Способ получения тиолсодержащих сорбентов

( Ц, А".: ОП НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кп,з С 07 Р 7/18С 08 Р 18/34С 07 С 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий,07(088,8) Дата опубликования описания 15,10,80(72) Авторы изобретения В,И, Лозинский, В,П, Варламов и С,В, Рогожин Ордена Ленина институт элементоорганических соединений АН СССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИОЛСОДЕРЖАЦИХ СОРБЕНТОВИзобретение относится к способамполучения хемоспецифических сорбентов, конкретно к способу получениятиолсодержащих сорбентов на неорганической основе,Хемоспецифические носители,тлеющие реакционноспособные тиольные группы, используются в различныхобластях химии и биохимии, напримердля избирательной хемосорбции ионовтяжелых металловв том числе идля очистки биологических жидкостей от таких ионов; для иммобилизации белков и ферментов; для очисткибиополимеров методом хемоспецифической (ковалентной) хроматографиии др. Благодаря хорошей механическойпрочности, устойчивости к микробномузаражению, доступности и т,д. довольно широкое распространение в качестве .матриц различных носителейполучили такие, неорганические материалы, как пористое стекло, макропористыЕ кремнеземы, диатомиты, керамики и др. Известны и ЯН-содержащие сорбенты на неорганической основе. Такие соединения получают, например, модификацией аминопропилированного макропористого кремнезема (силохрома) 1-оксо-этокси-тиолан-ономчто дает сорбент емкостью по ЯНгруппам до 40 мкм/г 1 или обработкой И-ацетилгомоцистеинтиолактоном аминопропилированного пористогостекла, что дает сорбент емкостьюпо ЯН-группам до 30 мкм/г 2,Известные способы включают обработку неорганической основы, имеющейпривитые функциональные группы, избытками тиосодержащих соединений вмягких условиях, как правило, прикомнатной температуре в среде раст 15 ворителя,Известные варианты способов получения тиолсодержащих сорбентов на неорганической основе обладают рядом недостатков: они позволяют по.- лучать производные с недостаточно высокой емкостью по ЯН-группам, ассортимент носителей, получаемых известными способами, также ограни чент кроме того, устойчивость прихранении сорбентов со свободной тиольной группой из-эа подверженности последней окислению невысока, поэтому необходйма либо инертная атмо- ЗО сфера, либо защита ЯН-групп сорбен771106 в качестве тносодержащего соединенияиспользуют соединение общей формулыХ 02- В - Х 1 гДе Н: -Сн-, -Сн(сн)-, -СН 2 СН-,-сн сн(соосн );Х - указано выше,а обработку проводят в органическойили водной среде при соотношенииколичества функциональных групп неорганической основы и количестватиосодержащего соединения (в молях)1: 1-20 при 0-40 С в течение 1-24 чс последующей обработкой полученного соединения восстанавливающимагентом,Согласно изобретению описываетс20 способ получения тиолсодержащегосорбента на неорганической основепутем обработки последнего общей .формулы: Р-В-Х, где Р - макропористый кремнезем (силохром), диатомит(хромосорб), макропористый кремнезем, покрытый окисью алюминия (алюсил), а значения В и Х определенывыше, тиосодержащим соединением общей Формулы,-СНг), - МНг + Н 50 - ( бо - н -еЦелью иэо ение емкост есной основ онечного пр ение ассорт ур сорбенто описываемого способа за" следующем. При синтезе я введения серы на неороснову применяют соедищенной тиольной Функцией честве Я-защитных грунзобретении используют ульфенильные производные 0 нитрофенилсульфенилькоторые просто полуестному методу 3) взаим нитросульфенилхлорида кислой среде м в игается тем,ической основыобщей Формулы: кремнезем (симит (хромосорб)кремнезем, поалюминия (алю ) э -УНСО-СНсн,), -,н,-унсо-(сн) -,60кйслота, политиламид 1где У - карбосдил,икарбонил, 45 М 01 юи.ОООН -е ними токс та последующими химическими превращениями,Наиболее близким по технической сущности является способ, заключающийся в обработке аминопропилированного макропористого кремнезема в среде сухого апротонного органического растворителя (бензола,толуола) 5-кратным и выше избытком 1-оксо-этокси-тиолан-она в течение б ч при комнатной тем- пературеЯ. Этот способ обладает следующими недост ат ками:Способ дает возможность получать сорбент емкостью по БН-группам около 40 мкм/г, что составляет лишь примерно 20 от теоретической,Способ дает возможность получать производное лишь одной частной структуры (111), т.е. не обладает универсальностью.Кроме того, реакция избытка (11) с (1) осложнена побочными процессами, трудно поддающимися контро" лю и ведущими к нецелесообразному расходованию ценного реактива, рег нерации избытков которого данный способ не предусматривает. ретения является увели сорбентов на неоргани по Ян- группам и выход дукта, а также расшимента получаемых струк Укаэанная цель дост что в качестве неорган используют соединениеР-В Х,где Р - макропористыйлохром), диатомакропористыйкрытый окисьюсил) 1н - -(сн)з-, -(сн- (сн)з -йнсо-(сн),-юнсополиакриловаяакрил-Б-%миноХ - -БН, -СООТГимид, И-сукцийнитрофенил, э где значения кше, в органичеде при соотношфункциональйюхосновы количессоединения (в0-40 ОС в теченщей обработкойния восстанавлВ качестве воста обычно испотанол, или бордитиотреитол,Механиэключаетсясорбента длганическуюнения с защипричем в капировок в инитрофенилс(например,ную группучают по извмодействиес тиолом в и Х определены выской или водной среении количества групп неорганической тва тиосодержащего молях) 1: 1-20 при ие 1-24 ч с последую- полученного соединеивающим агентом, станавливающего аген. льэуют 2-меркаптоэогидрид натрия, или- Способ предусматривает регенерацию избытка наиболее ценного компонента - используемого тиосодержащего соединения, ---к - зонг (или С О ОН) Образующиеся смешанные дисульфиды(Ч 1) устойчивы в отсутствие вос.становителей и сильных окислителейРно легко дают тиолы при восстановлении, Кроме того, Я-нитрофенилсульфенильная защита является удобнойформой предохранения тиольныхфункций сорбента от окисления кислородом воздуха при хранении продукта, Электроно-акцепторное действиеароматической системы позволяетиспользовать такие Б-защитные группировки в качестве активирующихБ-Я-связь для хемоспецифической хроматографии посредством тиолдисульфидного обмена,В качестве исходного тиосодержащего соединения Ч используют доступные вещества: либо меркаптокарбоновые кислоты, например, тиогликолевую, с -меркаптопропионовую, И-ацетилцистеин, либо аминотиолы, например2-меркаптоэтиламин, метиловый эфирцистеина,Что касается способа присоединения смешанного дисульфида У 1 к неорганической основе, то химизм этойстадии определяется как структуройисходного тиола Ч, так и природойфункциональных групп неорганическойосновы, Если, например, используетсяЯ-нитрофенилсульфенильное произ -водное меркаптокарбоновой кислоты,то предпочтительнее брать в реакцию ЫН-производное неорганическойосновы, активируя известным методом, например карбодиимидом, активированным эфиром, смешанным ангидридом, карбоксильную группу соединенияЧ 1: Мог Р - З - Хн г + В- С 003 Г-зНог(значения Р, В, К и у указаны выше) .Если используется Б-нитрофенилсульфенильное производное аминотиола,то предпочтительнее применять СООНсодержащий носитель, активируя известным методом, например - карбодиимидом, активированным эфиром,смешанным ангидридом, его карбоксильные группы: Р-в-Соот 1 ы н - в --2Фщ 5 10 15 20 25 ЗО 35 4 О 45ГАЗ- Р Н СОХН В Сн 3Р - Р - С ОЮН - Е - 1 Н(значения Р В В и у указаны выше)В реакциях синтеза соединений Ч 111,1 Х,Х 1, и Х 11 согласно изобретениюпредусматривается в основном комнатная температура, так как ее повышение, хотя и приводит к ускорению процессов, но может оказатьнежелательное разрушающее действиена лабильные соединения серы. Поэтому предпочтительнее применениеоумеренных температур (0-40 С),Бремя синтеза определяется реакционной способностью конкретныхсоединений, которое по изобретению,равно 1-24 ч,Б качестве среды для проведенияреакций используют обычно органические растворители, но возможноприменение и водной среды (например, в случае водорастворимого карбодиимида).При присоединении к неорганической основе Я-нитрофенилсульфенильноепроизводное (Ч 11 или Х) берут визбытке (обычно не более 20-кратного), причем избыток реагента лег"ко регенерируется и может быть использован вновь, что улучшает экономические показатели процесса,Описываемый способ обладает следующими преимуществами:Дает воэможность получать сорбенты с более высокой, по сравнениюс прототипом, емкостью по ЯН-группам, достигающей 90 мкИ/г для сорбентов без полимерного покрытия и300 мкМ/г для сорбентов, модифицированных полимерами,- Способ позволяет получать широкий ассортимент тиолсодержащихсорбентов на различных неорганических матрицах, - Способ предусматривает использование химических реакцийобеспечивающих практически однозначноетечение процессов беэ заметных по-,бочных превращений, что позволяетподнять выход целевого продуктатиольных функций, присоединенных кнеорганической основе,- Способ предусматривает получение хемосорбентов в удобном дляхранения виде - с защищенной тиольной функцией, которая перед использованием может быть легко высвобождена в мягких условиях,П р и м е р 1. Методика получения тиолсодержащих сорбентов типа 1 Х,Отвешенное количество ИН-производного неорганической основысуспендируют в растворителе и прибавляют раствор Б-нитрофенилсульфенильного соединения Ч 11 в 1-20 кратном количестве в молях) поотношению к числу ИН-групп неорганической основы. Суспензию перемешивают 1-24 ч при 0-40 С, эаотем нерастворимую фазу отделяютфильтрованием, промывают на фильтрерастворителем и сушат в вакуумэксикаторе над СаС 32, Объединенные фильтрат и промывки упаривают ввакууме досуха, а из остатка выде-ляют непрореагировавший избытоктиосодержащего реагента известнымиприемами: переосаждением, перекристаллизацией, Восстановление дисульфидных связей сорбента Ч 111 осуществляют известными методами,например действием избытка 2-меркаптоэтанола, спиртовым растворомИаВН, с помощью дитиотреитола идругими известными методами восстановленияЯ-Я-связей.Конкретные примеры и условия синтеза продуктов по изложенной методике приведены в табл, 1,П р и м е р 2, Методика получения тиолсодержащих сорбентов типа19Синтез соединений типа Х 11 осуществляют по такой же методике, чтои в примере 1, но с той разницей,что используют производное неорганической основы с активированной5 карбоксильной группой, которое обрабатывают 1-20-кратным количеством(в молях) по отношению к числу ССОНгрупп неорганической основы тиосодержащего соединения Х,20 Конкретные примеры и условия синтеза сорбентов по этой методике приведены в табл. 2,УФй а аэ в оЕ И О (Ч 1 м1 1 1 Хк663 афавнфсхцооцэ аэо ахх хжо а н х а 11 ЭВ 1 1э 14 хэЕМЗццое 1;аЙйооййее 1 1 Э 1 ЕЦ Еа х йе 1 1х ф оаэи юов а ф лОЮе О1 ОФ ло щ3 о о 1 о 1 в ю вф2о ш о " оо к о-МО (О О л 1 Н 1 ф х о ах х ок 3 ию ойко л о а хоэ эха и ах м а й ф 1 3 О ВХ 1.-Ц ООли ха 1,й ыцниВЗ Зобо 1Ф 1 Фоц 5 хофявОЮЕдхфаЬ д Заев3,кэх оов в1 фСЯМхн о хшолхи;о вл н х о 1 Н щПЗ ох соа и1 Х Г иод)1 1 1 1 1О О 1 1 а ж 3 х о б Э е ф н31 дЕХ СЯОО 1ховоах х 1 оц Ю л иЬ ъь Ь 4 Ю оц,1, 1ъ1 о щ 1вх 1 в 1 1 1 1 дОЙ оос оо и 1 Х Ю Ю Ю Ч цО-сЭ- уоо - ох оП 1 1 м 1дн х оо в соо1 х а лЕ оа-ИЫ1 11 (б 11 Н Хо о цех1 О до едхдм1 вх ,3ввамаалео1вааааанхд1 оа;ховядр11о в1 дх оо1" О И Хо в 1С 11а 1 лс 1Е ЕЖЮ 1 1 1 х хна Йоо ам 5Подписное Заказ 7394/34 Тираж 495ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 1, Способ получения тиолсодержащнх,сорбентов путем обработки неорганической основы тиосодержащим соединением в среде растворителя, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью увеличения емкости сорбентовпо ЯН-группам и выхода конечногопродукта, а также расширения ассортимента получаемых структур сорбентов,в качестве неорганической основы.используют соединение общей формулыР-В-Х,где Р - макропористый кремнезем(силохром), диатомит(хромосорб), макропористый кремнезем, покрытый окисью алюьвния (алюсил)и - -(сн.,) -, -(сн,)9-ннсо-сн 4-,-(Сн) -УНСО-Сн-УНСО-(Сн) .полиакрнловая кислота, полиакрил-Н-аминоэтиламидХ - -ИН 1, СООУр где У -карбодиимид, И - сукцинимидил,ннтрофенил, этоксикарбонил,в качестве тиосодержащего соедине,ния используют соединение общейформулы где Й: -СН - , -СН(СН ) - , -Сн СН-,-снсй (ынсосн)-, -сн, сй (соосЩХ - указано выше, ,а обработку проводят в органической нли водной среде при отндаении количества функциональных групп неорганической основы к количеству тиосо Ч держащего соединения (в молях) 1: 1-20 при 0-40 С в течение 1-24 ч" с последующей обработкой полученного соединения восстанавливающим агентом,2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю д и й с я тем, что в качестве. вос- . станавливающего агента используют 2-меркаптоэтанол, или борогидрид натрия, илн дитиотреитол.Источники информации, 2 О принятые во внимание при экспертизе1, Каталог фирмы Р 1 егсе (США), 1977-78 с.228.2, Авторское свидетельство СССР У 540870, кл, С 07 Р 7/18,1975 (прототип).3, А, ГопСапа Сульфенилгалоидиды р качестве модифицирующих реагентов пля полипептидов и белков, - В 1 осЬещ 1 вСгу , ВЗ, 1968, р.980.