Способ получения макропористых кремнеземов, содержащих карбоксильные группы

(51)М. Кл. с присоединением залвки йо С 07 ) 7/08 Государственный ком нтет СССР по делам нзобретеннй н открытнй(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАКРОПОРИСТЫХ КРЕМНЕЗЕМОВ,СОДЕРЖАЩИХ КАРБОКСИЛЬНЫЕ ГРУППЫК недостаткам указанного способа следует отнести низкий процент25 ацилирования аминогрупп в карбоксильные группы (количественное содержание карбоксильных групп 0,06 мг-экв/г, что составляет 30 от исходного содержания аминогрупп в носителе) . 30 Изобретение относится к улучшенному способу получения макро- пористых кремнеземов, содержащих карбоксильные группы, используемых в производстве ферментов.Известен способ получения карбоксилсодержащих носителей путем- взаимодействия аминосодержащего пористого стекла с янтарным ангидридом в водной среде при комнатной температуре рН 6-7 (1). Однако количественные данные о содержании карбоксильных групп отсутствуют.Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу является способ получения макропористых кремнеземов, содержащих карбоксильные группы, путем обработки аминосодержащего макропористого кремнезема 1-ным водным раствором янтарного ангидрида при рН 6-7 втечение 2 ч 2. Кроме того, необходимо в течениереакции ацилирования поддерживатьпостоянное значение рН 6-7 для предотвращенияинактивации аминогруппвследствие протонирования водородными ионами.Целью изобретения является увеличение содержания привитых карбоксильных групп в макропористом кремнеземе,а также упрощение процесса.Указанная цель достигается за счет того, что аминосбдержащий макропористый кремнезем обрабатывают раствором янтарного ангидрида, жела- тельно 0,1-10-ным раствором янтарного ангидрида, в инертном органическом растворителе при температуре 60-130 ОС.Отличительным признаком изобретения является использование для обработки аминосодержащего макропористого кремнезема 0,1-10-ного раствора янтарного ангидрида в инертном органическом растворителе и проведение процесса обработки при температуре 60-130 оС.Предлагаемый способ позволяет получить активный носитель с высокимсодержанием карбоксильных групп до 0,3 мг-,экв/г. Это обусловливается15 применением и качестве реакционнойсреды инертного органического растворителя, например хлороформа,бензола, толуола, ксилола, диоксанадиметилформамида пиридина, Вданных условиях полностью исключается гидролиз янтарного ангидрида.Янтарный ангидрид участвует тольков реакции ацилирования, кроме того,не происходит протонирование аминогрупп силохрома, 10В среде инертного органическогорастворителя процесс протекает безпротонирования аминогрупп и достигается 75 превращения аминогруппв карбоксильные.Из-за низкой концентрации водородных ионов в безводной среде,вследствие малой диссоциации карбоксильных групп, отпадает необходимость регулирования рН, что значительно упрощает процесс, и способлегко осуществим в производственныхусловиях.При температуре 60-130 ОС ускоряется реакция ацилирования, что сокращает время процесса до 0,5-1 ч, . 25Соотношение массы носителя растворителя от 1:4 до 1:10 является оптимальным для проведения реакции итакже позволяет увеличить выход.Концентрация янтарного ангидрида 300,1-10 также способствует повышению выхода. В качест ;. макропористых кремнеземов можно использоватьаминосодержащие силохромы и силикагели различных марок, которые получены силанизацией макропористых кремнеземов различными кремнийорганическими соединениями, в частности(емкостью 2 л) загружают 100 г аминопропилсилохрома С, содержащего0,41 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют1000 мп диоксана и 20 г янтарногоангидрида. Колбу снабжают обратнымхолодильником, механической мешалкойи нагревают при 100 фС на маслянойбане.Перемешивая, проводят процесс0,5 ч, фильтруют, карбоксисилохромпромыващт водой, ацетоном и сушат при100 ОС до постоянного веса,Содержание карбоксильных группопределяют обратным титрованиемраствора бутиламина в диоксане раствором;хлорной кислоты в диоксане в 55среден.-пропиловый спирт:. бензол1:10 (по объему)Точку эквивалентности при титровании определяли потенциометрически, Выход 100 г карбоксисилохрома, Содержание карбоксильных Агрупп 0,308 мг-экв/г. Степень превращения аминогрупп 75,П р и м е р 2. В двухгорлую колбу(емкостью 2 л) загружают 100 г аминопропилсилохрома (СХ,5), содержа щего 0,47 мг-экв/г аминогрупп, добавляют 1000 мл диоксана и 20 гянтарного ангидрида, Колбу снабжаютобратным холодильником, механическоймешалкой и нагревают при 100 С намасляной бане 0,5 ч. Фильтруют,карбоксисилохром промывают водой,ацетоном и сушат при 100 С. Выход100 г карбоксисилохрома. Содержаниекарбоксильных групп 0,32 мк-экв/г.Степень превращения аминогрупп 68.П р и м е р 3, В двухгорлую колбузагружают 100 г аминопропилсиликагеля МСА,содержащего 0,38 мг-экв/гаминогрупп. Добавляют 1000 мл диоксана и 2 б г яйтарного ангидрида. Колбуснабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагреваютпри 100 С на масляной бане 0,5 ч,Фильтруют, карбоксисиликагель промывают водой, ацетоном и сушат при100 С, Выход 100 г карбоксисиликагеля. Содержание карбоксильных групп0,29 мг-экв/г, Степень превращенияаминогрупп 76,5,В качестве растворителей можно использовать также другие инертныеорганические растворители.П р и м е р 4. В двухгорлую кол.бу загружают 100 г аминопропилсилохрома С, содержащего О, 40 мг-экв/гаминогрупп, Добавляют 1000 мл бензо-ла и 20 г янтарного ангидрида. Колбуснабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают при80 С на масляной бане 0,5 ч. Фильтруют, карбоксисилохром промывают водойоРацетоном и сушат при 100 С. Выход100 г карбоксисилохрома. Содержаниекарбоксильных групп 0,29 мг-экв/г.:Степень превращения аминогрупп 72.П р и м е р 5, В двухгорлую колбу загружают 100 г аминопропилсилохрома С, содержащего 0,37 мг-экв/гаминогрупп. Добавляют 1000 мл толуола и 10 г янтарного ангидрида.Колбу снабжают обратным холодильником, механической мешалкой и нагревают. при 100 С на масляной бане 0,5 ч.6Фильтруют, карбоксисилохром промывают водой, ацетоном и сушат при100 С, Выход 100 г карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп0,29 мг-экв/г, Степень превращенияаминогрупп 78,П р и м е р б, В двухгорлую колбузагружают 100 г аминопропилсилохромаС, содержащего 0,37 мг-экв/г аминогрупп, Добавляют 1000 мл о-ксилола й 10 г янтарного ангидрида. Колбу,снабжают обратным холодильником,механической мешалкой и нагревают при130 фС 0,5 ч. Фильтруют, карбоксисилохром промывают водой, ацетономи сушат при 100 фС. Выход 100 г карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп 0,29 мк-экв/г. Степень превращения аминогрупп 78.12 .ъ ": .702023 лЦНИИПИ Заказ 7535/27 Тираж 513 Подписное я 4Филиал ППНПатент , г, ужгород, ул, Проектна П р и м е р 7. В двухгорлуюколбу загружают 100 г аминопропилсилохрома С, содержащего041 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют1000 мл диметилформамида и 20 г янтарного ангидрида. Колбу снабжаютобратным холодильником, механическоймешалкой и нагревают при 100 С намасляной бане 0,5 ч. Фильтруют, карбоксисилохром промывают водой, ацетоном и сушат при 100 С. Выход100 г карбоксисилохрома. Содержаниекарбоксильных групп 0,31 мг-экв/г.Степень превращения аминогрупп 75.П р и м е р 8, В двухгорлую колбузагружают 100 г аминопропилсилохромаС, содержащего 0,41 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют 500 мл пиридинаи 5 г янтарного ангидрида, Колбуснабжают обратным холодильником,механической мешалкой и нагреваютпри 100 С на масляной бане 0,5 ч.Фильтруют, карбоксисилохром промывают водой, ацетоном и сушат при100 ОС. Выход 100 г карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп0,30 мг-экв/г, Степень превращенияаминогрупп 74,5.П р и м е р 9. В двухгорлую колбу емкостью 2 л загружают 100 гаминопропилсилохрома С, содержащего 0,41 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют 400 мл диоксана и 20 г янтарного ангидрида. Колбу снабжаютобратиым холодильникмм, механической мешалкой и нагревают при 1009 Сна масляной бане. Перемешивая, проводят процесс 0,5 ч и затем фильтруют. Карбоксисилохром промываютводой, ацетоном и сушат при 100 Сдо постоянного веса. Выход 100 гкарбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп 0,28 мг-экв/г.Степень превращения аминогрупп 68.П р и м е р 10. В двухгорлую колбу емкостью 2 л загружают 100 гаминопропилсилохрома С, содержащего 0,41 мг-экв/г аминогрупп.Добавляют 1000 мл диоксана, и 70 гянтарного ангйдрида. Колбу снабжают обратным холодильником, механиче кой мешалкой и нагревают при100 ОС на масляной бене. Перемешивая, проводят процесс 0,5 ч.Фильтруют, промывают водой, ацето:ном и сушат при 100 С до постоян,ного веса, Выход 100 г карбоксисилохрома, Содержание карбоксильных. 0,41 мг-экв/г аминогрунп.Добавляют500 мл диоксана и 50 г янтарного ан гидрида. Колбу снабжают обратным холодильником, механической мешалкой инагревают при 100 С на масляной бане.Перемешивая, проводят процесс 0,5 ч,Фильтруют, промывают водой, ацетономи сушат при 100 С до постоянного веса.Выход 100 г карбоксисилохрома. Содержание карбоксильных групп0,32 мг-экв/г. Степень превращенияаминогрупп 78.П р и м е р 12. В двухгорлую колбу емкостью 2 л загружают 100 г аминопропилсилохрома С, содержащего0,41 мг-экв/г аминогрупп. Добавляют1000 мл бензоила и 20 г янтарногоангидрида. Колбу снабжают обратнымхолодильником, механической мешалкойи нагревают при 60 ОС,на маслянойбане. Перемешивая, проводят процесс1 ч. Фильтруют, карбоксилохром промывают водой, ацетоном и сушат при100 С до постоянгого веса. Выход100 г . карбоксисилохрома. Содержаниекарбоксильных групп 0,29 мг-экв/г.Степень превращения аминогрупп 72.30Формула изобретения,Способ получения макропористыхкремнеземов, содержащих карбоксильныегруппы, путем обработки аминосодержащего макропористого кремнезема,З 5 раствором янтарного ангидрида, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения процесса и увеличения содержания привитых карбоксильных групп в макропористом крем 40 неземе, используют раствор янтарногоангидрида в инертном органическомрастворителе и процесс проводят притемпературе 60-130 С.2. Способ по п.1, о т л и ч а 45 ю щ и й с я тем, что,используют0,1-10-ный раствор янтарного ангидрида,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе50 1. Ьупп, Мегг 1 ФЮ, В 1 ова 1 ег 3.аВвиррог 1 в СМщ, 1 пд, СепСЬ 1 ш,1973, 106 (9), 601-605,2. Рогожин С.В., Варламов В.П.,Вальковский Д.Т. Получение модифи 55 цированных кремнеземов для присоединения биологически активных соединений. Изв.АН СССР", 1975, Р 8,