products are dissolved. Disadvantage of these microemulsions, however, is the difficult separation of the enzymes for the economically required multiple or continuous application.
  • W / o Pickering emulsions which are stabilized with siliconized or silicone-coated particles according to the invention or according to the prior art provide a cost-effective and technically easy to implement alternative to the above-mentioned.
  • Surfactant-stabilized microemulsions Surfactant-stabilized microemulsions.
  • the starting materials are initially charged in the continuous phase. They diffuse through the particle membrane into the dispersed phase in which the enzyme (s) have been introduced and where the starting materials are catalytically reacted by the respective enzymes. Due to the low water solubility of the reaction products, they are released again into the continuous phase and the enzymes are fed to a renewed catalytic cycle. After completion of the reaction, the enzymes can be easily separated by filtration or sedimentation, purified and reused.
  • the enzymatically catalyzed reaction for the stereoselective reduction of acetophenone to enantiomerically pure (S) -I-phenylethanol by means of alcohol dehydrogenase (ADH).
  • ADH alcohol dehydrogenase
  • the reaction is carried out in a stabilized w / o Pickering emulsion according to the invention with CPME as the continuous phase and aqueous buffer solution as the dispersed phase.
  • the likewise non-polar starting materials in this case acetophenone, are dissolved.
  • the enzyme here ADH, presented.
  • the two solutions are homogenized together with the siliconized particles and a stable w / o Pickering emulsion is formed, in which the reaction can take place.
  • stabilizers of the solvent system do not require any detergents or surfactants which could influence the course of the reaction or have a toxic or inhibiting effect on the catalyzing enzymes.
  • the Pickering emulsion according to the invention is used for enzymatically catalyzed reactions in multiphase solvent systems, the Pickering emulsion partially or exclusively by siliconized, dried microorganisms containing catalytically active enzymes is stabilized.
  • the enzymatically catalyzed reaction takes place in a Pickering emulsion of the invention wherein the particles comprise siliconized lyophilized cells of microorganisms, e.g. E. coli containing catalytically active enzymes.
  • the particles comprise siliconized lyophilized cells of microorganisms, e.g. E. coli containing catalytically active enzymes.
  • dried, for example lyophilized cells of the catalytically active enzymes containing microorganisms are siliconized by the novel process and used to stabilize a w / o Pickering emulsion of nonpolar continuous phase and a polar or aqueous solution as a dispersed phase.
  • lyophilized E. coli cells are siliconized by the method of the invention and used to stabilize a w / o Pickering emulsion of methyl isobutyl ketone as a continuous phase and an aqueous potassium phosphate buffer solution as a dispersed phase.
  • the casein is added to the emulsion as an additional stabilizer, a rather hydrophobic protein which i.a. to stabilize the tertiary structure of the actual enzyme.
  • enantiomerically pure R-2,2'-furoin is synthesized from furaldehyde in such a system.
  • Furaldehyde is initially introduced in the continuous phase and passes through diffusion into the only partially siliconized cells. There, it is catalytically reacted by an over-expressed Benzaldehydiyase (BAL) and the product is released back into the continuous phase.
  • BAL Benzaldehydiyase
  • a part of the cells is rehydrated by the dispersed phase and is taken up by it. Therefore, a portion of the starting material can diffuse into the dispersed phase to be reacted by the enzymes of the cells dissolved there and to diffuse back into the continuous phase.
  • the product-containing continuous phase can be decanted off after sedimentation of the dispersed phase and the product recovered after removal of the solvent via preparative HPLC or other general isolation methods
  • the amount of siliconized lyophilized microorganisms needed to form a stable w / o Pickering emulsion is usually too large because too many enzymes are introduced through the cells. Then it is possible to reduce the amount of siliconized cells and to use them together with non-biological, siliconized particles for stabilization.
  • Fig. 1 Schematic structure of a w / o Pickering emulsion
  • FIG. 2a SEM image of an uncoated montmorillonite nanoparticle.
  • FIG. 2b SEM image of a section of the surface of a siliconized montmorillonite nanoparticle.
  • Fig. 3a SEM image of uncoated lyophilized cells of E. coli
  • Fig. 3b SEM image of the surface of a siliconized lyophilized E. coli cell
  • Fig. 4 optical micrograph of a w / o Pickering emulsion of water / toluene 1: 5, stabilized by siliconized montmorillonite nanoparticles
  • Fig. 5 Optical micrograph of a w / o Pickering emulsion of water / ethyl acetate 1: 5, stabilized by silicone-coated lyophilized E. coli cells
  • Fig. 6 Reaction course of the stereoselective reduction of acetophenone to enantiomerically pure (S) -1-phenylethanol
  • Figure 7 Reaction course of the stereoselective reaction of furaldehyde to R-2,2'-furoin in a w / o Pickering emulsion stabilized by siliconized lyophilized £. coli cells.
  • Concentration curve of furaldehyde as a function of time
  • concentration curve of (R) -furoin as a function of time
  • 0.5 g of the montmorillonite nanoparticles (d ⁇ 100 nm, BET> 14.0 m 2 / g from Sigma-Aldrich) are vortexed at 4 ° C. with 5 mL of a solvent mixture of isopropanol: hexane (10: 1) in an Erlenmeyer flask first mixed well at 1000 rpm and then allowed to stand at 4 ° C for 12 h for sufficient wetting.
  • 91 mg of C3-PEG400 (polyether component (II)) and 20 mg of D-siloxane (polysiloxane component (I)) are mixed in a separate flask.
  • the reaction mixture is then stirred on a magnetic stirrer at 4 ° C first with a stirring speed of 1000 rpm for 30 min and then with a stirring speed of 500 rpm for 3.5 h. After the reaction time, the solvent mixture is removed at 50-60 ° C within 0.5 to 1 h by evaporation.
  • the reaction mixture is incubated for 12 h at 50-60 ° C. Gum-like powdery particles or particle aggregates are obtained which have full or at least partial coverage with silicone.
  • FIG. 2a shows an SEM image of uncoated montmorillonite nanoparticles.
  • FIG. 2b shows an SEM image of uncoated montmorillonite nanoparticles.
  • FIG. 3a an SEM image of the uncoated, lyophilized cells of £. coli.
  • FIG. 3b shows one of these cells after the coating according to the invention. One can clearly see the rough and irregular structure of the surface, which indicates incomplete coverage.
  • Embodiment 2 a
  • Example 2 15 mg of the according to Example 1 a siliconized montmorillonite nanoparticles aggregates are suspended in a 50 ml falcon tube in 16 ml of cyclopentyl methyl ether (CPME). The suspension is thoroughly mixed by vortexing for 20 s, then allowed to incubate for 20 min and mixed again by means of vortexing for 20 s. Subsequently, 3 ml of the aqueous phase are added and the mixture is homogenized by means of a homogenizer (for example IKA Ultraturrax T25) for 1 min at 8000 rpm.
  • a homogenizer for example IKA Ultraturrax T25
  • Example 1 b coated lyophilized cells of E. coli are suspended in a 50mL Falcon tube in 16 mL of methyl isobutyl ketone. The suspension is thoroughly mixed by vortexing for 20 s, then allowed to incubate for 20 min and mixed again by means of vortexing for 20 s. Subsequently, 4 mL of the aqueous phase are added and the mixture is homogenized by homogenizer (e.g., IKA Ultraturrax T25) for 1 min at 8000 rpm.
  • homogenizer e.g., IKA Ultraturrax T25
  • Reaction system for the stereoselective reduction of acetophenone to enantiomerically pure (S) -1-phenylethanol 0.540 g (250 mmol) of acetophenone are dissolved in a mixture of 0.9 ml of isopropanol and 14.8 ml of cyclopentyl methyl ether (CPME): heptane (1: 2) and thoroughly mixed using a vortexer.
  • CPME cyclopentyl methyl ether
  • Example 1 a 240 mg of the montmorillonite nanoparticles coated according to Example 1 a are weighed into a falcon and cooled to 0 ° C.
  • the mixture is homogenized by homogenizer at 0 ° C for 1 min at 8000 rpm.
  • the reaction mixture is incubated in a thermo cabinet for 48 h at 40 ° C and 30 rpm.
  • Figure 6 shows the increase in the concentration of (S) -I-phenylethanol over time and, correspondingly, the decrease in the concentration of acetophenone until the balance is established.
  • Example 1 b siliconized, lyophilized cells of E. coli are suspended in 4 mL KPi buffer.
  • 16 mL of a 312 mM solution of furaldehyde in methyl isobutyl ketone (MIBK) are added, the mixture is cooled to 0 ° C and thoroughly mixed by vortexing at 8000 rpm for 1 min.
  • the reaction mixture is incubated for 24 h at 37 ° C in a thermobox.
  • the reaction is monitored by determining the concentrations of substrate and product.
  • the dispersed phase is separated from the continuous phase by centrifugation.
  • the product is recovered from the continuous phase by known purification processes.
  • Fig. 7 shows the course of the concentration of substrate (furaldehyde ⁇ ) and product (R-2.2 1 - Furoin ⁇ ) as a function of time.
  • a 15 ml Falcon tube is treated with 900 mg vulcanization mixture containing> 25 to ⁇ 50 m% aliphatic and naphthenic hydrocarbons,> 3 to ⁇ 5 m% methyltris-n-butylaminosilane,> 0.3 to ⁇ 1 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine and> 0.1 to ⁇ 0.3 m% toluene, for example Elastosil A316 (Wacker Chemie AG) filled to 4.0 ml volume with a mixture of hexane: isopropanol (9: 1) filled and mixed thoroughly using a vortexer.
  • Elastosil A316 (Wacker Chemie AG) filled to 4.0 ml volume with a mixture of hexane: isopropanol (9: 1) filled and mixed thoroughly using a vortexer.
  • reaction mixture B 4 ml of the dissolved vulcanization mixture
  • reaction mixture B 4 ml of the dissolved vulcanization mixture
  • the particle reaction mixture batch is placed in a dish and mixed by means of magnetic stirrer or manual mixing with spatula at 50 to 60 ° C.
  • Gum-like powdery particles or particle aggregates are obtained which have full or at least partial coverage with silicone.
  • a 15 ml Falcon tube is at room temperature with 225 mg vulcanization mixture containing> 25 to ⁇ 50 m% aliphatic and naphthenic hydrocarbons,> 3 to ⁇ 5 m% methyl tris-n-butylaminosilane,> 0.3 to ⁇ 1 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine and> 0.1 to ⁇ 0.3 m% toluene, for example Elastosil A316 (Wacker Chemie AG), filled, made up to 4.0 ml volume with cyclopentyl methyl ether (CPME) and strong by vortexer mixed.
  • CPME cyclopentyl methyl ether
  • 0.5 g of lyophilized E. coli cells are placed in a second 15 ml Falcon tube and pre-wetted with 2 ml of CPME by mixing for 20 min.
  • reaction mixture B 4 ml of the dissolved vulcanization mixture
  • reaction mixture B 4 ml of the dissolved vulcanization mixture
  • the cell reaction mixture batch is placed in a dish and mixed by means of a magnetic stirrer or manual mixing with a spatula at 40 ° C.
  • Gum-like powdery particles or particle aggregates are obtained which have full or at least partial coverage with silicone.

Abstract

The invention relates to a method for producing siliconized particles for forming and stabilizing w/o pickering emulsions, to w/o pickering emulsions formed using said particles, and to the use thereof for chemical reactions in multiphase solvent systems. According to the invention, this is achieved by a process using method a), which corresponds to a hydrosilylation, or method b), which corresponds to a vulcanization, in order to produce particles completely or partially coated with silicone.

Description

Verfahren zur Herstellung silikonisierter, w/o Pickering Emulsionen bildender Partikel und deren Verwendung  Process for the preparation of siliconized, w / o Pickering emulsions forming particles and their use
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung silikonisierter Partikel, zur Bildung und Stabilisierung von w/o Pickering Emulsionen. Außerdem betrifft die Erfindung mit diesen Partikeln gebildete w/o Pickering Emulsionen und deren Verwendung für chemische Reaktionen in mehrphasigen Lösungsmittelsystemen. The present invention relates to a process for producing siliconized particles, to the formation and stabilization of w / o Pickering emulsions. Moreover, the invention relates to w / o Pickering emulsions formed with these particles and their use for chemical reactions in multiphase solvent systems.
Unter einer Emulsion versteht man ein fein verteiltes Gemisch zweier normalerweise nicht mischbarer Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser (hydrophil) und Öl (hydrophob). Um die Koaleszenz der in der hydrophilen Phase fein dispergierten Tröpfchen der hydrophoben Phase zu verhindern, d.h. um die Emulsion zu stabilisieren, wurden bisher meist grenzflächenaktive Stoffe wie Tenside oder Emulgatoren verwendet. Diese Verbindungen enthalten sowohl hydrophobe als auch hydrophile funktionelle Einheiten und stabilisieren die Grenzfläche zwischen dispergierter und kontinuierlicher Phase, indem sie die Grenzflächenspannung herabsetzen. Tenside finden breiten Einsatz in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie. Entscheidende Nachteile dieser Verbindungen sind allerdings eine hohe Umweltbelastung, relative Toxizität und geringe Biokompatibilität. Durch Desorption der Tenside von der Phasengrenze können unerwünschte Produktverunreinigungen entstehen. Außerdem weisen die meisten durch Tenside stabilisierten Emulsionen nur relativ geringe Lagerstabilität auf. By emulsion is meant a finely divided mixture of two normally immiscible liquids, e.g. Water (hydrophilic) and oil (hydrophobic). In order to prevent coalescence of the hydrophobic phase droplets finely dispersed in the hydrophilic phase, i. In order to stabilize the emulsion, surfactants such as surfactants or emulsifiers have been used so far mostly. These compounds contain both hydrophobic and hydrophilic functional units and stabilize the dispersed-to-continuous phase interface by lowering the interfacial tension. Surfactants are widely used in the food and cosmetics industry. Decisive disadvantages of these compounds, however, are a high environmental impact, relative toxicity and low biocompatibility. Desorption of the surfactants from the phase boundary can produce undesirable product contaminants. In addition, most stabilized by surfactants emulsions only relatively low storage stability.
Feststoff-stabilisierte Emulsionen sind seit längerem bekannt. Nach ihrem Entdecker S. U. Pickering werden diese Pickering Emulsionen genannt. Pickering Emulsionen (PE) sind Emulsionen zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten, die durch Nano- oder Mikropartikel thermodynamisch stabilisiert werden. Diese Partikel sind nicht grenzflächenaktiv, sondern bilden eine mechanische Barriere um die Tröpfchen der inneren Phase und verhindern so deren Koaleszenz. Da eine hohe Kraft aufgewendet werden muss, um die Partikel wieder von der Phasengrenzfläche zu entfernen, gelten sie als irreversivel angelagert. Die daraus resultierende hohe Lagerstabilität kennzeichnet einen entscheidenden Vorteil der Pickering Emulsionen gegenüber herkömmlichen, tensid-stabilisierten Emulsionen. Außerdem weisen sie eine höhere Resistenz gegen Änderungen des chemischen Milieus, geringe Toxizität und damit hohe Biokompatibilität auf. Solid-stabilized emulsions have been known for some time. After their discoverer S. U. Pickering these Pickering emulsions are called. Pickering emulsions (PE) are emulsions of two immiscible liquids that are thermodynamically stabilized by nanoparticles or microparticles. These particles are not surface-active, but form a mechanical barrier around the droplets of the inner phase and thus prevent their coalescence. Since a high force has to be used to remove the particles from the phase interface, they are regarded as irreversibly attached. The resulting high storage stability marks a decisive advantage of the Pickering emulsions over conventional, surfactant-stabilized emulsions. In addition, they have a higher resistance to changes in the chemical environment, low toxicity and thus high biocompatibility.
Pickering Emulsionen werden bereits u.a. in kosmetischen Präparaten, in der Lebensmittelindustrie, als pharmazeutische Hilfsmittel („drug delivery") und als Template in der Materialsynthese eingesetzt.  Pickering emulsions are already u.a. used in cosmetic preparations, in the food industry, as pharmaceutical auxiliaries ("drug delivery") and as a template in material synthesis.
Technisch etabliert sind bisher aber vor allem Emulsionen des Typs o/w (oil in water), d.h. die von Partikeln umgebene dispergierte Phase besteht aus einer hydrophoben Flüssigkeit, während die kontinuierliche Phase durch eine hydrophile Flüssigkeit gebildet wird. Stabilisiert werden diese o/w PE durch Partikel mit hydrophiler Oberfläche. Diese sind technisch leicht zu realisieren und finden deshalb breite Anwendung. So far, however, emulsions of the o / w (oil in water) type have been established industrially, ie the dispersed phase surrounded by particles consists of a hydrophobic liquid, while the continuous phase is formed by a hydrophilic liquid. These o / w PE are stabilized by particles with a hydrophilic surface. These are technically easy to implement and are therefore widely used.
PE des Typs w/o (water in oil) sind dagegen bisher wenig beschrieben. Grund dafür sind die schwierig zu realisierenden, meist hydrophoben Oberflächeneigenschaften, die die Partikel zur Herstellung dieser PE aufweisen müssen. By contrast, PE of type w / o (water in oil) have so far been little described. This is due to the difficult-to-implement, mostly hydrophobic surface properties which the particles must have for the production of these PEs.
Realisiert wurde dies bisher durch Einsatz von Nano- oder Mikropartikeln, die von Natur aus hydrophobe Eigenschaften besitzen oder deren Oberfläche aufwändig chemisch so modifiziert wurde, dass sie anschließend hydrophob vorliegt. So far, this has been achieved by using nanoparticles or microparticles, which inherently have hydrophobic properties or whose surface has been chemically modified in such a way that it is subsequently hydrophobic.
In der Literatur wurden von Rousseau [1] oder Gosh [2] Pickering Emulsionen beschrieben, die durch Nanopartikel, bestehend aus verfestigten Fetten, stabilisiert werden. Hikima und Nonomura [3] berichteten 201 1 den Einsatz von Keratinpartikeln für die Erzeugung von w/o PE. Lattuda und Hatton [4] sowie Xu [5] nutzten Janus-Partikel-artige Grundmaterialien zur Bildung von w/o PE. In the literature, Rousseau [1] or Gosh [2] Pickering described emulsions stabilized by nanoparticles consisting of solidified fats. Hikima and Nonomura [3] reported 201 1 the use of keratin particles for the production of w / o PE. Lattuda and Hatton [4] and Xu [5] used Janus particle-like base materials to form w / o PE.
JP 201 1 -178972 A beschreibt die Stabilisierung von w/o/w Pickering Emulsionen durch Partikel aus organischem Silikon. Diese enthalten einen kugelförmigen Hohlraum und lagern sich an der Grenzschicht zwischen Öl- und Wasserphase an. JP 201 1 -178972 A describes the stabilization of w / o / w Pickering emulsions by particles of organic silicone. These contain a spherical cavity and attach themselves to the boundary layer between oil and water phase.
Auch amphiphile Partikel werden zur Stabilisierung von w/o Pickering Emulsionen eingesetzt. US 6,585,983 B1 beschreibt die Beschichtung von Metalloxiden mit Sauerstoffverbindungen von Silizium oder Aluminium für die Herstellung der Emulsionen und die zusätzliche Stabilisierung durch Elektrolyte. Amphiphilic particles are also used to stabilize w / o Pickering emulsions. No. 6,585,983 B1 describes the coating of metal oxides with oxygen compounds of silicon or aluminum for the preparation of the emulsions and the additional stabilization by electrolytes.
Den überwiegenden Teil hydrophobisierter Partikel bilden silanisierte Silicate (siehe Literatur von Midmore [6], Arditty et al. [7], Motornov et al. [8], Liu et al. [9], Qi et al. [10], Scott et al. The majority of hydrophobized particles are silanized silicates (see Midmore [6], Arditty et al. [7], Motornov et al. [8], Liu et al. [9], Qi et al. [10], Scott et al.
[1 1], Zhang et al. [12, 13]. Nur wenige andere Materialien kamen bislang zum Einsatz, wie z.B. durch Anhydride modifizierte Stärke, beschrieben von Rayner [14] und Eliasson [15]. [1 1], Zhang et al. [12, 13]. Only a few other materials have hitherto been used, such as anhydride-modified starch described by Rayner [14] and Eliasson [15].
Eine Publikation von Wu et al. [16] beschreibt die Stabilisierung von w/o Pickering Emulsionen durch hydrophobierte Siliziumdioxid-Nanopartikel, erhältlich durch Behandlung der Partikeloberfläche mit Trimethoxy(octadecyl)silan. Erstmals wurde dabei auch die Nutzung von Pickering Emulsionen zur Durchführung biokatalysierter Reaktionen in zweiphasigen Lösungsmittelsystemen beschrieben. Die Dokumente DE 19842732 A1 , DE 19842787 A1 , DE 19842730 A1 sowie DE 19842786 A1 beschreiben kosmetische Zusammensetzungen mit den Hauptkomponenten Öl und Wasser, enthaltend w/o oder o/w Pickering Emulsionen, welche durch mikrofeine Partikel stabilisiert werden. Diese Partikel können u.a. Bornitrid-Partikel oder Farbpigmente sein, die mit Dimethylpolysiloxan oder Polydimethylsiloxan beschichtet werden, um die Oberfläche amphiphil zu gestalten. Zur zusätzlichen Stabilisierung werden Emulgatoren und Detergenzien eingesetzt. A publication by Wu et al. [16] describes the stabilization of w / o Pickering emulsions by hydrophobized silica nanoparticles, obtained by treating the particle surface with trimethoxy (octadecyl) silane. For the first time, the use of Pickering emulsions to perform biocatalyzed reactions in biphasic solvent systems was described. The documents DE 19842732 A1, DE 19842787 A1, DE 19842730 A1 and DE 19842786 A1 describe cosmetic compositions with the main components oil and water, containing w / o or o / w Pickering emulsions, which are stabilized by microfine particles. These particles may include boron nitride particles or color pigments which are coated with dimethylpolysiloxane or polydimethylsiloxane to render the surface amphiphilic. For additional stabilization, emulsifiers and detergents are used.
In der DE 19842732 A1 werden der Zusammensetzung zusätzlich nicht amphiphile Metalloxidpigmente zugesetzt. In DE 19842732 A1, non-amphiphilic metal oxide pigments are additionally added to the composition.
In der DE 19842787 A1 enthalten die Zusammensetzungen zusätzlich einen Elektrolyten. In DE 19842787 A1, the compositions additionally contain an electrolyte.
Die Zusammensetzungen nach DE 19842730 A1 enthalten zusätzlich mindestens ein Wachs oder ein Ölverdickungsmittel. The compositions according to DE 19842730 A1 additionally contain at least one wax or an oil thickener.
In der DE 19842786 A1 enthält die Ölphase mindestens eine Ölkomponente mit einer Viskosität kleiner als 30 mPa*s. In DE 19842786 A1, the oil phase contains at least one oil component having a viscosity of less than 30 mPa * s.
Keine der bisherigen Ansätze bietet eine generelle und einfach anzuwendende Methode zur Oberflächenmodifikation um ein breites Spektrum an Nano- oder Mikropartikeln für die Stabilisierung von w/o Pickering Emulsionen, insbesondere ohne weitere Zusätze, zugänglich zu machen. Es werden lediglich individuelle, auf die jeweiligen Partikel oder auf die jeweiligen Zusammensetzungen zugeschnittene Modifizierungen beschrieben, welche oftmals nur unter erheblichem finanziellen und technischen Aufwand realisiert werden können. None of the previous approaches provide a general and easy-to-use method for surface modification to make a wide range of nano- or microparticles available for the stabilization of w / o Pickering emulsions, especially without further additives. Only individual, tailored to the particular particle or to the respective compositions modifications are described, which can often be realized only with considerable financial and technical effort.
Bisher ist eine industrielle Anwendung von w/o Pickering Emulsionen durch diese Schwierigkeiten erheblich beschränkt. So far, industrial application of w / o Pickering emulsions has been considerably limited by these difficulties.
EP 201 1865 B1 und EP 2163617 B1 beschreiben neue Enzympräparate, die in biokatalysierten Reaktionssystemen im industriellem Maßstab zum Einsatz kommen. Dabei werden Enzyme oder Enzyme enthaltende Mikroorganismen auf inerten Trägermaterialien immobilisiert, um chemische Reaktionen, bevorzugt in wässrigem Milieu, zu katalysieren. Um eine höhere Stabilität der Träger gegenüber mechanischen Kräften zu gewinnen und die Desorption der Enzyme vom Trägermaterial zu verhindern, werden sie von einer Silikonschicht ummantelt, die durch eine Hydrosilylierungsreaktion erhältlich ist. Um die Enzympräparate nach Reaktionsende wieder aus dem System abtrennen zu können, sind Trägergrößen im Millimetermaßstab notwendig. Während in EP 201 1865 B1 das Silikonmaterial ausschließlich aus Siloxanen hergestellt wird, setzt es sich in EP 2163617 B1 aus Polysiloxanen und Polyethern zusammen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, um Partikel, sowohl organischen als auch anorganischen Ursprungs zu silikonisieren, das heißt mit einer Silikonbeschichtung zu versehen um diese zur Bildung von w/o Pickering Emulsionen einzusetzen. Dies erfordert eine einfach anzuwendende, generelle Methode der Oberflächenmodifizierung von Mikro- oder Nanopartikeln, die unabhängig von der Beschaffenheit und Struktur der Partikeloberfläche eingesetzt werden kann. EP 201 1865 B1 and EP 2163617 B1 describe novel enzyme preparations which are used in biocatalyzed reaction systems on an industrial scale. In this case, enzymes or enzymes containing microorganisms are immobilized on inert support materials to catalyze chemical reactions, preferably in an aqueous medium. In order to gain a higher stability of the carrier to mechanical forces and to prevent the desorption of the enzymes from the carrier material, they are covered by a silicone layer, which is obtainable by a hydrosilylation reaction. In order to be able to separate the enzyme preparations from the system again after the end of the reaction, carrier sizes on a millimeter scale are necessary. While in EP 201 1865 B1 the silicone material is produced exclusively from siloxanes, it is composed in EP 2163617 B1 of polysiloxanes and polyethers. The object of the present invention is to provide a process for siliconizing particles, both of organic and inorganic origin, that is to say providing them with a silicone coating in order to use them for the formation of Pickering emulsions. This requires an easy-to-use, general method of surface modification of micro- or nanoparticles, which can be used regardless of the nature and structure of the particle surface.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung silikonisierter, w/o Pickering Emulsionen bildender Partikel nach Methode a) oder b). According to the invention the object is achieved by a method for producing siliconized, w / o Pickering emulsions forming particles according to method a) or b).
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung silikonisierter, w/o Pickering Emulsionen bildender Partikel nach Methode a) entspricht einer Hydrosilylierung umfassend die Schritte: i) Benetzung der unbeschichteten Partikel mit einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, The inventive method for producing siliconized, w / o Pickering emulsions forming particles according to method a) corresponds to a hydrosilylation comprising the steps: i) wetting of the uncoated particles with an organic solvent or solvent mixture,
ii) Herstellen einer Reaktionsmischung A, enthaltend ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, mindestens ein Si-H-funktionelles Polysiloxan der Formel (I) und mindestens einen mindestens zwei terminal ungesättigte Gruppen tragenden Polyether der Formel (II) sowie einen die Hydrosilylierung katalysierenden Katalysator,  ii) preparing a reaction mixture A comprising a solvent or solvent mixture, at least one Si-H-functional polysiloxane of the formula (I) and at least one polyether of the formula (II) carrying at least two terminally unsaturated groups, and a catalyst catalyzing the hydrosilylation,
iii) Inkontaktbringen der benetzten Partikel mit der Reaktionsmischung A unter Hydrosilylierungsbedingungen, bei Temperaturen von 0 - 100°C, bevorzugt 0 - 50°C, besonders bevorzugt 0 - 10°C, insbesondere 4°C,  iii) contacting the wetted particles with the reaction mixture A under hydrosilylation conditions, at temperatures of 0-100 ° C., preferably 0-50 ° C., particularly preferably 0-10 ° C., in particular 4 ° C.,
iv) Durchmischung des Reaktionsansatzes bei 0 - 20°C, bevorzugt 0 - 10°C, besonders bevorzugt 0 - 5°C für 0,5 - 10 h, bevorzugt 1 - 7 h, besonders bevorzugt 2 - 5 h, insbesondere 4 h,  iv) thorough mixing of the reaction batch at 0-20 ° C., preferably 0-10 ° C., more preferably 0-5 ° C. for 0.5-10 h, preferably 1-7 h, particularly preferably 2-5 h, in particular 4 h .
v) Verdampfen des Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemischs und Inkubation bei 20 - 200°C für 1 bis 24 h.  v) evaporating the solvent or solvent mixture and incubating at 20-200 ° C for 1 to 24 hours.
wobei (I) = MaDbD'cTdQe entspricht where (I) = M a D b D ' c T d corresponds to Qe
mit  With
M = [R1 2R2aSiOi/2]M = [R 1 2 R 2a SiO 2/2 ]
Figure imgf000005_0001
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D' = [R1R2bSi02/2] D '= [R 1 R 2b Si0 2/2 ]
T = [R1Si03/2] T = [R 1 Si0 3/2 ]
Q = [Si04/2] Q = [Si0 4/2 ]
a = 2 bis 10,  a = 2 to 10,
b = 1 bis 800,  b = 1 to 800,
c = 0 bis 400, d = 0 bis 10, c = 0 to 400, d = 0 to 10,
e = 0 bis 10,  e = 0 to 10,
wobei R1 unabhängig voneinander gleich oder verschieden, ausgewählt aus der Gruppe umfassend: gesättigte oder ungesättigte, gegebenenfalls verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 30 C-Atomen, Alkarylreste mit 7 bis 30 C-Atomen, Arylreste mit 6 bis 30 C-Atomen, vorzugsweise Alkylgruppen mit 1 bis 4 C-Atomen oder Phenyl, insbesondere Methyl, where R 1 is, independently of one another or different, selected from the group comprising: saturated or unsaturated, optionally branched alkyl groups having 1 to 30 C atoms, alkaryl radicals having 7 to 30 C atoms, aryl radicals having 6 to 30 C atoms, preferably alkyl groups with 1 to 4 C atoms or phenyl, in particular methyl,
R2a unabhängig voneinander Wasserstoff oder R1 und R 2a are independently hydrogen or R 1 and
R2b unabhängig voneinander Wasserstoff oder R1 ist und wobei (II) = R 2b is independently hydrogen or R 1 and wherein (II) =
Figure imgf000006_0003
Figure imgf000006_0003
Figure imgf000006_0001
Figure imgf000006_0001
(Ii) (Ii)
entspricht, mit corresponds to, with
Figure imgf000006_0002
Figure imgf000006_0002
x2 = 0 bis 100, x 2 = 0 to 100,
z = 0 bis 500,  z = 0 to 500,
W = Wasserstoff oder Methyl  W = hydrogen or methyl
wobei R5 ein gegebenenfalls verzweigter, gegebenenfalls substituierter, gegebenenfalls Doppelbindungen tragender Alkylenrest mit 1 bis 30 C-Atomen, where R 5 is an optionally branched, optionally substituted, optionally double bond-bearing alkylene radical having 1 to 30 C atoms,
R6 unabhängig voneinander ein Rest ausgewählt aus der Gruppe umfassend H,R 6 is independently a radical selected from the group comprising H,
Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, Methyl, ethyl or phenyl,
mit der Maßgabe, dass wenn z = 0, x2 = 0 ist. with the proviso that when z = 0, x 2 = 0.
Es sei an dieser Stelle klargestellt, dass R5 ein verzweigter oder unverzweigter, substituierter oder unsubstituierter, Doppelbindungen oder keine Doppelbindungen tragender Alkylenrest mit 1 bis 30 C-Atomen ist. It should be clarified at this point that R 5 is a branched or unbranched, substituted or unsubstituted, double bonds or double bonds bearing alkylene radical having 1 to 30 carbon atoms.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung silikonisierter, w/o Pickering Emulsionen bildender Partikel nach Methode b) entspricht einer Vulkanisierung, umfassend die Schritte: i) Benetzung der unbeschichteten Partikel mit einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, The inventive method for producing siliconized, w / o Pickering emulsions forming particles according to method b) corresponds to a vulcanization, comprising the steps: i) wetting the uncoated particles with an organic solvent or solvent mixture,
ii) Herstellen einer Reaktionsmischung B, enthaltend ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch und 10 bis 80 m% einer Vulkanisierungsmischung, bezogen auf die Gesamtmasse der Reaktionsmischung B, wobei die Vulkanisierungsmischung 20 bis 60 m% aliphatische und napthenische Kohlenwasserstoffe, 2 bis 7 m% Aminosilan und 0,1 bis 2 m% N-(3- (Trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin, bezogen auf die Gesamtmasse an Vulkanisierungsmischung, umfasst,  ii) preparing a reaction mixture B containing a solvent or solvent mixture and 10 to 80% by weight of a vulcanization mixture, based on the total mass of the reaction mixture B, the vulcanization mixture containing 20 to 60% by weight of aliphatic and naphthenic hydrocarbons, 2 to 7% by mole of aminosilane and 0 , 1 to 2 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine, based on the total mass of vulcanization mixture comprises,
iii) Inkontaktbringen der benetzten Partikel mit der Reaktionsmischung B, bei Temperaturen von 0 - 100°C,  iii) contacting the wetted particles with the reaction mixture B, at temperatures of 0-100 ° C,
iv) Durchmischung des Reaktionsansatzes bei 0 - 80°C, für 10 min - 10 h, v) Verdampfen des Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemischs und Inkubation bei 0 - 200°C für 1 bis 24 h.  iv) thorough mixing of the reaction mixture at 0 ° -80 ° C., for 10 minutes-10 hours, v) evaporation of the solvent or solvent mixture and incubation at 0-200 ° C. for 1 to 24 hours.
Definitionsgemäss bedeuten m% Masseprozent, v% Volumenprozent und w% Gewichtsprozent. By definition, m% means% by mass, v% by volume and w% by weight.
Der Begriff silikonisierte Partikel bezeichnet Partikel, die vollständig oder partiell von einer Silikonschicht bedeckt sind. The term siliconized particles refers to particles that are completely or partially covered by a silicone layer.
Der Begriff Lösungsmittel bezeichnet, wenn nicht anders angegeben, sämtliche polare und unpolare organische Lösungsmittel. The term solvent, unless otherwise stated, denotes all polar and nonpolar organic solvents.
Erfindungsgemäß werden unbeschichtete Partikel zur Herstellung der silikonisierten, w/o Pickering Emulsionen stabilisierenden Partikel eingesetzt. According to the invention, uncoated particles are used for producing the siliconized, w / o Pickering emulsions stabilizing particles.
In einer Ausführungsform der Erfindung bestehen die unbeschichteten Partikel aus organischen oder aus anorganischen Materialien oder aus getrockneten, beispielsweise lyophilisierten Mikroorganismen . In one embodiment of the invention, the uncoated particles consist of organic or inorganic materials or of dried, for example lyophilized microorganisms.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die anorganischen Materialien Metalle, Metalloxide, Mineralien, anorganische Polymere, metallhaltige Tonmaterialien, Zeolithe, Silikate, Hydrogele, Ambigele, Xerogele, beispielsweise Silicagel. In one embodiment of the invention, the inorganic materials include metals, metal oxides, minerals, inorganic polymers, metal-containing clay materials, zeolites, silicates, hydrogels, ambigels, xerogels, for example silica gel.
In einer Ausführungsform umfassen die organischen Materialien synthetische Polymere oder natürliche Polymere, beispielsweise Gelatine sowie Hydrogele, Ambigele, Xerogele, beispielsweise aus organischen Polymeren. In one embodiment, the organic materials comprise synthetic polymers or natural polymers, for example gelatin, as well as hydrogels, ambigels, xerogels, for example of organic polymers.
In einer Ausführungsform umfassen die getrockneten Mikroorganismen Enzyme enthaltende Einzeller. In einer Ausführungsform weisen die unbeschichteten Partikel einen Durchmesser von 1 nm bis 10 μηη, bevorzugt von 10 nm bis 700 nm, besonders bevorzugt 20 bis 250 nm auf. In one embodiment, the dried microorganisms comprise single cells containing enzymes. In one embodiment, the uncoated particles have a diameter of 1 nm to 10 μm, preferably from 10 nm to 700 nm, particularly preferably from 20 to 250 nm.
Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung der silikonisierten Partikel entweder nach Methode a), welche einer Hydrosilylierung entspricht oder nach Methode b) welche einer Vulkanisierung entspricht. According to the invention, the siliconized particles are produced either by method a) which corresponds to a hydrosilylation or by method b) which corresponds to a vulcanization.
Die Herstellung nach Methode a) erfolgt durch Hydrosilylierung Si-H-funktioneller Polysiloxane bei welcher als olefinischer Baustein ein mindestens zwei terminal ungesättigte Gruppen tragender Polyether eingesetzt wird. Das dabei entstehende Silikon entspricht einem Polyethersiloxan.  The preparation according to method a) is carried out by hydrosilylation of Si-H-functional polysiloxanes in which an at least two terminally unsaturated groups carrying polyether is used as an olefinic building block. The resulting silicone corresponds to a polyether siloxane.
Erfindungsgemäß werden die Partikel vor der eigentlichen Reaktion mit einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch benetzt. According to the invention, the particles are wetted before the actual reaction with an organic solvent or solvent mixture.
In einer Ausführungsform ist das organische Lösungsmittel ausgewählt aus polaren und/ oder unpolaren Lösungsmitteln, beispielsweise Cyclohexan oder Toluol oder Isopropanol. In one embodiment, the organic solvent is selected from polar and / or non-polar solvents, for example cyclohexane or toluene or isopropanol.
In einer Ausführungsform ist das Lösungsmittelgemisch ein Gemisch verschiedener unpolarer Lösungsmittel oder es ist ein Gemisch polarer und unpolarer Lösungsmittel oder es ist ein Gemisch verschiedener polarer Lösungsmittel. In one embodiment, the solvent mixture is a mixture of different nonpolar solvents or it is a mixture of polar and non-polar solvents or it is a mixture of different polar solvents.
In einer Ausführungsform beträgt die Menge an Partikeln im Lösungsmittel während der Benetzung 20 bis 200% (w/v), bevorzugt 40 bis 100% (w/v), besonders bevorzugt 50 bis 70% (w/v). In one embodiment, the amount of particles in the solvent during wetting is 20 to 200% (w / v), preferably 40 to 100% (w / v), more preferably 50 to 70% (w / v).
Die Benetzung erfolgt unter Rühren der Partikel im Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch über 10 min bis 24 h, bevorzugt 10 min bis 10 h, besonders bevorzugt 10 min bis 1 h. The wetting takes place with stirring of the particles in the solvent or solvent mixture for 10 minutes to 24 hours, preferably 10 minutes to 10 hours, particularly preferably 10 minutes to 1 hour.
In einem zweiten Reaktionsgefäß wird eine Reaktionsmischung A, aus einem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, mindestens einem Si-H-funktionellem Polysiloxan der Formel (I) und mindestens einem, mindestens zwei terminal ungesättigte Gruppen tragendem Polyether der Formel (II) sowie einem die Hydrosilylierung katalysierenden Katalysator hergestellt. In a second reaction vessel is a reaction mixture A, from a solvent or solvent mixture, at least one Si-H-functional polysiloxane of the formula (I) and at least one, at least two terminally unsaturated groups carrying polyether of the formula (II) and a catalyzing the hydrosilylation catalyst produced.
Die Hydrosilylierung kann in Gegenwart oder in Abwesenheit von Lösungsmittel durchgeführt werden. Die Reaktion wird jedoch bevorzugt in geeigneten Lösungsmitteln, wie beispielsweise aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, cyclischen Oligosiloxanen, Alkoholen, Estern, durchgeführt. Geeignete Lösungsmittel sind insbesondere CPME oder Toluol. The hydrosilylation may be carried out in the presence or absence of solvent. However, the reaction is preferably in suitable solvents, such as aliphatic or aromatic hydrocarbons, cyclic Oligosiloxanes, alcohols, esters, performed. Suitable solvents are in particular CPME or toluene.
In einer Ausführungsform ist die Konzentration der Silylierungsreagenzien im Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch 0,1 bis 9% (w/v), bevorzugt 0,5 bis 5% (w/v), besonders bevorzugt 1 bis 3 % (w/v). In one embodiment, the concentration of the silylation reagents in the solvent or solvent mixture is 0.1 to 9% (w / v), preferably 0.5 to 5% (w / v), particularly preferably 1 to 3% (w / v).
Als Si-H-funktionelle Polysiloxane werden vorzugsweise Si-H-Polysiloxane der allgemeinen Formel (I) eingesetzt, As Si-H-functional polysiloxanes, preference is given to using Si-H-polysiloxanes of the general formula (I)
MaDbD'cTdQe (I) wobei M a D b D ' c T d Q e (I) where
M = [R1 2R2aSiOi/2]
Figure imgf000009_0001
D' = [R1R2bSi02/2] T = [R1Si03/2] Q = [Si04/2]
M = [R 1 2 R 2a SiO 2/2 ]
Figure imgf000009_0001
D '= [R 1 R 2b Si0 2/2 ] T = [R 1 Si0 3/2 ] Q = [Si0 4/2 ]
N1 = a + b + c + d + e = 3 bis 850, vorzugsweise 6 bis 160, a = 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 4, insbesondere 2, b = 1 bis 800, vorzugsweise 2 bis 150, c = 0 bis 400, vorzugsweise 2 bis 75, d = 0 bis 10, vorzugsweise 0, e = 0 bis 10, vorzugsweise 0, N 1 = a + b + c + d + e = 3 to 850, preferably 6 to 160, a = 2 to 10, preferably 2 to 4, especially 2, b = 1 to 800, preferably 2 to 150, c = 0 up to 400, preferably 2 to 75, d = 0 to 10, preferably 0, e = 0 to 10, preferably 0,
R1 unabhängig voneinander gleich oder verschieden, ausgewählt aus der Gruppe umfassend: gesättigte oder ungesättigte, gegebenenfalls verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 30 C-Atomen, Alkarylreste mit 7 bis 30 C-Atomen, Arylreste mit 6 bis 30 C-Atomen, vorzugsweise Alkylgruppen mit 1 bis 4 C-Atomen oder Phenyl, insbesondere Methyl, R 1 independently of one another, identically or differently, selected from the group comprising: saturated or unsaturated, optionally branched alkyl groups having 1 to 30 C atoms, alkaryl radicals having 7 to 30 C atoms, aryl radicals having 6 to 30 C atoms, preferably alkyl groups 1 to 4 C atoms or phenyl, in particular methyl,
R2a unabhängig voneinander Wasserstoff oder R1 und R 2a are independently hydrogen or R 1 and
R2b unabhängig voneinander Wasserstoff oder R1, sind. Es ist dem Fachmann geläufig, dass die Verbindungen in Form eines Gemisches mit einer im Wesentlichen durch statistische Gesetze geregelten Verteilung vorliegen bzw. vorliegen können. Die Werte für die Indices a, b, c, d und e stellen deshalb üblicherweise Mittelwerte dar. R 2b are independently hydrogen or R 1 . It is known to the person skilled in the art that the compounds may be in the form of a mixture with a distribution governed essentially by statistical laws. The values for the indices a, b, c, d and e therefore usually represent mean values.
Erfindungsgemäß werden als mindestens zwei terminal ungesättigte Gruppen tragende Polyether solche der allgemeinen Formel (II): eingesetzt, According to the invention, polyethers carrying at least two terminally unsaturated groups are those of the general formula (II):
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Figure imgf000010_0001
(Ii) wobei (Ii) where
Xi = 0 bis 200, vorzugsweise 1 bis 200, insbesondere 3 bis 100, x2 = 0 bis 100, vorzugsweise 1 bis 100, insbesondere 3 bis 100, z = 0 bis 500, vorzugsweise 0 bis 100, W = Wasserstoff oder Methyl, bevorzugt Wasserstoff, Xi = 0 to 200, preferably 1 to 200, in particular 3 to 100, x 2 = 0 to 100, preferably 1 to 100, in particular 3 to 100, z = 0 to 500, preferably 0 to 100, W = hydrogen or methyl, preferably hydrogen,
R5 ein gegebenenfalls verzweigter, gegebenenfalls substituierter, gegebenenfalls Doppelbindungen tragender Alkylenrest mit 1 bis 30 C-Atomen, R 5 is an optionally branched, optionally substituted, optionally double bond-bearing alkylene radical having 1 to 30 C atoms,
R6 unabhängig voneinander ein Rest ausgewählt aus der Gruppe umfassend H, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, mit der Maßgabe, dass wenn z = 0, x2 = 0 ist. R 6 is independently a radical selected from the group comprising H, methyl, ethyl or phenyl, with the proviso that when z = 0, x 2 = 0.
Es ist dem Fachmann geläufig, dass die Verbindungen in Form eines Gemisches mit einer im Wesentlichen durch statistische Gesetze geregelten Verteilung vorliegen bzw. vorliegen können. Die Werte für die Indices Xi und x2 stellen deshalb üblicherweise Mittelwerte dar. It is known to the person skilled in the art that the compounds may be in the form of a mixture with a distribution governed essentially by statistical laws. The values for the indices Xi and x 2 therefore usually represent mean values.
In einer Ausführungsform wird ein Polyether der allgemeinen Formel (II) eingesetzt, wobei Xi + x2 größer als 1 , besonders bevorzugt größer als 3 ist. In one embodiment, a polyether of general formula (II) is used, wherein Xi + x 2 is greater than 1, more preferably greater than 3.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Polyether der allgemeinen Formel (II) eingesetzt, wobei z = 0 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform des Einsatzes von Polyethern als olefinischer Reaktionspartner wird ein Polyether der allgemeinen Formel (II) mit z = 0 eingesetzt, wobei In a further embodiment, a polyether of the general formula (II) is used, where z = 0. In a preferred embodiment of the use of polyethers as the olefinic reaction partner, a polyether of the general formula (II) with z = 0 is used, where
R5 ein Alkylenrest mit 1 bis 30 C-Atomen, bevorzugt mit 1 bis 9 C-Atomen, besonders bevorzugt mit 1 bis 4 C- Atomen, insbesondere Methylen ist. R 5 is an alkylene radical having 1 to 30 C-atoms, preferably having 1 to 9 C-atoms, more preferably having 1 to 4 C-atoms, in particular methylene.
In einer Ausführungsform können auch Mischungen von Polyethern, die mindestens zwei terminal ungesättigte Gruppen tragen, als olefinische Reaktionspartner eingesetzt werden. In one embodiment, it is also possible to use mixtures of polyethers which carry at least two terminally unsaturated groups as olefinic reaction partners.
Zur Hydrosilylierung werden vorzugsweise Si-H-funktionelle Polysiloxane in Gegenwart von Katalysatoren, vorzugsweise Übergangsmetallkatalysatoren, mit Polyethern, die mindestens zwei terminal ungesättigte Kohlenwasserstoff-Gruppen tragen, umgesetzt. For hydrosilylation, preferably Si-H-functional polysiloxanes are reacted in the presence of catalysts, preferably transition metal catalysts, with polyethers which carry at least two terminally unsaturated hydrocarbon groups.
Die Hydrosilylierung kann nach etablierten Methoden in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt werden. The hydrosilylation can be carried out according to established methods in the presence of a catalyst.
Dabei werden beispielsweise Katalysatoren verwendet ,die üblicherweise für Hydrosilylierungen eingesetzt werden, wie beispielsweise Platin-, Rhodium-, Osmium-, Ruthenium-, Palladium-, Iridium-Komplexe oder ähnliche Verbindungen bzw. die entsprechenden reinen Elemente oder deren auf Silica, Aluminiumoxid oder Aktivkohle oder ähnlichen Trägermaterialien immobilisierte Derivate. In this case, for example, catalysts are used which are commonly used for hydrosilylations, such as platinum, rhodium, osmium, ruthenium, palladium, iridium complexes or similar compounds or the corresponding pure elements or their on silica, alumina or activated carbon or similar support materials immobilized derivatives.
In einer Ausführungsform wird die Hydrosilylierung in Gegenwart von Pt-Katalysatoren wie Cis-Platin oder Karstedt-Katalysator [Tris(divinyltetramethyldisiloxan)bis-platin] durchgeführt. In one embodiment, the hydrosilylation is carried out in the presence of Pt catalysts such as cis-platinum or Karstedt catalyst [tris (divinyltetramethyldisiloxane) bis-platinum].
In einer Ausführungsform beträgt die eingesetzte Menge an Katalysator 10"7 bis 10"1 mol pro mol Olefin bzw. pro mol endständiger Kohlenstoff-Kohlenstoff Doppelbindung, bevorzugt 1 bis 100 ppm. In one embodiment, the amount of catalyst used is 10 "7 to 10 " 1 mole per mole of olefin or per mole of terminal carbon-carbon double bond, preferably 1 to 100 ppm.
In einer Ausführungsform werden, bezogen auf die Masse der eingesetzten Partikel 0.5 bis 50 m%, bevorzugt 1 bis 40 m%, besonders bevorzugt 1 bis 25 m-% an Siloxan- und Polyetherkomponenten eingesetzt. Die Siloxan- und Polyetherkomponenten setzen sich insbesondere aus der Summe der Verbindungen der Formel (I) und (II) bzw. aus deren Reaktionsprodukten zusammen. In one embodiment, 0.5 to 50 m%, preferably 1 to 40 m%, particularly preferably 1 to 25 m%, of siloxane and polyether components are used, based on the mass of the particles used. The siloxane and polyether components are composed in particular of the sum of the compounds of the formula (I) and (II) or of their reaction products.
Die Hydrosilylierung kann unter Verwendung verschiedener Verhältnisse der Verbindungen der Formeln (I) zu Verbindungen der Formeln (II) durchgeführt werden. The hydrosilylation can be carried out using various ratios of the compounds of formula (I) to compounds of formula (II).
In einer Ausführungsform erfolgt die Hydrosilylierung bei einem molaren Verhältnis der Verbindungen (I) und (II) bezogen auf die reaktiven Gruppen von 1 : 10 bis 10 : 1 , bevorzugt von 1 : 5 bis 5 : 1 , besonders bevorzugt von 1 : 1 ,5 bis 1 ,5 : 1 und ganz besonders bevorzugt von 1 : 1 bis 1 : 1. Das erfindungsgemäße Verfahren nach Methode a) zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Hydrosilylierung bei besonders tiefen Temperaturen stattfindet, sodass eine homogenere Stuktur des Polymernetzwerks entsteht. In one embodiment, the hydrosilylation is carried out at a molar ratio of the compounds (I) and (II) based on the reactive groups from 1:10 to 10: 1, preferably from 1: 5 to 5: 1, particularly preferably 1: 1, 5 to 1, 5: 1 and most preferably from 1: 1 to 1: 1. The method of the invention according to method a) is also characterized in that the hydrosilylation takes place at particularly low temperatures, so that a more homogeneous structure of the polymer network is formed.
Die Hydrosilylierung wird vorzugsweise bei Temperaturen von 0 bis 100 °C, bevorzugt 0 bis 50°C, besonders bevorzugt 0 - 20°C, insbesondere 4°C durchgeführt. The hydrosilylation is preferably carried out at temperatures of 0 to 100 ° C, preferably 0 to 50 ° C, more preferably 0 - 20 ° C, in particular 4 ° C.
Vorteilhaft wird die Hydrosilylierung bei vergleichsweise tiefen Temperaturen durchgeführt. Die dadurch verlangsamte Reaktionsgeschwindigkeit ermöglicht vorteilhaft eine stärkere Durchmischung der Hydrosilylierungskomponenten, sodass hydrophile und hydrophobe Komponenten homogener innerhalb des Polymernetzwerks verteilt werden, als es bei hohen Temperaturen der Fall wäre. Vorteilhaft ist dabei auch die gleichmäßigere Beschichtung der Partikelaggregate innerhalb der Polymerisationsreaktion. Höhere Temperaturen und daraus resultierende höhere Polymerisationsgeschwindigkeiten führen zu unvorteilhafter Verklumpung und Vergrößerung der Aggregate. Advantageously, the hydrosilylation is carried out at comparatively low temperatures. The thus slowed reaction rate advantageously allows for greater mixing of the hydrosilylation components, so that hydrophilic and hydrophobic components are distributed more homogeneously within the polymer network than would be the case at high temperatures. Another advantage is the more uniform coating of the particle aggregates within the polymerization reaction. Higher temperatures and resulting higher polymerization rates lead to unfavorable clumping and enlargement of the aggregates.
Zu Beginn der Hydrosilylierung werden zunächst die benetzten Partikel mit der Reaktionsmischung A, enthaltend ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, Si-H- funktionelles Polysiloxan der Formel (I) und mindestens zwei terminal ungesättigte Gruppen tragender Polyether der Formel (II) sowie einen die Hydrosilylierung katalysierenden Katalysator bei Temperaturen von 0 bis 100°C, bevorzugt 0 bis 50°C, besonders bevorzugt 0 - 20°C, insbesondere 4°C in Kontakt gebracht. At the beginning of the hydrosilylation are first the wetted particles with the reaction mixture A, containing a solvent or solvent mixture, Si-H-functional polysiloxane of the formula (I) and at least two terminally unsaturated groups bearing polyether of formula (II) and a hydrosilylation catalyzing catalyst at temperatures of 0 to 100 ° C, preferably 0 to 50 ° C, more preferably 0 - 20 ° C, in particular 4 ° C brought into contact.
Während der anschließenden Durchmischung des Reaktionsansatzes erfolgt die Vernetzung der Polymere. Die Durchmischung findet bevorzugt bei Temperaturen von 0 - 20°C, besonders bevorzugt 0 - 10°C, ganz besonders bevorzugt 0 - 5°C statt. Durch die milden Reaktionsbedingungen bildet sich ein homogenes Polymernetzwerk aus. Damit ist gewährleistet, dass die Silikonbeschichtung in allen Bereichen ähnliche bis gleiche Hydrophobie bzw. Hydrophilie aufweist. Der Durchmisschungsprozess wird bei diesen Temperaturen für 0,5 - 10 h, bevorzugt 1 - 7 h, besonders bevorzugt 2 - 5 h, insbesondere 4 h durchgeführt. During the subsequent thorough mixing of the reaction mixture, the crosslinking of the polymers takes place. The mixing takes place preferably at temperatures of 0-20 ° C., particularly preferably 0-10 ° C., very particularly preferably 0-5 ° C. The mild reaction conditions form a homogeneous polymer network. This ensures that the silicone coating has similar to the same hydrophobicity or hydrophilicity in all areas. The Durchmisschungsprozess is carried out at these temperatures for 0.5 to 10 hours, preferably 1 to 7 hours, more preferably 2 to 5 hours, in particular 4 hours.
Ein Großteil des Lösungsmittel (-gemischs) wird anschließend durch bei Temperaturen von 0 bis 200°C, bevorzugt 20 bis 100°C, besonders bevorzugt 50 bis 60°C über einen Zeitraum von - je nach Lösungsmittel - 0.1 bis 4h entfernt, wobei die Vernetzung der Polymere fortschreitet. A large part of the solvent (mixture) is then removed by at temperatures of 0 to 200 ° C, preferably 20 to 100 ° C, more preferably 50 to 60 ° C over a period of - depending on the solvent - 0.1 to 4h, wherein the Crosslinking of the polymers progresses.
Um das Lösungsmittel komplett zu entfernen und die Polymerisation abzuschließen, werden die silikonisierten Partikel (-aggregate) bei 20 bis 200°C, bevorzugt 30 - 100°C, besonders bevorzugt 50 - 60°C inkubiert, wobei das Silikon aushärtet und die silikonisierten Partikel (- aggregate) liefert. To completely remove the solvent and complete the polymerization, the siliconized particles (aggregates) at 20 to 200 ° C, preferably 30 to 100 ° C, especially preferably incubated at 50 - 60 ° C, wherein the silicone cures and the siliconized particles (- aggregates) provides.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Methode a) werden die Partikel zunächst mit einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Cyclohexan oder Toluol, oder einem Lösungsmittelgemisch, beispielsweise aus Isopropanol und Hexan unter Rühren über 12 bis 24 h benetzt. In a preferred embodiment of the process according to method a), the particles are first wetted with a suitable solvent, for example cyclohexane or toluene, or a solvent mixture, for example from isopropanol and hexane with stirring for 12 to 24 hours.
In einer Ausführungsform beträgt die Menge an Partikeln im Lösungsmittel während der Benetzung 20 bis 200% (w/v), bevorzugt 40 bis 100% (w/v), besonders bevorzugt 50 bis 70% (w/v). In one embodiment, the amount of particles in the solvent during wetting is 20 to 200% (w / v), preferably 40 to 100% (w / v), more preferably 50 to 70% (w / v).
Parallel dazu werden bei tiefen Temperaturen von beispielsweise 4°C die Silikonreagenzien (Verbindungen der Formeln (I) und (II) plus Katalysator) in einem geeigneten Lösungsmittel beispielsweise Cyclohexan, Toluol oder einem anderen organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, beispielsweise aus Isopropanol und Hexan gelöst. In parallel, at low temperatures of, for example, 4 ° C, the silicone reagents (compounds of formulas (I) and (II) plus catalyst) are dissolved in a suitable solvent, for example cyclohexane, toluene or another organic solvent or solvent mixture, for example from isopropanol and hexane.
In einer Ausführungsform ist die Konzentration der Silikonreagenzien bzw. Silylierungsreagenzien im Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch 0,1 bis 9% (w/v), bevorzugt 0,5 bis 5% (w/v), besonders bevorzugt 1 bis 3 % (w/v). In one embodiment, the concentration of the silicone reagents or silylating reagents in the solvent or solvent mixture is 0.1 to 9% (w / v), preferably 0.5 to 5% (w / v), particularly preferably 1 to 3% (w / v) ).
Anschließend wird bei beispielsweise 4°C die Partikel-Suspension mit der Reaktionsmischung der Silikonreagenzien versetzt. So werden z. B. zu 1 g der jeweiligen Partikel eine Mischung von Verbindungen der Formel (I) und (II) im molaren Mischungsverhältnis von 1 :1 sowie Karstedt-Kat, bspw. 50 ppm bezogen auf die vorhandene Menge an Siliconkomponenten, gegeben und die Hydrosilylierung findet bei tiefen Temperaturen von beispielsweise 4°C statt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, nach Zugabe der Reaktionsmischung zu den Partikeln diese Mischung für ca. 4h bei beispielsweise 4°C stark zu rühren, z. B. durch einen Magnetrührer und die Temperatur dann über mindestens 30 min langsam auf 50 bis 60°C zu erhöhen. Anschließend werden die erhaltenen silikonisierten Partikelaggregate im Trockenschrank bei 50°C beispielsweise für 12 Stunden getrocknet bzw. gehärtet. Subsequently, at 4 ° C., for example, the particle suspension is mixed with the reaction mixture of the silicone reagents. So z. B. to 1 g of the respective particles, a mixture of compounds of formula (I) and (II) in a molar mixing ratio of 1: 1 and Karstedt-Kat, eg. 50 ppm based on the amount of silicone components present, and the hydrosilylation at low temperatures of for example 4 ° C instead. It has proved to be advantageous, after addition of the reaction mixture to the particles to stir this mixture for about 4h at for example 4 ° C, z. B. by a magnetic stirrer and the temperature then slowly over at least 30 min to 50 to 60 ° C to increase. Subsequently, the resulting siliconized particle aggregates are dried or hardened in a drying oven at 50 ° C., for example for 12 hours.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung silikonisierter, w/o Pickering Emulsionen bildender Partikel nach Methode b) entspricht einer Vulkanisierung, umfassend die Schritte: i) Benetzung der unbeschichteten Partikel mit einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, The inventive method for producing siliconized, w / o Pickering emulsions forming particles according to method b) corresponds to a vulcanization, comprising the steps: i) wetting of the uncoated particles with an organic solvent or solvent mixture,
ii) Herstellen einer Reaktionsmischung B, enthaltend Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch und 10 bis 80 m% einer Vulkanisierungsmischung, bezogen auf die Gesamtmasse der Reaktionsmischung B, wobei die Vulkanisierungsmischung 20 bis 60 m% aliphatische und napthenische Kohlenwasserstoffe, 2 bis 7 m% Aminosilan und 0,1 bis 2 m% N-(3- (Trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin, bezogen auf die Gesamtmasse an Vulkanisierungsmischung, umfasst ii) preparing a reaction mixture B containing solvent or solvent mixture and 10 to 80 m% of a vulcanization mixture, based on the total mass of the reaction mixture B, wherein the Vulcanization mixture 20 to 60 m% aliphatic and naphthenic hydrocarbons, 2 to 7 m% aminosilane and 0.1 to 2 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine, based on the total mass of vulcanization mixture includes
iii) Inkontaktbringen der benetzten Partikel mit der Reaktionsmischung B, bei Temperaturen von 0 - 100°C,  iii) contacting the wetted particles with the reaction mixture B, at temperatures of 0-100 ° C,
iv) Durchmischung des Reaktionsansatzes bei 0 - 80°C, für 10 min - 10 h, v) Verdampfen des Lösungsmittels und Inkubation bei 0 - 200°C für 1 bis 24 h.  iv) mixing the reaction mixture at 0 - 80 ° C, for 10 min - 10 h, v) evaporation of the solvent and incubation at 0 - 200 ° C for 1 to 24 h.
Erfindungsgemäß werden die Partikel vor der eigentlichen Reaktion mit einem organischen Lösungsmittel benetzt. According to the invention, the particles are wetted with an organic solvent before the actual reaction.
In einer Ausführungsform ist das organische Lösungsmittel ausgewählt aus polaren und/ oder unpolaren Lösungsmitteln, beispielsweise Cyclohexan oder Toluol oder Isopropanol. In one embodiment, the organic solvent is selected from polar and / or non-polar solvents, for example cyclohexane or toluene or isopropanol.
In einer Ausführungsform ist das Lösungsmittelgemisch ein Gemisch verschiedener unpolarer Lösungsmittel oder es ist ein Gemisch polarer und unpolarer Lösungsmittel oder es ist ein Gemisch verschiedener polarer Lösungsmittel. In one embodiment, the solvent mixture is a mixture of different nonpolar solvents or it is a mixture of polar and non-polar solvents or it is a mixture of different polar solvents.
Die Benetzung erfolgt unter Rühren der Partikel im Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch über 10 min bis 24 h, bevorzugt 10 min bis 10 h, besonders bevorzugt 10 min bis 1 h. The wetting takes place with stirring of the particles in the solvent or solvent mixture for 10 minutes to 24 hours, preferably 10 minutes to 10 hours, particularly preferably 10 minutes to 1 hour.
In einer Ausführungsform beträgt das Massenverhältnis Partikel zu Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch während der Benetzung 1 :6 bis 1 :1 , bevorzugt 1 :4 bis 1 :1 , besonders bevorzugt 1 :3 bis 1 :1 , insbesondere 1 :2. In one embodiment, the mass ratio of particles to solvent or solvent mixture during wetting is 1: 6 to 1: 1, preferably 1: 4 to 1: 1, more preferably 1: 3 to 1: 1, in particular 1: 2.
In einem zweiten Reaktionsgefäß wird eine Reaktionsmischung B, enthaltend Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch und eine Vulkanisierungsmischung hergestellt. In a second reaction vessel, a reaction mixture B containing solvent or solvent mixture and a vulcanization mixture is prepared.
Erfindungsgemäß beträgt der Anteil an Vulkanisierungsmischung an der Reaktionsmischung B 10 bis 80 m% bezogen auf die Gesamtmasse der Reaktionsmischung B. According to the invention, the proportion of vulcanization mixture in the reaction mixture B is from 10 to 80% by mass, based on the total mass of the reaction mixture B.
Bevorzugt beträgt der Anteil an Vulkanisierungsmischung an der Reaktionsmischung 20 bis 70 m%, besonders bevorzugt 30 bis 50 m%, bezogen auf die Gesamtmasse der Reaktionsmischung B. Erfindungsgemäß enthält die Vulkanisierungsmischung 20 bis 60 m%, bevorzugt 25 bis 55 m%, besonders bevorzugt 25 bis 50 m% aliphatische und napthenische Kohlenwasserstoffe, bezogen auf die Gesamtmasse der Vulkanisierungsmischung. The proportion of vulcanization mixture in the reaction mixture is preferably from 20 to 70% by mass, more preferably from 30 to 50% by mass, based on the total mass of reaction mixture B. According to the invention, the vulcanization mixture contains from 20 to 60% by weight, preferably from 25 to 55% by weight, particularly preferably from 25 to 50% by weight, of aliphatic and naphthenic hydrocarbons, based on the total mass of the vulcanization mixture.
Erfindungsgemäß enthält die Vulkanisierungsmischung 2 bis 7 m%, bevorzugt 2 bis 6 m%, besonders bevorzugt 3 bis 5 m% Aminosilan, bezogen auf die Gesamtmasse der Vulkanisierungsmischung. According to the invention, the vulcanization mixture contains 2 to 7 m%, preferably 2 to 6 m%, particularly preferably 3 to 5 m% aminosilane, based on the total mass of the vulcanization mixture.
In einer Ausführungsform ist das Aminosilan Methyl-tris-n-butyl-aminosilan. In one embodiment, the aminosilane is methyl tris-n-butyl aminosilane.
Erfindungsgemäß enthält die Vulkanisierungsmischung 0,1 bis 2 m%, bevorzugt 0,2 bis 1 ,5 m%, besonders bevorzugt 0,3 bis 1 m% N-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin, bezogen auf die Gesamtmasse an Vulkanisierungsmischung. According to the invention, the vulcanization mixture contains 0.1 to 2 m%, preferably 0.2 to 1, 5 m%, particularly preferably 0.3 to 1 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine, based on the total mass of vulcanization mixture ,
Aber auch andere Zusammensetzungen der Vulkanisierungsmischung, die der Herstellung von Silikon durch Vulkanisierung dienen, sind von der Erfindung umfasst. However, other compositions of the vulcanization mixture which serve to produce silicone by vulcanization are also included in the invention.
Die Vulkanisierung kann in Gegenwart oder in Abwesenheit von Lösungsmittel durchgeführt werden. Die Reaktion wird jedoch bevorzugt in organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen durchgeführt. In einer Ausführungsform sind die Lösungsmittel ausgewählt aus aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, cyclischen Oligosiloxanen, Alkoholen, Estern und/oder Ethern. Geeignete Lösungsmittel sind insbesondere CPME oder Toluol. The vulcanization can be carried out in the presence or absence of solvent. However, the reaction is preferably carried out in organic solvents or solvent mixtures. In one embodiment, the solvents are selected from aliphatic or aromatic hydrocarbons, cyclic oligosiloxanes, alcohols, esters and / or ethers. Suitable solvents are in particular CPME or toluene.
In einer Ausführungsform beträgt das Massenverhälnis der eingesetzten Partikel zu Vulkanisierungsmischung 6:1 bis 1 :1 , bevorzugt 5:1 bis 1 :1 . In one embodiment, the mass ratio of the particles used to vulcanization mixture is 6: 1 to 1: 1, preferably 5: 1 to 1: 1.
Im nächsten Schritt werden die benetzten Partikel mit der Reaktionsmischung in Kontakt gebracht und durchmischt. In the next step, the wetted particles are brought into contact with the reaction mixture and mixed.
Erfindungsgemäß erfolgt dies bei Temperaturen von 0 - 100°C, bevorzugt 10 - 50°C, besonders bevorzugt 15 - 35°C, insbesondere bei Raumtemperatur. According to the invention, this takes place at temperatures of 0-100 ° C., preferably 10-50 ° C., particularly preferably 15-35 ° C., in particular at room temperature.
Erfindungsgemäß erfolgt die Durchmischung der Partikel und der Reaktionsmischung bei Temperaturen von 0 - 80°C, bevorzugt 10 - 70°C, besonders bevorzugt 30 - 70°C für 0,5 - 10 h, bevorzugt 1 - 7 h, besonders bevorzugt 2 - 5 h, insbesondere 4 h. According to the invention, the mixing of the particles and the reaction mixture takes place at temperatures of 0-80.degree. C., preferably 10-70.degree. C., more preferably 30-70.degree. C. for 0.5-10 h, preferably 1-7 h, particularly preferably 2 5 h, especially 4 h.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei den Partikeln um getrocknete Mikroorganismen, und Inkontaktbringen und Durchmischung der Partikel mit der Reatktionsmischung erfolgen bevorzugt bei 35 bis 40°C. Dabei findet die Vernetzung der Komponenten der Vulkanisierungsmischung statt und die Partikel werden von dem gebildeten Silikon beschichtet. In one embodiment, the particles are dried microorganisms, and contacting and mixing of the particles with the reaction mixture are preferably carried out at 35 to 40 ° C. In this case, the crosslinking of the components of the vulcanization mixture takes place and the particles are coated by the silicone formed.
Erfindungsgemäß erfolgt nach abgeschlossener Reaktion das Verdampfen des Lösungsmittels und die Inkubation des Reaktionsansatzes bei 0 bis 200°C, bevorzugt 20 bis 100°C, besonders bevorzugt 30 bis 60°C statt für 1 bis 24 h. According to the invention after completion of the reaction, the evaporation of the solvent and the incubation of the reaction mixture at 0 to 200 ° C, preferably 20 to 100 ° C, more preferably 30 to 60 ° C instead of for 1 to 24 h.
In einer Ausführungsform weisen die erfindungsgemäß silikonisierten Partikel eine vollständige oder partielle Beschichtung aus Silikon auf. In one embodiment, the siliconized particles according to the invention have a complete or partial coating of silicone.
In einer Ausführungsform weisen die Partikel eine partielle Beschichtung aus Silikon auf. In one embodiment, the particles have a partial coating of silicone.
Silikone sind für ihre hervorragende Biokompatibilität und geringe Toxizität bekannt. Siloxane unterschiedlichster Funktionalität sind einfach und kostengünstig kommerziell erhältlich. Durch individuelle Auswahl der an der Netzwerkbildung beteiligten Siloxane kann man die physiochemischen Eigenschaften der Silikone, inklusive der Hydrophobizität bestimmen und regulieren. Silicones are known for their excellent biocompatibility and low toxicity. Siloxanes of various functionality are easily and cheaply commercially available. By individually selecting the siloxanes involved in the network formation, one can determine and regulate the physiochemical properties of the silicones, including the hydrophobicity.
Da es sich bei der erfindungsgemäßen Beschichtung nicht um eine kovalent an den Partikel gebundene Beschichtung handelt, stellt dies eine generelle Methode der Oberflächenmodifizierung von Mikro- und Nanopartikeln dar, die völlig unabhängig von Beschaffenheit und Struktur der Partikeloberfläche einsetzbar ist. Damit ist sie für ein breites Spektrum an Mikro- und Nanopartikeln zugänglich. Since the coating according to the invention is not a coating bound covalently to the particle, this represents a general method of surface modification of microparticles and nanoparticles, which can be used completely independently of the nature and structure of the particle surface. This makes it accessible to a wide range of micro- and nanoparticles.
In einer Ausführungsform weisen die einzelnen silikonisierten Partikel eine nur partielle Beschichtung aus Silikon auf. Grund dafür ist die extrem hohe spezifische Oberfläche der ursprünglichen Nanopartikel, wodurch diese stark zu Agglomeration neigen, das heißt, die Partikel liegen stets als Cluster/ Agglomerate vor. Während der Polymerisations- oder Vulkanisationsreaktion werden diese Agglomerate mit Silikon umhüllt und es bilden sich deshalb zunächst silikonisierte Aggregate der Partikel. In one embodiment, the individual siliconized particles have only a partial coating of silicone. The reason for this is the extremely high specific surface area of the original nanoparticles, which makes them highly prone to agglomeration, that is, the particles are always present as clusters / agglomerates. During the polymerization or vulcanization reaction, these agglomerates are coated with silicone and therefore first siliconized aggregates of the particles are formed.
Erst während des Dispersionsvorgangs zur Herstellung der w/o Pickering Emulsion werden diese Aggregate mechanisch zerstört und in die einzelnen Partikel zerlegt. Die Silikonschicht wird dabei zerrissen und auf der Oberfläche der einzelnen Partikel bleiben nur jeweils „Inseln" aus Silikon zurück. Mit der unvollständigen Beschichtung erhöht sich die Amphiphilie der Partikel, das heißt, die Oberfläche weist sowohl hydrophobe als auch hydrophile Bereiche auf. Damit gewinnen die Partikel zusätzlich stabilisierenden Charakter für die w/o Pickering Emulsion. Only during the dispersion process to produce the w / o Pickering emulsion, these aggregates are mechanically destroyed and decomposed into the individual particles. The silicone layer is thereby torn and on the surface of the individual particles only "islands" of silicone remain behind.The incomplete coating increases the amphiphilia of the particles, that is, the surface has both hydrophobic and hydrophilic areas Particle additionally stabilizing character for the w / o Pickering emulsion.
In einer Ausführungsform beträgt der Anteil an Silikon 0.5 bis 70% der Gesamtmasse der silikonisierten Partikel, besonders bevorzugt 1 bis 50% der Gesamtmasse, ganz besonders bevorzugt 1 bis 30% der Gesamtmasse der silikoniserten Partikel. Der Massenanteil an Silikon an der Gesamtmasse kann über die eingesetzten Mengen an Monomeren während der Hydrosilylierungsreaktion eingestellt werden. In one embodiment, the proportion of silicone is 0.5 to 70% of the total mass of the siliconized particles, particularly preferably 1 to 50% of the total mass, very particularly preferably 1 to 30% of the total mass of the siliconized particles. The mass fraction of silicone in the total mass can be adjusted via the amounts of monomers used during the hydrosilylation reaction.
Zudem weisen die erfindungsgemäßen Partikel eine äußerst hohe Biokompatibilität und geringe Toxizität auf, welches ein klarer Vorteil gegenüber den bisher eingesetzten grenzflächenaktiven Substanzen, wie Tensiden und Emulgatoren, ist. In addition, the particles of the invention have an extremely high biocompatibility and low toxicity, which is a clear advantage over the interface-active substances used hitherto, such as surfactants and emulsifiers.
Neben den erfindungsgemäßen Methoden a) und b) kann die Silikonbeschichtung auch durch Metallsalz-katalysierte Kondensation von Siloxanen und Silanolen hergestellt werden. In addition to the methods a) and b) according to the invention, the silicone coating can also be produced by metal salt-catalyzed condensation of siloxanes and silanols.
Das erfindungsgemäß hergestellte Silikon weist einen Phasenkontaktwinkel Θ von 0° bis 180°, bevorzugt von 20° bis 90°, besonders bevorzugt von 50° bis 60°, ganz besonders bevorzugt von 55° bis 59° auf und trägt damit eher hydrophile Eigenschaften. The silicone according to the invention has a phase contact angle Θ of 0 ° to 180 °, preferably from 20 ° to 90 °, more preferably from 50 ° to 60 °, most preferably from 55 ° to 59 ° and thus carries rather hydrophilic properties.
Die Hydrophilie oder Hydrophobie der Oberfläche der Partikel spielt bei der Stabilisierung von Pickering Emulsionen eine entscheidende Rolle. Eine Orientierung wie die Oberfläche sich diesbezüglich verhält, bietet der Phasenkontaktwinkel Θ. Der Phasenkontakwinkel Θ ist der Winkel, der sich zwischen kontinuierlicher (äußerer) Phase und dispergierten Tropfen auf der Oberfläche der Partikel ausbildet und wird durch goniometrische Messungen verifiziert. Wenn θ<90°, d.h. bei hydrophilen Partikeloberflächen bilden sich meist o/w Pickering Emulsionen aus. Bei Phasenkontaktwinkeln von >90°, das heißt, bei besonders hydrophoben Oberflächen der Partikel, sollten, laut Literatur, bevorzugt w/o Pickering Emulsionen ausgebildet werden. The hydrophilicity or hydrophobicity of the surface of the particles plays a crucial role in the stabilization of Pickering emulsions. An orientation of how the surface behaves in this regard is provided by the phase contact angle Θ. The phase contact angle Θ is the angle that forms between continuous (outer) phase and dispersed droplets on the surface of the particles and is verified by goniometric measurements. When θ <90 °, i. In the case of hydrophilic particle surfaces, o / w Pickering emulsions usually form. At phase contact angles of> 90 °, that is, in the case of particularly hydrophobic surfaces of the particles, preference should be given, according to the literature, to w / o Pickering emulsions.
Überraschend und entgegen der vorherrschenden Meinung der Fachwelt, bilden sich mit den erfindungsgemäß silikonisierten Partikeln trotz eines Phasenkontraktwinkels des Silikons von Θ < 90°, stabile w/o Pickering Emulsionen aus. Surprisingly and contrary to the prevailing opinion of experts, stable w / o Pickering emulsions are formed with the siliconized particles according to the invention despite a phase angle of the silicone of Θ <90 °.
Die Erfindung präsentiert damit eine kostengünstige und einfach anzuwendende, generelle Methode der Oberflächenmodifizierung von Mikro- oder Nanopartikeln, unabhängig von der Beschaffenheit und Struktur der Partikeloberfläche. Außerdem stellt das Verfahren w/o Pickering Emulsion bildende Partikel geringer Toxizität und hoher Biokompatibilität bereit The invention thus presents a cost-effective and easy-to-use, general method of surface modification of micro- or nanoparticles, regardless of the nature and structure of the particle surface. In addition, the method w / o pickering provides emulsion particles of low toxicity and high biocompatibility
Gegenstand der Erfindung sind auch silikonisierte Partikel, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. The invention also siliconized particles prepared by the process according to the invention.
Diese Partikel eignen sich hervorragend zur Stabilisierung von w/o Pickering Emulsionen. Die Erfindung umfasst auch w/o Pickering Emulsionen, enthaltend die erfindungsgemäß oder nach dem Stand der Technik hergestellten silikonisierten Partikel, eine kontinuierliche Phase sowie eine dispergierte Phase (Fig.1 ) vi) wobei die kontinuierliche Phase der w/o Pickering Emulsion ausgewählt ist aus Lösungsmitteln, die eine Wasserlöslichkeit von <200g/l H20 aufweisen, wobei die dispergierte Phase der w/o Pickering Emulsion ausgewählt ist aus Wasser, wässrigen Lösungen von organischen oder anorganischen Salzen, Hydrogelen oder stark eutektischen Lösungsmitteln wobei das Mischungsverhältnis der dispergierte Phasen zur kontinuierlichen Phase in der w/o Pickering Emulsion 1 :1 bis 1 :100 beträgt These particles are ideal for stabilizing w / o Pickering emulsions. The invention also encompasses w / o Pickering emulsions containing the siliconized particles prepared according to the invention or the prior art, a continuous phase and a dispersed phase (FIG. 1) vi) wherein the continuous phase of the w / o Pickering emulsion is selected from Solvents having a water solubility of <200g / l H 2 0, wherein the dispersed phase of w / o Pickering emulsion is selected from water, aqueous solutions of organic or inorganic salts, hydrogels or highly eutectic solvents wherein the mixing ratio of the dispersed phases to continuous phase in the w / o Pickering emulsion is 1: 1 to 1: 100
wobei silikonisierte Partikel aus einem Partikel-Material oder aus einer Mischung von Partikeln verschiedener Partikel-Materialien verwendet werden können  wherein siliconized particles of a particulate material or of a mixture of particles of different particulate materials may be used
Pickering Emulsionen sind Feststoff-stabilisierte Emulsionen, in denen Partikel einen mechanisch stabilen Feststoffilm um die dispergierte (innere) Phase bilden. Die Partikel gelten als irreversibel angelagert, woraus eine hohe Lagerstabilität und hohe Toleranz gegenüber Änderungen des chemischen Milieus resultiert. Pickering emulsions are solid-state emulsions in which particles form a mechanically stable solid film around the dispersed (inner) phase. The particles are considered irreversibly attached, resulting in a high storage stability and high tolerance to changes in the chemical environment.
Für die erfindungsgemäß hergestellten w/o Pickering Emulsionen bevorzugte Lösungsmittel der kontinuierlichen Phase sind alle Lösungsmittel, die eine Wasserlöslichkeit von <200g/l H20, bevorzugt <175g/l H20, besonders bevorzugt <150g/l H20 aufweisen, bevorzugt ausgewählt aus verzweigten, cyclischen oder aliphatischen C5- bis C18-Kohlenwasserstoffen (z.B. Methylcyclohexan, Cyclohexan, Pentan, Hexan, Heptan), aromatischen Kohlenwasserstoffen (z.B. Toluol, Xylen), aliphatischen und verzweigten Dialkylethern, insbesondere C4- bis C10-Dialkylether (z.B. Methyl-tert-butylether (MTBTE), Diethylether, Dibutylether, Diisopropylether), aromatischen Ethern (z.B. Anisol) cyclischen Ethern (z.B. Cyclopentylmethylether (CPME)), alicyclischen Ethern (z.B. Tetrahydrofuran (THF), 2-Methyltetrahydrofuran (MTHF) verzweigten und unverzweigten Alkylketonen, insbesondere C2- bis C10 Ketonen (z.B. 2-Pentanon, 2-Hexanon, Methylisobutylketon (MIBK)) aliphatischen und verzweigten Dialkylestern, insbesondere C4- bis C20- Dialkylester, langkettigen aliphatischen Alkoholen, bevorzugt C5- bis C20- Alkoholen sowie aliphatische Etheralkohole wie bspw. Methoxypropanol, und Mischungen davon. For the w / o Pickering emulsions according to the invention preferred solvents of the continuous phase are all solvents which have a water solubility of <200 g / l H 2 0, preferably <175 g / l H 2 0, particularly preferably <150 g / l H 2 0 preferably selected from branched, cyclic or aliphatic C5- to C18-hydrocarbons (eg methylcyclohexane, cyclohexane, pentane, hexane, heptane), aromatic hydrocarbons (eg toluene, xylene), aliphatic and branched dialkyl ethers, in particular C4- to C10-dialkyl ethers (eg Methyl tert-butyl ether (MTBTE), diethyl ether, dibutyl ether, diisopropyl ether), aromatic ethers (eg anisole) cyclic ethers (eg cyclopentyl methyl ether (CPME)), alicyclic ethers (eg tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (MTHF) branched and unbranched alkyl ketones, in particular C 2 - to C 10 -ketones (eg 2-pentanone, 2-hexanone, methyl isobutyl ketone (MIBK)) aliphatic and branched dialkyl esters, in particular C 4 - to C 20 -dialkyl esters, long-chain aliphatic alcohols, preferably C 5 - to C 20 -alcohols and aliphatic ether alcohols such as methoxypropanol, and mixtures thereof.
Die in den erfindungsgemäßen w/o Pickering Emulsionen verwendeten Lösungsmittel für die dispergierte Phase umfassen: The dispersed phase solvents used in the w / o Pickering emulsions of the present invention include:
Wasser und wässrige Lösungen von organischen und anorganischen Salzen, insbesondere Puffersysteme (z.B. Kaliumphosphatpuffer, Triethylaminpuffer), Water and aqueous solutions of organic and inorganic salts, in particular buffer systems (for example potassium phosphate buffer, triethylamine buffer),
Hydrogele z.B. 0.5 bis 3% Agarosegel, 5 bis 30% Gelatine, Hydrogels e.g. 0.5 to 3% agarose gel, 5 to 30% gelatin,
Stark eutektische Lösungsmittel (z.B. Cholinchlorid:Urea, Cholinchlorid:Glycerin). Strong eutectic solvents (e.g., choline chloride: urea, choline chloride: glycerol).
Die Mischungsverhältnisse von dispergierter Phase zu kontinuierlicher Phase werden ausgewählt aus 1 :1 bis 1 :100, bevorzugt aus 1 :2 bis 1 :50, besonders bevorzugt aus 1 :5 bis 1 :20, vorzugsweise 1 :10. The mixing ratios of dispersed phase to continuous phase are selected from 1: 1 to 1: 100, preferably from 1: 2 to 1:50, particularly preferably from 1: 5 to 1:20, preferably 1:10.
Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pickering Emulsion verwendeten silikonisierten Partikel bestehen entweder aus einem Material oder es handelt sich um eine Mischung von Partikeln verschiedener Materialien. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Pickering Emulsion ausschließlich durch silikonisierte Montmorillonite-Nanopartikel stabilisiert werden. Die Stabilisierung kann aber auch beispielsweise durch eine Mischung silikonisierter Montmorillonite-Nanopartikel und silikonisierter Titanoxid-Nanopartikel erfolgen. The siliconized particles used to make the Pickering emulsion according to the invention consist either of a material or a mixture of particles of different materials. For example, the Pickering emulsion according to the invention can be stabilized exclusively by siliconized montmorillonite nanoparticles. However, the stabilization can also be effected, for example, by a mixture of siliconized montmorillonite nanoparticles and siliconized titanium oxide nanoparticles.
In einer Ausführungsform erfolgt die Herstellung der erfindungsgemäßen Pickering Emulsion mit den Schritten In one embodiment, the preparation of the Pickering emulsion according to the invention is carried out with the steps
Benetzung der mit Silikon beschichteten Partikel mit Lösungsmittel der kontinuierlichen Phase, wobei eine Suspension aus kontinuierlicher Phase und Partikeln gebildet wird Wetting of the silicone-coated particles with solvent of the continuous phase, wherein a suspension of continuous phase and particles is formed
- Zugabe der zu dispergierenden Phase zu der Suspension  - Addition of the phase to be dispersed to the suspension
Homogenisierung der Mischung aus dispergierter Phase, kontinuierlicher Phase und Partikeln  Homogenization of the mixture of dispersed phase, continuous phase and particles
Bevorzugt geht der Herstellung der erfindungsgemäßen w/o Pickering Emulsion der Emulsionsbildung die Benetzung der erfindungsgemäß silikonisierten Partikelaggregate mit Lösungsmittel der kontinuierlichen Phase voraus. Dies geschieht zunächst für 5 bis 120 s, bevorzugt 10 bis 90 s, besonders bevorzugt 20 s mittels Vortexmischer, auf dem die Suspension durch Vibration gut durchmischt wird und die Partikelaggregate bereits teilweise aufgebrochen werden. Es bildet sich eine Suspension aus Partikeln und kontinuierlicher Phase. The wetting of the siliconized particle aggregates according to the invention is preferably involved in the production of the w / o Pickering emulsion of the emulsion formation according to the invention Solvent of the continuous phase ahead. This is done first for 5 to 120 s, preferably 10 to 90 s, particularly preferably 20 s by means of a vortex mixer, on which the suspension is well mixed by vibration and the particle aggregates are already partially broken. It forms a suspension of particles and continuous phase.
In einer Ausführungsform beträgt der Anteil an Partikeln im Lösungsmittel 0,1 bis 10% (w/v), bevorzugt 0,2 bis 2% (w/v), besonders bevorzugt 0,5 bis 1 ,5 % (w/v). In one embodiment, the proportion of particles in the solvent is 0.1 to 10% (w / v), preferably 0.2 to 2% (w / v), particularly preferably 0.5 to 1, 5% (w / v) ,
Anschließend erfolgt die Inkubation der Partikel (-aggregate) in der kontinuierlichen Phase für 5 bis 60 min, bevorzugt 10 bis 40 min, besonders bevorzugt 20 min, gefolgt von nochmaliger Durchmischung mittels Vortexmischer für 5 bis 120 s, bevorzugt 10 bis 90 s, besonders bevorzugt 20 s. The incubation of the particles (aggregates) in the continuous phase is then carried out for 5 to 60 minutes, preferably 10 to 40 minutes, more preferably 20 minutes, followed by repeated mixing by means of a vortex mixer for 5 to 120 s, preferably 10 to 90 s preferably 20 s.
Damit ist gewährleistet, dass die Partikel (-aggregate) ausreichend mit kontinuierlicher Phase benetzt sind, um sich dann an der Grenzfläche zur dispergierten Phase anzulagern, ohne von dieser eine zu starke Benetzung zu erfahren. This ensures that the particles (aggregates) are sufficiently wetted with a continuous phase in order to then be deposited at the interface to the dispersed phase, without being exposed to excessive wetting.
Zur Bildung der Emulsion wird der o.g. Suspension aus Partikel (-aggregaten) in kontinuierlicher Phase die Lösung der zu dispergierenden Phase zugegeben und die Mischung mittels Homogenisator bei Geschwindigkeiten von 1 .000 bis 40.000 rpm, bevorzugt 5.000 bis 30.000 rpm, besonders bevorzugt 8.000 rpm bis 25.000 rpm für 0,5 bis 10 min, bevorzugt 0,6 bis 5 min, besonders bevorzugt 1 bis 2 min homogenisiert. Die dabei auftretenden mechanischen Kräfte sorgen dafür, dass die Partikelaggregate vollständig aufgebrochen werden und die Stabilisierung der dispergierten Phase durch die einzelnen, silikonisierten Partikel stattfindet. To form the emulsion, the o.g. Suspension of particles (aggregates) in a continuous phase, the solution of the phase to be dispersed and the mixture by means of homogenizer at speeds of 1 .000 to 40,000 rpm, preferably 5,000 to 30,000 rpm, more preferably 8,000 rpm to 25,000 rpm for 0.5 to Homogenized for 10 minutes, preferably 0.6 to 5 minutes, more preferably 1 to 2 minutes. The resulting mechanical forces ensure that the particle aggregates are completely broken up and that the stabilization of the dispersed phase takes place through the individual, siliconized particles.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt zunächst die Benetzung der silikonisierten Partikel (-aggregate) mit Lösungsmittel der dispergierten Phase. Das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch der kontinuierlichen Phase wird dann erst vor dem Homogenisieren zugegeben. In a further embodiment, the wetting of the siliconized particles (aggregates) with solvent of the dispersed phase takes place first. The solvent or solvent mixture of the continuous phase is then added only before homogenization.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Lösungsmittel der dispergierten Phase und der kontinuierlichen Phase zunächst mittels Vortexer durchmischt und anschließend die erfindungsgemäßen Partikelaggregate zugegeben, die dann durch starkes Dispergieren in die einzelnen silikonisierten Partikel aufgebrochen werden. Dabei bildet sich wiederum die erfindungsgemäße w/o Pickering Emulsion. Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls die Verwendung der erfindungsgemäßen w/o Pickering Emulsion für chemische Reaktionen in mehrphasigen Lösungsmittelsystemen In a further embodiment, the solvents of the dispersed phase and of the continuous phase are first mixed by means of vortexers and then the particle aggregates according to the invention are added, which are then broken up by vigorous dispersion into the individual siliconized particles. In turn, the inventive w / o Pickering emulsion forms. The invention likewise relates to the use of the w / o Pickering emulsion according to the invention for chemical reactions in multiphase solvent systems
Chemische Reaktionen müssen oftmals in mehrphasigen Lösungsmittelsystemen durchgeführt werden. Notwendig wird dies durch den Einsatz von Reaktanden unterschiedlicher Polarität, die sich entweder nur in polaren bzw. wässrigen Lösungsmitteln oder in organischen, unpolaren Lösungsmitteln lösen lassen. Die Reaktion zwischen den unterschiedlich polaren Reaktanden findet dann an der Grenzfläche zwischen polarem und unpolarem Lösungsmittel statt. Chemical reactions often have to be carried out in multiphase solvent systems. This is necessary by the use of reactants of different polarity, which can be solved either only in polar or aqueous solvents or in organic, non-polar solvents. The reaction between the different polar reactants then takes place at the polar-nonpolar solvent interface.
Unter mehrphasigen Lösungsmittelsystemen versteht man eine Zusammensetzung mindestens zweier, nicht miteinander mischbarer, beispielsweise polarer und unpolarer Lösungsmittel. Werden diese, beispielsweise unter mechanischer Einwirkung, miteinander vermengt, so bilden sich Dispersionen oder Emulsionen. Damit vergrößert sich die Grenzfläche zwischen den einzelnen Phasen um ein Vielfaches und wesentlich mehr Reaktanden können an diesen Grenzflächen miteinander reagieren. Multiphase solvent systems are understood as meaning a composition of at least two immiscible, for example polar and non-polar solvents. If these are mixed together, for example under mechanical action, dispersions or emulsions are formed. Thus, the interface between the individual phases increases by a multiple and substantially more reactants can react with one another at these interfaces.
Mehrphasige Lösungsmittelsysteme würden sich jedoch ohne stabilisierende Agenzien oder Partikel sofort wieder in die einzelnen Phasen auftrennen, was die Grenzfläche zwischen den einzelnen Phasen wieder enorm verkleinert und eine vollständige Reaktion aller Reaktanden stark behindert. However, multiphase solvent systems would immediately separate back into the individual phases without stabilizing agents or particles, which again enormously reduces the interface between the individual phases and severely hampers a complete reaction of all reactants.
Eine Stabilisierung mehrphasiger Lösungmittelsysteme für deren Einsatz in chemischen Reaktionen ist deshalb für solche Reaktionssysteme unabdingbar. Idealerweise sollten sich die Stabilisatoren dabei chemisch inert verhalten und keinen Einfluss auf den Reaktionsverlauf nehmen, wenn dies nicht ausdrücklich gewünscht ist. Stabilization of multiphase solvent systems for their use in chemical reactions is therefore essential for such reaction systems. Ideally, the stabilizers should behave chemically inert and have no influence on the course of the reaction, unless this is expressly desired.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen w/o Pickering Emulsionen für die Durchführung von chemischen Reaktionen in mehrphasigen Lösungsmittelsystemen. The invention also provides the use of the w / o Pickering emulsions according to the invention for carrying out chemical reactions in multiphase solvent systems.
In einer Ausführungsform sind die chemischen Reaktionen biologisch oder enzymatisch katalysierte Reaktionen in mehrphasisgen Lösungsmittelsystemen. In one embodiment, the chemical reactions are biologically or enzymatically catalyzed reactions in multiphase solvent systems.
Enzymatisch katalysierte Reaktionen sind vor allem bei der Herstellung von enantiomeren- oder diastereomerenreinen chemischen Bausteinen oder pharmazeutischen Wirkstoffen von großer Bedeutung. Während die Reagenzien dafür meist ausschließlich in organischen Lösungsmitteln löslich sind, müssen die zur Katalyse eingesetzten Enzyme überwiegend in wässrigen Lösungsmitteln vorgelegt werden, was die Reaktionsdurchführung stark einschränkt. Die technische Nutzung erfolgte bislang unter Einsatz von Emulsionen, speziell w/o Mikroemulsionen, wobei die Enzyme in der dispergierten, wässrigen Phase vorgelegt werden, während in der kontinuierlichen Phase Edukte und Produkte gelöst werden. Nachteil dieser Mikroemulsionen ist jedoch die schwierige Abtrennung der Enzyme für die ökonomisch erforderliche mehrfache bzw. kontinuierliche Anwendung. Außerdem erfolgte die Stabilisierung dieser Emulsionen bisher unter Verwendung von grenzflächenaktiven Substanzen wie Tensiden, welche, wie bereits oben beschrieben, sowohl durch ihre geringe Biokompatibilität und relativ hohe Toxizität, als auch durch die geringe Stabilisierung die Möglichkeiten der Nutzung erheblich einschränken. Enzymatically catalyzed reactions are of great importance, above all, in the preparation of enantiomerically or diastereomerically pure chemical building blocks or active pharmaceutical ingredients. While the reagents for this are mostly soluble only in organic solvents, the enzymes used for catalysis must be submitted predominantly in aqueous solvents, which greatly limits the performance of the reaction. The technical use has hitherto been carried out using emulsions, especially w / o microemulsions, wherein the enzymes are initially introduced in the dispersed, aqueous phase while in the continuous phase reactants and products are dissolved. Disadvantage of these microemulsions, however, is the difficult separation of the enzymes for the economically required multiple or continuous application. In addition, the stabilization of these emulsions has hitherto been carried out using surface-active substances such as surfactants, which, as already described above, considerably limit the possibilities of use, not only by their low biocompatibility and relatively high toxicity, but also by their low stabilization.
W/o Pickering Emulsionen, die mit erfindungsgemäß oder nach dem Stand der Technik silikonisierten oder silikon-beschichteten Partikeln stabilisiert werden, stellen eine kostengünstige und technisch einfach umzusetzende Alternative zu den o.g. Tensid- stabilisierten Mikroemulsionen dar. W / o Pickering emulsions which are stabilized with siliconized or silicone-coated particles according to the invention or according to the prior art provide a cost-effective and technically easy to implement alternative to the above-mentioned. Surfactant-stabilized microemulsions.
In einer Ausführungsform werden die Edukte in der kontinuierlichen Phase vorgelegt. Sie diffundieren dabei durch die Partikel-Membran in die dispergierte Phase, in der das oder die Enzyme vorgelegt wurden und wo die Edukte von den jeweiligen Enzymen katalytisch umgesetzt werden. Aufgrund der geringen Wasserlöslichkeit der Reaktionsprodukte werden diese wieder in die kontinuierliche Phase entlassen und die Enzyme einem erneuten Katalysezyklus zugeführt. Nach Beendigung der Reaktion können die Enzyme durch Filtration oder Sedimentation einfach abgetrennt, aufgereinigt und wiederverwendet werden. In one embodiment, the starting materials are initially charged in the continuous phase. They diffuse through the particle membrane into the dispersed phase in which the enzyme (s) have been introduced and where the starting materials are catalytically reacted by the respective enzymes. Due to the low water solubility of the reaction products, they are released again into the continuous phase and the enzymes are fed to a renewed catalytic cycle. After completion of the reaction, the enzymes can be easily separated by filtration or sedimentation, purified and reused.
In einer Ausführungsform ist die enzymatisch katalysierte Reaktion für die stereoselektive Reduktion von Acetophenon zu enantiomerenreinem (S)-I -Phenylethanol mittels Alkoholdehydrogenase (ADH). Die Reaktion wird dabei in einer erfindungsgemäß stabilisierten w/o Pickering Emulsion mit CPME als kontinuierliche Phase und wässriger Pufferlösung als dispergierter Phase durchgeführt. In one embodiment, the enzymatically catalyzed reaction for the stereoselective reduction of acetophenone to enantiomerically pure (S) -I-phenylethanol by means of alcohol dehydrogenase (ADH). The reaction is carried out in a stabilized w / o Pickering emulsion according to the invention with CPME as the continuous phase and aqueous buffer solution as the dispersed phase.
In der kontinuierlichen, unpolaren Phase werden die ebenfalls unpolaren Edukte, hier Acetophenon, gelöst. In der wässrigen Pufferlösung wird hingegen das Enzym, hier ADH, vorgelegt. In the continuous, nonpolar phase, the likewise non-polar starting materials, in this case acetophenone, are dissolved. In the aqueous buffer solution, however, the enzyme, here ADH, presented.
Die beiden Lösungen werden zusammen mit den silikonisierten Partikeln homogenisiert und es bildet sich eine stabile w/o Pickering Emulsion, in der die Reaktion ablaufen kann. The two solutions are homogenized together with the siliconized particles and a stable w / o Pickering emulsion is formed, in which the reaction can take place.
Vorteilhaft bedarf es zur Stabilisierung des Lösungsmittelsystems keiner Detergenzien oder Tenside, die den Reaktionsablauf beeinflussen könnten oder toxisch bzw. hemmend auf die katalysierenden Enzyme wirken. Advantageously, stabilizers of the solvent system do not require any detergents or surfactants which could influence the course of the reaction or have a toxic or inhibiting effect on the catalyzing enzymes.
In einer Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Pickering Emulsion für enzymatisch katalysierte Reaktionen in mehrphasigen Lösungsmittelsystemen verwendet, wobei die Pickering Emulsion teilweise oder ausschließlich durch silikonisierte, getrocknete Mikroorganismen, enthaltend katalytisch wirksame Enzyme, stabilisiert wird. In one embodiment, the Pickering emulsion according to the invention is used for enzymatically catalyzed reactions in multiphase solvent systems, the Pickering emulsion partially or exclusively by siliconized, dried microorganisms containing catalytically active enzymes is stabilized.
Es erfolgt beispielsweise die enzymatisch katalysierte Reaktion in einer erfindungsgemäßen Pickering Emulsion, wobei die Partikel silikonisierte lyophilisierte Zellen von Mikroorganismen, z.B. E. coli, enthaltend katalytisch wirksame Enzyme umfassen. For example, the enzymatically catalyzed reaction takes place in a Pickering emulsion of the invention wherein the particles comprise siliconized lyophilized cells of microorganisms, e.g. E. coli containing catalytically active enzymes.
Dazu werden getrocknete, beispielsweise lyophilisierte Zellen der katalytisch wirksame Enzyme enthaltenden Mikroorganismen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren silikonisiert und zur Stabilisierung einer w/o Pickering Emulsion aus unpolarer kontinuierliche Phase und einer polaren oder wässrigen Lösung als dispergierte Phase eingesetzt. For this purpose, dried, for example lyophilized cells of the catalytically active enzymes containing microorganisms are siliconized by the novel process and used to stabilize a w / o Pickering emulsion of nonpolar continuous phase and a polar or aqueous solution as a dispersed phase.
In einer Ausführungsform werden lyophilisierte Zellen von E. coli nach dem erfindungsgemäßen Verfahren silikonisiert und zur Stabilisierung einer w/o Pickering Emulsion aus Methylisobutylketon als kontinuierliche Phase und einer wässrigen Kaliumphosphat Pufferlösung als dispergierte Phase eingesetzt. In one embodiment, lyophilized E. coli cells are siliconized by the method of the invention and used to stabilize a w / o Pickering emulsion of methyl isobutyl ketone as a continuous phase and an aqueous potassium phosphate buffer solution as a dispersed phase.
In einer Ausführungsform wird der er Emulsion als zusätzlicher Stabilisator Casein zugefügt, ein eher hydrophobes Protein, welches u.a. die Tertiärstruktur des eigentlichen Enzyms stabilisieren soll. In one embodiment, the casein is added to the emulsion as an additional stabilizer, a rather hydrophobic protein which i.a. to stabilize the tertiary structure of the actual enzyme.
In einer Ausführungsform wird in einem solchen System enantiomerenrein R-2,2'-Furoin aus Furaldehyd synthetisiert.. Dabei wird Furaldehyd in der kontinuierlichen Phase vorgelegt und gelangt durch Diffusion in die nur partiell silikonisierten Zellen. Dort wird es katalytisch von einer überexprimierten Benzaldehydiyase (BAL) umgesetzt und das Produkt wieder in die kontinuierliche Phase abgegeben. Ein Teil der Zellen wird durch die dispergierte Phase rehydratisiert und wird davon aufgenommen. Daher kann auch ein Teil des Edukts in die dispergierte Phase diffundieren, um von den Enzymen der dort gelösten Zellen umgesetzt zu werden und wieder in die kontinuierliche Phase zu diffundieren. Die Produkt enthaltende kontinuierliche Phase kann nach Sedimentation der dispergierten Phase abdekantiert werden und das Produkt nach Entfernung des Lösungsmittels über präparative HPLC oder andere allgemeine Isolierungsmethoden gewonnen werden In one embodiment, enantiomerically pure R-2,2'-furoin is synthesized from furaldehyde in such a system. Furaldehyde is initially introduced in the continuous phase and passes through diffusion into the only partially siliconized cells. There, it is catalytically reacted by an over-expressed Benzaldehydiyase (BAL) and the product is released back into the continuous phase. A part of the cells is rehydrated by the dispersed phase and is taken up by it. Therefore, a portion of the starting material can diffuse into the dispersed phase to be reacted by the enzymes of the cells dissolved there and to diffuse back into the continuous phase. The product-containing continuous phase can be decanted off after sedimentation of the dispersed phase and the product recovered after removal of the solvent via preparative HPLC or other general isolation methods
Für einen kontrollierten und langsamen Verlauf der Reaktion ist die Menge an silikonisierten lyophilisierten Mikroorganismen, die zur Bildung einer stabilen w/o Pickering Emulsion nötig ist, im Normalfall zu groß, da zu viele Enzyme durch die Zellen eingebracht werden. Dann ist es möglich, die Menge an silikonisierten Zellen zu reduzieren und diese zusammen mit nicht biologischen, silikonisierten Partikeln zur Stabilisierung einzusetzen. For a controlled and slow course of the reaction, the amount of siliconized lyophilized microorganisms needed to form a stable w / o Pickering emulsion is usually too large because too many enzymes are introduced through the cells. Then it is possible to reduce the amount of siliconized cells and to use them together with non-biological, siliconized particles for stabilization.
Wird die Pickering Emulsion hingegen ausschließlich oder nahezu nur durch silikonisierte lyophilisierte Mikroorganismen stabilisiert, ist es möglich, die Umsetzung der Edukte innerhalb von Minuten oder wenigen Stunden vollständig abzuschließen. Damit ist es möglich, auch in großtechnischen Verfahren enzymkataysierte Reaktionen in kürzester Zeit und mit geringstem Aufwand an Material durchzuführen, was bisher im Stand der Technik nicht denkbar war. By contrast, if the Pickering emulsion is stabilized exclusively or almost exclusively by siliconized lyophilized microorganisms, it is possible to react the starting materials complete in minutes or a few hours. This makes it possible to carry out enzyme-catalysed reactions in large-scale processes in the shortest possible time and with the least expenditure of material, which was hitherto unthinkable in the prior art.
Anhand beigefügter Darstellungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindungen näher erläutert. Dabei zeigen: With reference to accompanying drawings embodiments of the invention will be explained in more detail. Showing:
Fig. 1 : Schematischer Aufbau einer w/o Pickering Emulsion Fig. 1: Schematic structure of a w / o Pickering emulsion
Fig. 2a: REM Aufnahme eines unbeschichteten Montmorillonite - Nanopartikels FIG. 2a: SEM image of an uncoated montmorillonite nanoparticle. FIG
Fig. 2b: REM Aufnahme eines Ausschnitts der Oberfläche eines silikonisierten Montmorillonite -Nanopartikels FIG. 2b: SEM image of a section of the surface of a siliconized montmorillonite nanoparticle. FIG
Fig. 3a: REM Aufnahme unbeschichteter lyophilisierter Zellen von £ coli Fig. 3a: SEM image of uncoated lyophilized cells of E. coli
Fig: 3b: REM Aufnahme der Oberfläche einer silikonisierten lyophilisierten £ coli Zelle Fig. 3b: SEM image of the surface of a siliconized lyophilized E. coli cell
Fig. 4: Lichtmikroskopische Aufnahme einer w/o Pickering Emulsion aus Wasser/Toluol 1 :5, stabilisiert durch silikonisierte Montmorillonite -Nanopartikel Fig. 4: optical micrograph of a w / o Pickering emulsion of water / toluene 1: 5, stabilized by siliconized montmorillonite nanoparticles
Fig. 5: Lichtmikroskopische Aufnahme einer w/o Pickering Emulsion aus Wasser/Ethylacetat 1 :5, stabilisiert durch mit Silikon beschichtete lyophilisierten £ coli Zellen Fig. 5: Optical micrograph of a w / o Pickering emulsion of water / ethyl acetate 1: 5, stabilized by silicone-coated lyophilized E. coli cells
Fig. 6: Reaktionsverlauf der stereoselektiven Reduktion von Acetophenon zu enantiomerenreinem (S)-1 -Phenylethanol Fig. 6: Reaction course of the stereoselective reduction of acetophenone to enantiomerically pure (S) -1-phenylethanol
Fig. 7: Reaktionsverlauf der stereoselektiven Reaktion von Furaldehyd zu R-2,2'-Furoin in einer w/o Pickering Emulsion, stabilisiert durch silikonisierte lyophilisierte £. coli Zellen. (· = Konzentrationsverlauf von Furaldehyd in Abhängigkeit von der Zeit, ▲ = Konzentrationsverlauf von (R)-Furoin in Abhängigkeit von der Zeit) Figure 7: Reaction course of the stereoselective reaction of furaldehyde to R-2,2'-furoin in a w / o Pickering emulsion stabilized by siliconized lyophilized £. coli cells. (· = Concentration curve of furaldehyde as a function of time, ▲ = concentration curve of (R) -furoin as a function of time)
Ausführungsbeispiel 1 a Embodiment 1 a
Herstellung silikonisierter Montmorillonite-Nanopartikel nach Methode a) Preparation of siliconized montmorillonite nanoparticles by method a)
0,5 g der Montmorillonite-Nanopartikel (d < 100 nm, BET > 14.0 m2/g von Sigma-Aldrich) werden bei 4°C mit 5 mL eines Lösungsmittelgemischs aus Isopropanol : Hexan (10:1 ) in einem Erlenmeyerkolben mittels Vortexer bei 1000 rpm zunächst gut durchmischt und anschließend bei 4°C für 12 h zur ausreichenden Benetzung stehen gelassen. Parallel dazu werden in einem separaten Kolben 91 mg C3-PEG400 (Polyetherkomponente (II)) und 20 mg D-Siloxan (Polysiloxankomponente (I)) vermischt. Dazu werden 10 ml_ eines auf 4°C temperierten Lösungsmittels aus Isopropanol : Hexan (10:1 ) gegeben und mittels Vortexer gut durchmischt. Zu dieser Mischung werden die o.g. benetzten Partikel gegeben und wiederum mittels Vortexer gut durchmischt. Nach der Zugabe von 5 μί Karstedt Katalysator wird erneut gut durchmischt. 0.5 g of the montmorillonite nanoparticles (d <100 nm, BET> 14.0 m 2 / g from Sigma-Aldrich) are vortexed at 4 ° C. with 5 mL of a solvent mixture of isopropanol: hexane (10: 1) in an Erlenmeyer flask first mixed well at 1000 rpm and then allowed to stand at 4 ° C for 12 h for sufficient wetting. In parallel, 91 mg of C3-PEG400 (polyether component (II)) and 20 mg of D-siloxane (polysiloxane component (I)) are mixed in a separate flask. For this purpose, 10 ml_ of a temperature-controlled to 4 ° C solvent of isopropanol: hexane (10: 1) and mixed thoroughly by means of vortexer. The above-mentioned wetted particles are added to this mixture and thoroughly mixed again by means of vortexing. After adding 5 μί Karstedt catalyst mix thoroughly again.
Die Reaktionsmischung wird anschließend auf einem Magnetrührwerk bei 4°C zunächst mit einer Rührgeschwindigkeit von 1000 rpm für 30 min und dann mit einer Rührgeschwindigkeit von 500 rpm für 3,5 h gerührt. Nach beendeter Reaktionszeit wird das Lösungsmittelgemisch bei 50-60°C innerhalb von 0,5 - 1 h durch Verdampfen entfernt. The reaction mixture is then stirred on a magnetic stirrer at 4 ° C first with a stirring speed of 1000 rpm for 30 min and then with a stirring speed of 500 rpm for 3.5 h. After the reaction time, the solvent mixture is removed at 50-60 ° C within 0.5 to 1 h by evaporation.
Für die abschließende Vernetzung wird das Reaktionsgemisch für 12 h bei 50 - 60 °C inkubiert. Man erhält gummi-artig pulverige Partikel oder Partikelaggregate, die eine volle oder mindestens teilweise Bedeckung mit Silikon aufweisen. For the final cross-linking, the reaction mixture is incubated for 12 h at 50-60 ° C. Gum-like powdery particles or particle aggregates are obtained which have full or at least partial coverage with silicone.
Fig. 2a zeigt eine REM Aufnahme unbeschichteter Montmorillonite-Nanopartikel. Nach der erfindungsgemäßen Beschichtung mit Silikon erhält die Oberfläche der Partikel eine himbeerartige Struktur. (Fig. 2b) FIG. 2a shows an SEM image of uncoated montmorillonite nanoparticles. FIG. After the silicone coating according to the invention, the surface of the particles acquires a raspberry-like structure. (Fig. 2b)
Ausführungsbeispiel 1 b Embodiment 1 b
Herstellung silikonisierter lyophilisierter Zellen von E. coli nach Methode a) Preparation of siliconized lyophilized cells of E. coli according to method a)
91 mg C3-PEG400 (Polyetherkomponente (II)) und 20 mg D-Siloxan (Polysiloxankomponente (I)) werden mit 3 mL CPME vermischt und auf 4°C gekühlt. Zu dieser Mischung werden 5 μί Karstadt-Katalysator gegeben. Parallel dazu werden in einem separaten Kolben 0.5 g £ coli Pulver vorgelegt, anschließend das gekühlte Monomer/ Katalysator - Gemisch zugefügt und vermischt. Das Gemisch wird unter starkem Rühren langsam auf 40°C erwärmt, wobei das Lösungsmittel verdampft und das Gemisch wieder trocken erscheint. Man erhält silikonisierte, zu Aggreagaten zusammengeschlossene £ coli Zellen, die bei -20°C gelagert werden können. 91 mg C3-PEG400 (polyether component (II)) and 20 mg D-siloxane (polysiloxane component (I)) are mixed with 3 mL CPME and cooled to 4 ° C. 5 μί Karstadt catalyst are added to this mixture. In parallel, 0.5 g of powder are placed in a separate flask, followed by the addition of the cooled monomer / catalyst mixture and mixing. The mixture is slowly heated to 40 ° C with vigorous stirring, the solvent evaporating and the mixture appears dry again. This gives siliconized, Aggreagaten combined E. coli cells that can be stored at -20 ° C.
In Fig. 3a wird eine REM Aufnahme der unbeschichteten, lyophilisierten Zellen von £. coli dargestellt. Fig 3b zeigt eine dieser Zellen nach der erfindungsgemäßen Beschichtung. Man erkennt deutlich die raue und unregelmäßige Struktur der Oberfläche, die eine unvollständige Bedeckung anzeigt. Ausführungsbeispiel 2 a In Fig. 3a, an SEM image of the uncoated, lyophilized cells of £. coli. FIG. 3b shows one of these cells after the coating according to the invention. One can clearly see the rough and irregular structure of the surface, which indicates incomplete coverage. Embodiment 2 a
Herstellung einer Pickering Emulsion mit silikonbeschichteten Montmorillonite-Nanopartikeln Preparation of a Pickering emulsion with silicone-coated montmorillonite nanoparticles
15 mg der nach Anwendungsbeispiel 1 a silikonisierten Montmorillonite-Nanopartikel Aggregate werden in einem 50ml_ Falcon Tube in 16 mL Cyclopentylmethylether (CPME) suspendiert. Die Suspension wird mittels Vortexer für 20 s gut durchmischt, dann 20 min zur Inkubation stehen gelassen und nochmals 20 s mittels Vortexer durchmischt. Anschließend werden 3 mL der wässrigen Phase zugegeben und die Mischung mittels Homogenisator (z.B. IKA Ultraturrax T25) für 1 min bei 8000 rpm homogenisiert. 15 mg of the according to Example 1 a siliconized montmorillonite nanoparticles aggregates are suspended in a 50 ml falcon tube in 16 ml of cyclopentyl methyl ether (CPME). The suspension is thoroughly mixed by vortexing for 20 s, then allowed to incubate for 20 min and mixed again by means of vortexing for 20 s. Subsequently, 3 ml of the aqueous phase are added and the mixture is homogenized by means of a homogenizer (for example IKA Ultraturrax T25) for 1 min at 8000 rpm.
Fig. 4 zeigt lichtmikroskopische Aufnahmen der w/o Pickering Emulsion aus CPME/Wasser 5:1 , stabilisiert durch erfindungsgemäß silikonisierte Montmorillonite-Nanopartikel. Die regelmäßige Verteilung der dispergierten Tropfen belegt die Stabilität der Emulsion und die verhinderte Koaleszenz der dispergierten Phase. 4 shows photomicrographs of the w / o Pickering emulsion of CPME / water 5: 1, stabilized by montmorillonite nanoparticles siliconized according to the invention. The regular distribution of the dispersed droplets proves the stability of the emulsion and the prevented coalescence of the dispersed phase.
Ausführungsbeispiel 2 b Embodiment 2 b
Herstellung einer Pickering Emulsion mit silikonisierten lyophilisierten Zellen von E. coli Preparation of a Pickering emulsion with siliconized lyophilized cells of E. coli
15 mg der nach Anwendungsbeispiel 1 b beschichteten lyophilisierten Zellen von E. coli werden in einem 50mL Falcon Tube in 16 mL Methylisobutylketon suspendiert. Die Suspension wird mittels Vortexer für 20 s gut durchmischt, dann 20 min zur Inkubation stehen gelassen und nochmals 20 s mittels Vortexer durchmischt. Anschließend werden 4 mL der wässrigen Phase zugegeben und die Mischung mittels Homogenisator (z.B. IKA Ultraturrax T25) für 1 min bei 8000 rpm homogenisiert. 15 mg of the according to Example 1 b coated lyophilized cells of E. coli are suspended in a 50mL Falcon tube in 16 mL of methyl isobutyl ketone. The suspension is thoroughly mixed by vortexing for 20 s, then allowed to incubate for 20 min and mixed again by means of vortexing for 20 s. Subsequently, 4 mL of the aqueous phase are added and the mixture is homogenized by homogenizer (e.g., IKA Ultraturrax T25) for 1 min at 8000 rpm.
Fig 5 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme der w/o Pickering Emulsion mit Methylisobutylketon/Wasser 5:1 , stabilisiert durch silikonbeschichtete lyophilisierte Zellen von E. coli. Die regelmäßig verteilten dispergierten Tropfen belegen, dass die Koaleszenz der dispergierten Phase stark eingeschränkt bzw. ganz verhindert wird. 5 shows a light micrograph of the w / o Pickering emulsion with methyl isobutyl ketone / water 5: 1, stabilized by silicone-coated lyophilized cells of E. coli. The regularly distributed dispersed droplets show that the coalescence of the dispersed phase is greatly restricted or completely prevented.
Ausführungsbeispiel 3 Embodiment 3
Verwendung einer nach Ausführungsbeispiel 2a hergestellten w/o Pickering Emulsion alsUse of a prepared according to embodiment 2a w / o Pickering emulsion as
Reaktionssystem für die stereoselektive Reduktion von Acetophenon zu enantiomerenreinem (S)-1 -Phenylethanol 0.540 g (250 mmol) Acetophenon werden in einem Gemisch aus 0.9 ml_ Isopropanol und 14,8 ml_ Cyclopentylmethylether (CPME) : Heptan (1 :2) gelöst und mittels Vortexer gut durchmischt. Reaction system for the stereoselective reduction of acetophenone to enantiomerically pure (S) -1-phenylethanol 0.540 g (250 mmol) of acetophenone are dissolved in a mixture of 0.9 ml of isopropanol and 14.8 ml of cyclopentyl methyl ether (CPME): heptane (1: 2) and thoroughly mixed using a vortexer.
Parallel dazu werden 240 mg der nach Anwendungsbeispiel 1 a beschichteten Montmorillonite-Nanopartikel in einen Falkon eingewogen und auf 0°C gekühlt. Dazu gibt man zunächst die obig genannte Acetophenon - Lösung und fügt dann 4 ml_ einer Lösung von aufgereinigter Alkoholdehydrogenase (ADH - Proteingehalt: 15 mg/ mL) in KPi- Pufferlösung (50 mM, pH 7,55 in H20) mit NADH-Cofaktor (1 mM) hinzu. Die Mischung wird mittels Homogenisator bei 0°C für 1 min bei 8000 rpm homogenisiert. Anschließend wird die Reaktionsmischung im Thermoschrank für 48 h bei 40°C und 30 rpm inkubiert. Der Reaktionsverlauf wird durch Bestimmung der Konzentration von Edukt und Produkt mittels HPLC verfolgt. Fig. 6 zeigt die Zunahme der Konzentration von (S)-I -Phenylethanol über die Zeit und entsprechend die Abnahme der Konzentration an Acetophenon bis zur Einstellung des Gleichgewichts. At the same time, 240 mg of the montmorillonite nanoparticles coated according to Example 1 a are weighed into a falcon and cooled to 0 ° C. First add the above mentioned acetophenone solution and then add 4 ml of a solution of purified alcohol dehydrogenase (ADH - protein content: 15 mg / ml) in KPi buffer solution (50 mM, pH 7.55 in H 2 O) with NADH- Cofactor (1mM) added. The mixture is homogenized by homogenizer at 0 ° C for 1 min at 8000 rpm. Subsequently, the reaction mixture is incubated in a thermo cabinet for 48 h at 40 ° C and 30 rpm. The course of the reaction is monitored by determining the concentration of starting material and product by means of HPLC. Figure 6 shows the increase in the concentration of (S) -I-phenylethanol over time and, correspondingly, the decrease in the concentration of acetophenone until the balance is established.
Ausführungsbeispiel 4 Embodiment 4
Verwendung einer nach Ausführungsbeispiel 2b hergestellten w/o Pickering Emulsion als Reaktionssystem für die stereospezifische Carboligation von Furaldehyd zu (R)-2,2'-Furoin Use of a prepared according to embodiment 2b w / o Pickering emulsion as a reaction system for the stereospecific carboligation of furaldehyde to (R) -2,2'-Furoin
Zur Herstellung der dispergierten Phase werden 120 mg der nach Anwendungsbeispiel 1 b silikonisierten, lyophilisierten Zellen von E. coli in 4 mL KPi-Puffer suspendiert. Dazu werden 16 mL einer 312 mM Lösung Furaldehyd in Methylisobutylketon (MIBK) gegeben, die Mischung auf 0°C gekühlt und mittels Vortexer bei 8000 rpm für 1 min gut durchmischt. Anschließend wird die Reaktionsmischung für 24 h bei 37°C im Thermoschrank inkubiert. Die Reaktionskontrolle erfolgt über die Bestimmung der Konzentrationen von Substrat und Produkt. Nach beendeter Reaktion wird die dispergierte Phase durch Zentrifugation von der kontinuierlichen Phase getrennt. Das Produkt wird durch bekannte Aufreinigungsprozesse aus der kontinuierlichen Phase gewonnen. To prepare the dispersed phase, 120 mg of the according to Example 1 b siliconized, lyophilized cells of E. coli are suspended in 4 mL KPi buffer. For this purpose, 16 mL of a 312 mM solution of furaldehyde in methyl isobutyl ketone (MIBK) are added, the mixture is cooled to 0 ° C and thoroughly mixed by vortexing at 8000 rpm for 1 min. Subsequently, the reaction mixture is incubated for 24 h at 37 ° C in a thermobox. The reaction is monitored by determining the concentrations of substrate and product. After completion of the reaction, the dispersed phase is separated from the continuous phase by centrifugation. The product is recovered from the continuous phase by known purification processes.
Fig. 7 zeigt den Verlauf der Konzentration an Substrat (Furaldehyd ·) und Produkt (R-2,21- Furoin▲) in Abhängigkeit von der Zeit. Ausführungsbeispiel 5a Fig. 7 shows the course of the concentration of substrate (furaldehyde ·) and product (R-2.2 1 - Furoin ▲) as a function of time. Embodiment 5a
Herstellung silikonisierter Eisen (II, IIQoxid-Nanopartikel nach Methode b)  Production of siliconized iron (II, IIQ oxide nanoparticles according to method b)
Ein 15 ml Falcon Tube wird mit 900 mg Vulkanisierungsmischung, enthaltend > 25 bis <50 m% aliphatische und naphtenische Kohlenwasserstoffe, > 3 bis <5 m% Methyl-tris-n- butylaminosilan, > 0,3 bis <1 m% N-(3-(Trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin und > 0,1 bis < 0,3 m% Toluol, beispielsweise Elastosil A316 (Wacker Chemie AG) befüllt, auf 4.0 ml Volumen mit einer Mischung von Hexan:lsopropanol (9:1 ) aufgefüllt und mittels Vortexer stark durchmischt. A 15 ml Falcon tube is treated with 900 mg vulcanization mixture containing> 25 to <50 m% aliphatic and naphthenic hydrocarbons,> 3 to <5 m% methyltris-n-butylaminosilane,> 0.3 to <1 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine and> 0.1 to <0.3 m% toluene, for example Elastosil A316 (Wacker Chemie AG) filled to 4.0 ml volume with a mixture of hexane: isopropanol (9: 1) filled and mixed thoroughly using a vortexer.
1 g Eisen(ll, lll)oxid-Nanopartikel werden in einem zweiten 15ml Falcon Tube vorgelegt und mit 2 ml einer Lösungsmittelmischung aus Hexan:lsopropanol (9:1 ) durch 20 min Durchmischen vorbenetzt.  1 g of iron (II, III) oxide nanoparticles are placed in a second 15 ml Falcon tube and pre-wetted with 2 ml of a solvent mixture of hexane: isopropanol (9: 1) by mixing for 20 min.
Anschliessend werden 4 ml der gelösten Vulkanisierungsmischung (Reaktionsmischung B) zu der Partikelsuspension gegeben und 30 s mittels Vortexer stark durchmischt. Der Partikel- Reaktionsmischungs-Ansatz wird in eine Schale gegeben und mittels Magnetrührer oder manueller Durchmischung mit Spatel bei 50 bis 60°C durchmischt.  Subsequently, 4 ml of the dissolved vulcanization mixture (reaction mixture B) are added to the particle suspension and thoroughly mixed for 30 seconds by means of a vortexer. The particle reaction mixture batch is placed in a dish and mixed by means of magnetic stirrer or manual mixing with spatula at 50 to 60 ° C.
Wenn das Lösungsmittelgemisch verdampft ist, und die Partikel flockig und gummiartig silikonisiert sind, gibt man die Mischung in ein kleines Becherglas und lässt über Nacht bei 50°C auspolymerisiseren.  When the solvent mixture has evaporated and the particles are flocked and gummed siliconized, place the mixture in a small beaker and allow to polymerize overnight at 50 ° C.
Man erhält gummi-artig pulverige Partikel oder Partikelaggregate, die eine volle oder mindestens teilweise Bedeckung mit Silikon aufweisen.  Gum-like powdery particles or particle aggregates are obtained which have full or at least partial coverage with silicone.
Ausführungsbeispiel 5 b Embodiment 5 b
Herstellung silikonisierter, lyophilisierter E. coli Zellen nach Methode b)  Production of siliconized, lyophilized E. coli cells according to method b)
Ein 15 ml Falcon Tube wird bei Raumtemperatur mit 225 mg Vulkanisierungsmischung, enthaltend > 25 bis <50 m% aliphatische und naphtenische Kohlenwasserstoffe, > 3 bis <5 m% Methyl-tris-n-butylaminosilan, > 0,3 bis <1 m% N-(3- (Trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin und > 0,1 bis <0,3 m% Toluol, beispielsweise Elastosil A316 (Wacker Chemie AG), befüllt, auf 4.0 ml Volumen mit Cyclopentylmethylether (CPME) aufgefüllt und mittels Vortexer stark durchmischt. A 15 ml Falcon tube is at room temperature with 225 mg vulcanization mixture containing> 25 to <50 m% aliphatic and naphthenic hydrocarbons,> 3 to <5 m% methyl tris-n-butylaminosilane,> 0.3 to <1 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine and> 0.1 to <0.3 m% toluene, for example Elastosil A316 (Wacker Chemie AG), filled, made up to 4.0 ml volume with cyclopentyl methyl ether (CPME) and strong by vortexer mixed.
0,5 g lyiphilisierte E. coli Zellen werden in einem zweiten 15 ml Falcon Tube vorgelegt und mit 2 ml CPME durch 20 min Durchmischen vorbenetzt.  0.5 g of lyophilized E. coli cells are placed in a second 15 ml Falcon tube and pre-wetted with 2 ml of CPME by mixing for 20 min.
Anschliessend werden bei Raumtemperatur 4 ml der gelösten Vulkanisierungsmischung (Reaktionsmischung B) zu der Zellsuspension gegeben und 30 s mittels Vortexer stark durchmischt. Der Zell-Reaktionsmischungs-Ansatz wird in eine Schale gegeben und mittels Magnetrührer oder manueller Durchmischung mit Spatel bei 40°C durchmischt. Wenn das Lösungsmittelgemisch verdampft ist, und die Partikel flockig und gummiartig silikonisiert sind, gibt man die Mischung in ein kleines Becherglas und lässt über Nacht bei 40°C auspolymerisiseren. Subsequently, 4 ml of the dissolved vulcanization mixture (reaction mixture B) are added to the cell suspension at room temperature and thoroughly mixed for 30 seconds by means of a vortexer. The cell reaction mixture batch is placed in a dish and mixed by means of a magnetic stirrer or manual mixing with a spatula at 40 ° C. When the solvent mixture has evaporated and the particles are flocked and gummed siliconized, place the mixture in a small beaker and allow to polymerize overnight at 40 ° C.
Man erhält gummi-artig pulverige Partikel oder Partikelaggregate, die eine volle oder mindestens teilweise Bedeckung mit Silikon aufweisen. Gum-like powdery particles or particle aggregates are obtained which have full or at least partial coverage with silicone.
Literatur literature
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Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur Herstellung silikonisierter, w/o Pickering Emulsionen bildender Partikel aus unbeschichteten Partikeln nach Methode a) oder b) wobei Methode a) einer Hydrosilylierung entspricht, umfassend die Schritte:- i) Benetzung der unbeschichteten Partikel mit einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, 1 . Process for the preparation of siliconized, w / o Pickering emulsions forming particles from uncoated particles according to method a) or b) wherein method a) corresponds to a hydrosilylation, comprising the steps: i) wetting the uncoated particles with an organic solvent or solvent mixture,
ii) Herstellen einer Reaktionsmischung A, enthaltend ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, mindestens ein Si-H-funktionelles Polysiloxan der Formel (I) und mindestens einen mindestens zwei terminal ungesättigte Gruppen tragenden Polyether der Formel (II) sowie einen die Hydrosilylierung katalysierenden Katalysator,  ii) preparing a reaction mixture A comprising a solvent or solvent mixture, at least one Si-H-functional polysiloxane of the formula (I) and at least one polyether of the formula (II) carrying at least two terminally unsaturated groups, and a catalyst catalyzing the hydrosilylation,
iii) Inkontaktbringen der benetzten Partikel mit der Reaktionsmischung A unter Hydrosilylierungsbedingungen, bei Temperaturen von 0 - 100°C,  iii) contacting the wetted particles with the reaction mixture A under hydrosilylation conditions, at temperatures of 0-100 ° C,
iv) Durchmischung des Reaktionsansatzes bei 0 - 20°C für 0,5 - 10 h  iv) mixing the reaction mixture at 0 - 20 ° C for 0.5 - 10 h
v) Verdampfen des Lösungsmittels und Inkubation bei 20 - 200°C für 1 bis 24 h. wobei (I) = MaDbD'cTdQe entspricht v) Evaporate the solvent and incubate at 20-200 ° C for 1 to 24 hours. where (I) = M a D b D ' c T d corresponds to Qe
mit  With
M = [R1 2R2aSiOi/2]M = [R 1 2 R 2a SiO 2/2 ]
Figure imgf000031_0001
Figure imgf000031_0001
D' = [R1R2bSi02/2] D '= [R 1 R 2b Si0 2/2 ]
T = [R1Si03/2] T = [R 1 Si0 3/2 ]
Q = [Si04/2] Q = [Si0 4/2 ]
a = 2 bis 10,  a = 2 to 10,
b = 1 bis 800,  b = 1 to 800,
c = 0 bis 400,  c = 0 to 400,
d = 0 bis 10,  d = 0 to 10,
e = 0 bis 10,  e = 0 to 10,
wobei R1 unabhängig voneinander gleich oder verschieden, ausgewählt aus derwherein R 1 are independently the same or different, selected from the
Gruppe umfassend: gesättigte oder ungesättigte, gegebenenfalls verzweigteGroup comprising: saturated or unsaturated, optionally branched
Alkylgruppen mit 1 bis 30 C-Atomen, Alkarylreste mit 7 bis 30 C-Atomen, Arylreste mit 6 bis 30 C-Atomen, vorzugsweise Alkylgruppen mit 1 bis 4 C-Atomen oderAlkyl groups having 1 to 30 carbon atoms, alkaryl groups having 7 to 30 carbon atoms, aryl groups having 6 to 30 carbon atoms, preferably alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms or
Phenyl, insbesondere Methyl, Phenyl, especially methyl,
R2a unabhängig voneinander Wasserstoff oder R1 und R 2a are independently hydrogen or R 1 and
R2b unabhängig voneinander Wasserstoff oder R1 ist und wobei (II) = R 2b is independently hydrogen or R 1 and where (II) =
Figure imgf000032_0003
Figure imgf000032_0003
Figure imgf000032_0001
Figure imgf000032_0001
(Ii) (Ii)
entspricht, mit corresponds to, with
Figure imgf000032_0002
Figure imgf000032_0002
x2 = 0 bis 100, x 2 = 0 to 100,
z = 0 bis 500,  z = 0 to 500,
W = Wasserstoff oder Methyl  W = hydrogen or methyl
wobei R5 ein verzweigter oder unverzweigter, substituierter oder unsubstiuierter, Doppelbindungen oder keine Doppelbindungen tragender Alkylenrest mit 1 bis 30 C-Atomen, where R 5 is a branched or unbranched, substituted or unsubstituted, double bond or no double bond-bearing alkylene radical having 1 to 30 carbon atoms,
R6 unabhängig voneinander ein Rest ausgewählt aus der Gruppe umfassend H,R 6 is independently a radical selected from the group comprising H,
Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, Methyl, ethyl or phenyl,
mit der Maßgabe, dass wenn z = 0, x2 = 0 ist, und wobei Methode b) einer Vulkanisierung entspricht, umfassend die Schritte: with the proviso that when z = 0, x 2 = 0, and wherein method b) corresponds to vulcanization, comprising the steps of:
i) Benetzung der unbeschichteten Partikel mit einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, i) wetting the uncoated particles with an organic solvent or solvent mixture,
ii) Herstellen einer Reaktionsmischung B, enthaltend ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch und 10 bis 80 m% einer Vulkanisierungsmischung, bezogen auf die Gesamtmasse der Reaktionsmischung B, wobei die Vulkanisierungsmischung 20 bis 60 m% aliphatische und napthenische Kohlenwasserstoffe, 2 bis 7 m% Aminosilan und 0,1 bis 2 m% N-(3- (Trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin, bezogen auf die Gesamtmasse an Vulkanisierungsmischung, umfasst, ii) preparing a reaction mixture B containing a solvent or solvent mixture and 10 to 80% by weight of a vulcanization mixture, based on the total mass of the reaction mixture B, the vulcanization mixture containing 20 to 60% by weight of aliphatic and naphthenic hydrocarbons, 2 to 7% by mole of aminosilane and 0 , 1 to 2 m% N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine, based on the total mass of vulcanization mixture comprises,
iii) Inkontaktbringen der benetzten Partikel mit der Reaktionsmischung B, bei Temperaturen von 0 - 100°C, iii) contacting the wetted particles with the reaction mixture B, at temperatures of 0-100 ° C,
iv) Durchmischung des Reaktionsansatzes bei 0 - 80°C, für 10 min - 10 h, v) Verdampfen des Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemischs und Inkubation bei 20 - 200°C für 1 bis 24 h. iv) thorough mixing of the reaction mixture at 0 ° -80 ° C., for 10 minutes-10 hours, v) evaporation of the solvent or solvent mixture and incubation at 20-200 ° C. for 1 to 24 hours.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die unbeschichteten Partikel aus organischen oder aus anorganischen Materialien oder aus lyophilisierten Mikroorganismen bestehen. 2. The method according to claim 1, characterized in that the uncoated particles consist of organic or inorganic materials or of lyophilized microorganisms.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Materialien synthetische oder natürliche Polymere, Ambigele, Xerogele oder Hydrogele umfassen und dass die anorganischen Materialien Metalle, Metalloxide, Mineralien, anorganische Polymere, metallhaltige Tonmaterialien, Zeolithe, Silikate, Hydrogele, Ambigele, Xerogele umfassen und dass die lyophilisierten Mikroorganismen Enzyme enthaltende Einzeller umfassen. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the organic materials comprise synthetic or natural polymers, Ambigele, xerogels or hydrogels and that the inorganic materials include metals, metal oxides, minerals, inorganic polymers, metal-containing clay materials, zeolites, silicates, hydrogels, Ambigels, xerogels include and that the lyophilized microorganisms comprise enzymes containing unicellulars.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unbeschichteten Partikel einen Durchmesser von 1 nm bis 10 μηη aufweisen. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the uncoated particles have a diameter of 1 nm to 10 μηη.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die silikonisierten Partikel eine vollständige oder partielle Beschichtung aus Silikon aufweisen. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the siliconized particles have a complete or partial coating of silicone.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Anteil an Silikon 0.5 bis 50% der Gesamtmasse der silikonisierten Partikel beträgt. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the proportion of silicone is 0.5 to 50% of the total mass of the siliconized particles.
7. Silikonisierte Partikel, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6. 7. A siliconized particle prepared by a process according to any one of claims 1 to 6.
8. w/o Pickering Emulsion enthaltend silikonisierte Partikel, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder nach einer Methode aus dem Stand der Technik, mit einer kontinuierlichen und einer dispergierten Phase, 8. w / o Pickering emulsion containing siliconized particles, produced according to one of claims 1 to 6 or according to a method of the prior art, with a continuous and a dispersed phase,
wobei die kontinuierliche Phase der w/o Pickering Emulsion ausgewählt ist aus Lösungsmitteln, die eine Wasserlöslichkeit von <200g/l H20 aufweisen, wherein the continuous phase of the w / o Pickering emulsion is selected from solvents which have a water solubility of <200 g / l H 2 0,
wobei die dispergierte Phase der w/o Pickering Emulsion ausgewählt ist aus Wasser, wässrigen Lösungen von organischen oder anorganischen Salzen, Hydrogelen oder stark eutektischen Lösungsmitteln,  wherein the dispersed phase of the w / o Pickering emulsion is selected from water, aqueous solutions of organic or inorganic salts, hydrogels or strongly eutectic solvents,
wobei das Mischungsverhältnis der dispergierte Phasen zur kontinuierlichen Phase in der w/o Pickering Emulsion 1 :1 bis 1 :100 beträgt wobei silikonisierte Partikel aus einem Partikel-Material oder eine Mischung silikonisierter Partikel verschiedener Partikel-Materialien verwendet werden können wherein the mixing ratio of the dispersed phases to the continuous phase in the w / o Pickering emulsion is 1: 1 to 1: 100 wherein siliconized particles of a particulate material or a mixture of siliconized particles of different particulate materials may be used
9. Verwendung einer w/o Pickering Emulsion nach Anspruch 7 für chemische Reaktionen in mehrphasigen Lösungsmittelsystemen. 9. Use of a w / o Pickering emulsion according to claim 7 for chemical reactions in multi-phase solvent systems.
10. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Reaktionen biologisch oder enzymatisch katalysierte Reaktionen in mehrphasigen Lösungsmittelsystemen sind. 10. Use according to claim 8, characterized in that the chemical reactions are biologically or enzymatically catalyzed reactions in multi-phase solvent systems.
1 1 . Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pickering Emulsion teilweise oder ausschließlich durch silikonisierte, getrocknete Mikroorganismen, enthaltend katalytisch wirksame Enzyme, stabilisiert wird. 1 1. Use according to claim 9, characterized in that the Pickering emulsion is partially or exclusively stabilized by siliconized, dried microorganisms containing catalytically active enzymes.
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