Способ получения кремнезема, химически модифицированного арилдиазониевыми группами

) 4700240 26 7нный университет ОА; Котко Т.Н; СкопенСОВЕТСКИХ ИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ СТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССС АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ) СПОСОБ ПОЛУЧИЧЕСКИ МОДИИАЗОНИЕВЫМИ7) Изобретение отнодифициро ванныхверхности сопи арил ЕНИЯ КРЕМНЕЗЕМА, ХИФИЦИРОВАННОГО АРИЛГРУППАМИ сится к получению химически кремнеземов, содерЖащих на диазония, применяемых в ка(в)Я (и) 1839166 А 1 (51) 5 С 01 ВЗЗ 1 Х честве основной матрицы дпя закрепления ферментов биологически активных соединещй. Цель изобретения - увеличение концентрации арипдиазониевых грута и повышение степени их однородности на поверхности кремнезема при одновременном упрощении способа. Способ осуществляют пуРВбт внейпицет и тором - хлорангиррид (4-диметиламино)-азобензол -фенилсульфокиовты в присутствии органического основания при следующих мольных соотношениях реагентов 1:(1 - 3):(1 - 4), соответственно, с последующим активированием продукта при 0 - 40 С в течение 1 - 150 мин. 4 табпИзобретение относится к получению химически модифицированньгх кремнеземов. содержащих на поверхности соли арилдиазония, которые применяются в качестве основной матрицы для закрепления ферментов биологически активных и других органических соединений,Целью изобретения является увеличение концентрации арилдиазониевых групп и повышение степени их однородности на поверхности кремнезема при одновременном упрощении способа,Модифицирование аминопропилкремнезема проводят хлорангидридом (4-ди метиламино)-азобензол-фенилсульфокислоты.Оптимальными условиями модифицирования являются следующие мольные соотношения компонентов; аминопропильные группы кремнезема: модификатор:органическое основание = =1:(1-3):(1-4), Максимальная монофункциональность диазонийарилкремнезема и, соответственно, максимальная емкость его к органическим соединениям достигается активированием при 0-40 С в течение 1 - 150 мин.Процесс получения диаэонийарилкремнеэема можно представить следующей схемой:-+ е 51 ннн-ьн(сн)-+-:51 мнн 50- мхИоП р и м е р 1, К 10 г силохрома, модифицированного аминопропильными группами с концентрацией 0,3 ммоль/г (ТУ 6-09-10- 1454-80), прибавляют раствор, содержащий 2,59 (8 10 моля) модификатора - хлорангидрида (4-ди метил а мино)-азобен зол-фенилсульфокислоты в 50 млхлороформа и 1,38 мл (10 10 моля) триэтиламина. Смесь кипятят в течение 8 ч, после чего осадок отфильтровывают, промывают в сокслете хлороформом, а затем ацетоном до отсутствия краски в промывном растворе (3 ч), 10 г полученного кремнезема обрабатывают 50 мл 1/-ного раствора активатора при 0 С до обесцвечивания кремнезема, Промывают цетыреххлористым углеродом и окончательно метанолом. После высушивания получают практически бесцветный кремнезем с концентрацией арилдиазониевых групп 0,24 ммоль/г,П р и м е р 2. В условиях примера 1 берут 10 г силикагелц аминопропилоггого с концентрацией закрепленных групп 0,71 ммоль/г (ТУ 6-09-10-1299-78) и прибавляют 6,89 г (2,13 10 моля) хлорангидрида сульфокислоты и 3,92 мл (2,84 10 моля) триэтиламина, а обработку проводят 50 мл 20-ного раствора активатора, Получают кремнезем с концентрацией арилдиазониевых групп 0,53 ммоль/г,П р и м е р 3. В условиях примера 1 берут 0.97 г(3 10 моля) модификатора, Получают диазоарилкремнезем с концентрацией 0,22 ммоль/г.Приме р 4. Вусловияхпримера 1 берут 2,91 г(9 10моля) модификатора, Получают кремнезем, содержащий 0,24 ммоль/г диазогрупп,П р и м е р 5. В условиях примера 1 берут 1,13 г (3,5 10 моля) модификатора и 0,41 мл (3 10 моля) основания. Концентрация арилдиазониевых групп составляет 0,21 ммоль/г.П р и м е р 6, В условиях примера 5 берут 1,66 мл (12 10 моля) основания. Концентрация арилдиазониевых групп 0,24 ммоль/г.П р и м еу 7. В условиях примера 1 берут 0,65 г (2 10 моля) модификатора и активирование проводят при 10 С, Концентрация закрепленных групп 0,16 ммоль/г.П р и м е р 8. В условиях примера 6 берут 3,88 г (12 10 моля) модификатора. Получают кремнезем с.концентрацией диаэогрупп 0,24 ммоль/г. Как видно из примеров 1-4, 7, 8 и,табл, 1, оптимальной концентрацией модификатора является его 1-3-кратный избыток по отношению к закрепленным аминопропильным группам. Уменьшение концентрации модификатора ниже мольного соотношения модификатор;аминопропильные группы 1:1 приводит к адекватному уменьшению концентрации арилдиааониевых групп, Увеличение этого соотношения выше 3 ведет к перерасходу модификатора и удлинению процесса отмывки кремнезема от его избытка.П р и м е р 9. В условиях примера 1 используют 0,28 мл (2 10 моля) триэгиламина, Получают кремнезем, содержащий 0,15 ммоль/г арилдиазониевых групп.П р и м е р 10. В условиях г 1 оимера 1 используют 2,76 (20 10 г.гюля) тгч этиллмина. Концентрация арилдиээсг иег групп составляет при этом 0,23 мг 1 оль/г,Как видно из примеров 1 2, 5-6, 9. 10, оптимальной концентрацией оргэни .;г ого основания является 1-4-кпа 1 пый 1 эбт 1 к его по отношению к .:;Нце 1 и,л,.ч.р.п ленных ампгог 1 рогн;льчц с гп,мол нпгп спотнпнгчгч пгАо 9 10 створа. зонийа- навеска арил киямм. ях примера 13 беный по прототипу органических сое ихинолик, нафти н. Емкость кре ществам находят В условиэем, получен1; в качествепользуют оксметиланилиуказанным ве ут кремне- в примере инений исамин и димнеэема к о формуле: о С ма. Результаты по е ремнеземов к орг(ммоль/г) приведен Как видно из та способу получают к 10-2 раза более вы ническим соединенионийарил вещества мкости диазаническимы в табл. 3.бл,3, по заремнезем, исокую емкосям,12, Сво Пример кремнеземов. Диазонийа одно-органич аническими сиазонийари ляемому ющий в по оргаор ми р пильные группы 1 приводит к уменьшен ю концентрации диазониевых солей, Увел чение этого соотношения выше 4 и иводит к перерасходу реактива и удлиняе время, необходимое для отмывки от из-б тка основания.П р и м е р 11. В условиях примера 1 а тивирование проводят при 40 С. Концент ация диаэогрупп составляет вэтих услов ях 0,10 ммоль/г,Как видно из примеров 1 - 2, 11, оптиальной температурой синтеза является интервал от 0 до 40 С. В этих пределах к нцентрация диазониевых групп максиальна,Условия синтеза диаэонийарилкремнез мов приведены в табл, 1.Как видно из приведенных примеров, о заявляемому способу удается получить иазонийарил кремнезем с концентрацией 2,20 мкмоль/м (0,24 ммоль/г на силохроме)22,08 мкмоль/м (0,53 ммоль/г на силикаге), что в 4 раза выше, чем по известному способу. По предлагаемому способу достиг ется высокая однородность диазоарильых групп, обусловленная более чем 80; ревращением закрепленных групп в диаоарильные, что также выше чем по изветным способам более чем в 6 раз. существление заявляемого способа знаительно проще существующих, так как 1) существляется в 1 стадию; 2 все промежучные продукты устойчивы при хранении, егко получаются, а модифицированный ремнезем не окисляется на воздухе; 3) ктивирование модифицированного ремнезема может быть произведено непоседственно перед использованием в одну тадию за 1 - 150 мин и очень легко контроируемо по исчезновению краски кремнезеа. Существенно, что все операции синтеза роводятся в инертных неводных раствори- елях, что способствует полному сохранению свойств кремнеэемной матрицы, втличие от известных способов, в которых осстановление нитрогрупп и их диазотироание проводят в водной среде,Одним из преимуществ способа являетя также возможность регенерации диаэопопилкремнезема, после получения зосоединений, закрепленных на поверхноти кремнезема, Сопоставление заявляе ого способа с прототипом приведено в абл. 2,рилкремнеэемы в водн ских средах реагируют единениями, содержащ активированные ароматические руппы собразованием азокрасителей,Так, при обработке арилдиазокремнезема водно-спиртовым раствором наф 5 тиламина кремнезем окрашивается винтенсивный вишнево-красный цвет. Приобработке диметиланилином кремнеземприобретает оранжево-красное окрашивание. Обработка оксихинолином приводит к10 образованию азокрасителя красного цвета.П р и м е р 15, Определение концентраций фенил-диазогрупп.К 0,1 г диазонийарилкремнезема прибавляют 5 мл изо-пропилового спирта и15 5,0 мл водно-спиртового раствора а -нафтиламина с концентрацией 1 10моль/л, Диазоарилкремнезем реагирует с реактивом,что приводит к уменьшению его концентрации. Через 20 мин прибавляют раствор диа 20 зосульфаниловой кислоты (1 10 моля) иеще через 5 мин буфер с рН 9,5 и разводятводой до 25 мл, Окраску раствора измеряютпри А = 545 нм, = 1 см.Аналогичный опыт проводят в отсутст 25 вии диазонийарилкремнезема. Концентрацию диазоарильных групп определяют поформуле где Ао и Ах- оптическая плотность р не содержащего и содержащего ди рилкремнезем соответственно; ц - кремнезема (Г).П р и м е р 14, Емкость диаэон ремнезема к органическим соедин где Со и Ся - количество молей вещества в растворе до контакта его с диазонийарилкремнеземом и после; ц - навеска кремнезе1,59 2,59 6,89 0,97 2,91 1,13 0,65 З,88 2,59 о,з о,з ОТ 1 о,э з 4 5 б 8 9 1 О 12 П р и м е р 15. Анализ функциональности диазонийарилкремнезема.Для анализа функциональности из кремнеземов, полученных по примеру 1, 2, получают азокрасители с оксихинолином, 5 по примеру 13 и после отделения осадка и промывки 0,1 М раствором НС определяют емкость по ионам меди (1); Кроме этого проводят термическое разложение полученных азокремнеземов. Из этих данных определя ют концентрацию закрепленных групп. Результаты по доле диазониевых групп на поверхности и их монофункциональности приведены в табл. 4.Как видно иэ табл, 4, для кремнезема, 15 полученного по способу-прототипу, концентрация закрепленных групп, рассчитанная из данных по емкости, существенно отличается от данных по ДТА. Это указывает на то, что на поверхности кремнезема присутству ет смесь различных групп, из них диазониевых менее 18 о. По заявляемому способу данные ДТА и емкости близки, Это указывает на высокую (около 87 Д) монофункциональность диазонийарилкремнезема, 25.П р и м е р 1 б. Физико-химические свойства диазонийарил кремнезема.В электронных спектрах диффузионного отражения диазонийарилкремнезема присутствуют интенсивные полосы при 310 30 нм, в спектрах азакрасителей, полученных из этого кремнезема с нафтиламином, оксихинолином и диметиланилином при 530,500 и 430 соответственно, Существенна, что положение и интенсивность полосы (4-диметил)-а за бе н зол-фе н ил сул ьфо кислоты, образующейся при обработке диазоарилкремнеэема диметиланилином, совпадает с таковыми для кремнезема, полученного обработкой аминопропилового кремнезема хлорангидридом (4-диметиламино)азобензол-фенилсульфокислоты по заявляемой методике. Это свидетельствует о воэможности обратимого превращения азокрасителя, закрепленного на поверхности, в диазонийарилкремнезем. Таким образом, по предлагаемому способу из устойчивого при хранении и легко синтезируемого кремнезема активацией в одну стадию получают диазонийарилкремнезем, имеющий наибольшую из известных плотность диазониевых групп на единицу поверхности, и, следовательно, высокую монофункциональность привитых групп. Кремнезем, получаемый по заявляемому способу, имеет наибольшую иэ известных концентрацию диазониевых групп и получается проще, чем известные.10 1839166 Таблица 2 Способ Прототип п, и Достигаемый е ект Получение диазонийарилкремнезема с концентрацией диазогрупп 0,06 ммоль/г Полифункциональность диазонийарил кремнезема, наличие остаточных элкиламино, алкилокси, нитро, нитрозо и прочих групп. Менее 1/5 из закрепленных групп - диазониевые.Двухстадийное активирование и связан- ные с этим загрязнения, составляющие более 80%Отсутствие простого контроля эа ходом превращения.Наличие легко окисляющихся на воздухе промежуточных вешеств (ароматических аминов) Емкость по органическим веществам невыше 0,06 ммоль/г Таблица 3 Оксихинолин 0.05Заявляемый пример 2 и име 3,0.25 0,56 0,24 0,53 0,26 0,56 Таблица 4 С зак епленных г пп Доля диазониевых групп, активирование продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения концентрации арилдиазониевых групп и степени их неоднородности на поверхности кремнезема при одновременном упрощении способа. в качестве хлорангидрида кислоты используют хлоран гид рид (4-диметиламино)-азобен,зол-фенилсульфокислоты. Х не,.да,ли нскаяал Корре зо и ТиражНПО "П3035, Москва,Подписноск" Роспатента35, Раушская наб., 4/5 нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретенияСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНЕЗЕМА, МИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННОГО ИЛДИАЗОНИЕВЫМИ ГРУППАМИ, ючающий обработку аминопропилкремема неводным раствором хлорангидриорганической кислоты в присутствии, анического основания, последующееСоставитель В.Вулакова Техред М,Морген Концентрация диазогрупп 0,24 ммоль/г, в4 раза выше прототипа,Повышение монофункциональности более, чем в 4 раза. 4/5 иэ закрепленныхгрупп - диазониевые Одностадийное активирование и высокаячистота продукта (в 6 раз выше прототипа).Простой зрительный контроль по изменению окраски.Отсутствие легко окисляющихся продуктов,Возможность регенерации диазонийарилкремнеэемаЕмкость по органическим веществам 0,26ммоль/г, что в 4,3 аэа выше и ототипа.