Водорастворимые кремнийорганические производные полиолов и гидрогели на их основе

Водорастворимые кремнийорганические производные полиолов и гидрогели на их основе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и медицине, а именно к новым биологически активным химическим соединениям - водорастворимым кремнийорганическим производным полиолов (глицерина, 1,2-пропандиола, полиэтиленгликоля), а также гидрогелям на их основе, которые могут найти применение как в качестве самостоятельных средств, обладающих транскутанной, противовоспалительной, ранозаживляющей и регенерирующей активностью, так и основы фармацевтических композиций для местного применения.

Известна трансдермальная терапевтическая система, содержащая высокодисперсный диоксид кремния, способствующий проникновению активных лекарственных средств или других биологически активных веществ через кожу (Заявка США №2004/0086552, А61К 9/70, 2004 г.). Промотор пенетрации, высокодисперсный диоксид кремния, используют предпочтительно в форме Aerosil®200 и/или Aerosil®972, трансдермальную терапевтическую систему - в форме пластыря, содержащего непроницаемую для активных ингредиентов липкую полимерную пленку и удаляемую защитную полимерную пленку. Пластырь может быть выполнен в виде матриксной системы или мембранной системы с резервуаром. Содержание высокодисперсного диоксида кремния в адгезивном слое пластыря может составлять 0,1-10 мас.%, предпочтительно 2-5%. Дополнительно используют этанол (преимущественно) или олеиновую кислоту (5-10%); также могут быть использованы и другие известные ускорители пенетрации: 1,2-пропандиол, полиэтиленгликоль, ненасыщенные и насыщенные жирные кислоты, их эфиры и соли, сульфоксиды и прочие соединения.

Биологически активные агенты могут быть разнообразными лекарственными средствами, применяемыми для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, для заместительной гормональной терапии, для лечения эпилепсии, болезни Паркинсона, болевых симптомов, расстройств памяти, никотиновой зависимости и других заболеваний. Пригодными биологически активными агентами могут быть, например, антихолинергические и антигистаминные средства, нейролептики, антидепрессанты, анальгетики, симпатомиметики, антикоагулянты, кардиоваскулярные препараты и прочие лекарственные средства.

Однако использование в известном средстве высокодисперсного диоксида кремния (аэросила) может привести к неблагоприятным последствиям, связанным с обезвоживанием (высушиванием) кожи. Кроме того, установленная на примере кожи мыши (in vitro) способность аэросила ускорять чрескожное проникновение лекарственных средств дополняется использованием известных промоторов пенетрации, например этанола, который также может оказывать и побочное отрицательное воздействие на кожу, что существенно ограничивает широкий спектр специфической активности известного средства.

Известно водорастворимое биологически активное кремнийорганическое соединение формулы [-Si(СН₃)₂-O-СН₂-СН(ОН)-СН₂-O-]_n, где n>1 (Патент Франции №2160293, А61К 27/00, С07F 7/00, 1973 г.). Известное соединение получено при нагревании глицерина с диметилдиэтоксисиланом или гексаметилдисилазаном с последующей ректификацией. Образующийся первоначально циклический продукт спонтанно полимеризуется при хранении, превращаясь в указанный выше полимер - поли(диметил-1,1'-сила-1-диокса-2,6-гексанол-4). Это соединение нетоксично и обладает рядом интересных терапевтических свойств: стимулирует формирование соединительной ткани, проявляет противовоспалительную, регенерирующую и протекторную активность, способно проникать через кожу и способствует трансдермальной проводимости лекарственных средств.

Оно может быть использовано как самостоятельно, например в виде раствора для инъекций (0,25, 0,5 или 1,0%) или компрессов, а также в сочетании с активными лекарственными добавками при местном применении, например с салициловой кислотой, что особенно эффективно в случае электрофореза.

Показаниями к применению известного средства, в том числе, в сочетании с фармацевтически приемлемыми проводниками, являются любые воспалительные процессы, нарушение артериальной и венозной циркуляции, остеопороз, ожоги. Возможны также косметические приложения.

Однако в качестве недостатков известного средства можно отметить возможность полимеризационных превращений при хранении, а также гидролитического расщепления и последующей конденсации с образованием неактивных силоксановых полимеров (М.Г.Воронков, В.П.Милешкевич, Ю.А.Южелевский. Силоксановая связь. Новосибирск: Наука, 1976, 413 с.), что снижает терапевтическую эффективность средства. При этом используемые для местного применения, например в компрессах, низкие концентрации средства (не более 1%) недостаточно эффективны без электрофореза.

Известны также глицераты кремния, обладающие транскутанной проводимостью медикаментозных средств, и глицерогидрогели на их основе состава Si(С₃Н₇O₃)₄·x С₃Н₈О₃·у Н₂O, где 3≤х≤10, 20≤у≤40 (Патент РФ №2255939, С07F 7/04, А61К 47/30, 2005 г.). Глицераты кремния получены взаимодействием тетраэтоксисилана с избытком глицерина в присутствии катализатора - тетрабутоксититана; глицерогидрогели образуются при взаимодействии глицератов кремния с водными растворами электролитов.

Известные соединения нетоксичны, проявляют высокую пенетрирующую активность, обладают местным антимикробным действием различной степени выраженности и могут быть использованы как в виде самостоятельных средств для местного применения, так и в качестве физиологически активной основы трансдермальных терапевтических систем с возможным широким спектром применения в медицине.

Однако невысокое содержание кремния в составе средства, особенно в гидрогелях, недостаточно для проявления выраженного самостоятельного лечебного эффекта. В то же время можно предположить, что введение метальных групп в молекулярную структуру глицератов кремния положительно скажется как на транскутанной активности соединений, так и на активизации их ранозаживляющего и регенерирующего действия, так как будет приводить к увеличению количественного содержания кремния и, кроме того, замедлять процессы гидролиза и связывания кремния в неактивную дисперсную фазу (при образовании гидрогелей). Введение метильных групп, кроме того, повышает липофильность молекулы, что должно способствовать трансмембранному переносу кремния через липидный бислой клеточных мембран, т.е. повышению транскутанной активности.

Наиболее близким решением к заявляемому (прототип) является биологически активное соединение кремния общей формулы

в котором А, В, С, D представляют собой радикалы, отличающиеся от -ОН и связанные с атомом Si ковалентными связями; две или три из указанных связей являются связями типа Si-O-C, Si-S-C или Si-N-C, гидролизуемыми in vivo с образованием биологически активных Si-OH связей, особенно при контакте с живыми тканями; связи А и D с атомом Si формулы (б) всегда остаются гидролизуемыми. При этом по крайней мере одно из соединений, образующихся при гидролизе, является соединением, названным стабилизирующим и предотвращающим образование полимеров из гидролизуемых связей (Патент США №6211393, С07F 7/18, A61К 31/695, 2001 г.).

В качестве указанных стабилизаторов, образующихся в результате гидролиза предшественников формулы (а) или (б), могут быть α- и β-гидроксикарбоновые кислоты, глюкорониды, гидроксилированные или фенольные аминокислоты, такие как серин, треонин или тирозин; соединения, содержащие несколько спиртовых или фенольных группировок и, прежде всего, близкие к спиртовым (или фенольным) функциональные группировки; в качестве стабилизаторов могут быть использованы, например, гликоль, катехин и катехоламин, полиэтиленгликоль, многоатомный спирт, такой как глицерин, моносахариды и другие соединения.

Известные соединения, а также терапевтические, диетические и косметические композиции на их основе используют в виде капсул для перорального введения, маслянистых гелей, глазной мази, маслянистого крема для массажа (а также в других косметических средствах). Они обладают противовоспалительной, регенеративной, антидегенерационной, нормализующей, антирадикальной и антигликирующей активностью и в целом стимулируют защитные силы организма человека и животных.

Однако недостатком известного средства является неустойчивость к гидролитическому расщеплению, которое может приводить к силанольной конденсации с образованием неактивных силоксановых полимеров, что в конечном итоге снижает терапевтическую эффективность средства; кроме того, возможны полимеризационные превращения известного средства, происходящие в том случае, если в качестве заместителей у атома кремния содержатся полиолатные группы; это также может привести к снижению терапевтической эффективности.

Известен также способ получения биологически активных соединений кремния, заключающийся в гидролизе предшественника, имеющего указанную выше формулу (а) или (б); при этом гидролиз проводят в растворителе, содержащем малое количество воды, предпочтительно между 0,1 и 5%, и состоящем из спиртов, таких как этиловый спирт, изопропанол или жирный спирт, такой как циклогексанол или октилдодеканол, гликоли, такие как пропиленгликоль, бутиленгликоль, гексиленгликоль или полиэтиленгликоль; или в смешивающихся с водой органических растворителях, таких как этилацетат или ацетон (Патент США №6172250, С07F 7/08, А61К 7/06, 2001 г.).

Биологическая активность соединений кремния, полученных известным способом, обеспечивается их биодоступностью и наблюдается только тогда, когда они образуют в результате гидролиза силоксановые олигомеры низкого молекулярного веса с большим содержанием высокополярных функциональных Si-OH-групп, способных к образованию со стабилизаторами динамических структур со "смешанным" характером связи (водородная, ковалентная).

Терапевтические композиции с использованием полученных известным способом биологически активных соединений кремния применяются в форме водного геля (например, на основе карбопола), в форме глазных капель, стоматологических приложений (раствор или гель для десен, жевательная резинка, другие средства); косметические композиции - в форме лосьона для волос, крема для кожи лица и прочих средств.

В качестве недостатка известного способа можно отметить склонность к полимеризационным превращениям используемых в качестве предшественников соединений формулы (а) или (б) в случае полифункциональных гидроксилсодержащих стабилизаторов, например глицерина, что может привести к снижению терапевтической эффективности средства. Кроме того, создание фармацевтических и косметических композиций с использованием предшественников формулы (а) или (б) предполагает также использование органических растворителей и целого ряда вспомогательных веществ: гелеобразователей, стабилизаторов, эмульгаторов и прочих соединений, что существенно усложняет процесс получения.

Таким образом, перед авторами настоящего изобретения стояла задача получить новые водорастворимые биологически активные кремнийорганические производные полиолов, а также гидрогели на их основе, обладающие транскутанной и ранозаживляющей активностью, терапевтическая эффективность которых сохраняется на высоком уровне за счет их стабильности к гидролитическому расщеплению и полимеризационным превращениям.

При этом соединения должны быть нетоксичны, стабильны при хранении, просты в получении и хорошо воспроизводимы в способе получения при использовании доступного сырья, удобны для практического применения как в виде самостоятельных средств, так и в местных фармацевтических композициях.

Поставленная задача решена путем применения новых соединений, а именно водорастворимых кремнийорганических производных полиолов, обладающих транскутанной и ранозаживляющей активностью, состав которых в избытке полиола отвечает формуле

(СН₃)_4-nSi(O-R-ОН)_n·х HO-R-OH,

где R=-СН₂-СН(ОН)-CH₂-, -CH₂-СH(СН₃)-, (-CH₂-CH₂-О-)_mСН₂-СН₂-,

0,5≤х≤2,9,

n=2-4,

m=7,7 или 12,0,

с динамической вязкостью 0,8-29,0 Па·сек (20±0,5°С), полученных взаимодействием (метил)этоксисиланов с полиолами в мольном соотношении 1:(2,2-6,9) при нагревании реакционной массы до 120-130°С, выдержкой при этой температуре не менее 4-х часов при интенсивном перемешивании с последующим удалением образующегося спирта.

При этом водорастворимые кремнийорганические производные полиолов могут быть получены в присутствии катализатора, например тетрабутоксититана, в количестве 0,04-0,06 моль на 1 моль (метил)этоксисилана.

Поставленная задача также решена путем использования гидрогелей на основе кремнийорганических производных полиолов, содержащих воду и гелеобразующую добавку, которые в качестве кремнийорганических производных полиолов содержат, по крайней мере, одно кремнийорганическое производное, состав которого в избытке полиола соответствует формуле

(СН₃)_4-nSi(O-R-ОН)_n·х HO-R-OH,

где R=-СН₂-СН(ОН)-CH₂-, -CH₂-СH(СН₃)-, (-CH₂-CH₂-О-)_mСН₂-СН₂-,

0,5≤х≤2,9,

n=2-4,

m=7,7 или 12,0,

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кремнийорганические производные

полиолов в избытке полиола	44,95-98,01
гелеобразующая добавка	0,01-0,50
вода	остальное

В настоящее время в патентной и научно-технической литературе не известны биологически активные водорастворимые кремнийорганические производные полиолов, состав которых в избытке полиола отвечает вышеуказанной формуле, и гидрогели на их основе, обладающие транскутанной и ранозаживляющей активностью, которые были бы получены предлагаемым способом и содержали упомянутые компоненты в заявляемых интервалах.

Кремний является эссенциальным элементом нормального функционирования организма человека. Он присутствует практически во всех органах и тканях, особенно богата кремнием соединительная ткань. Кремний является структурным компонентом в составе мукополисахаридов и их белковых комплексов, образующих остов соединительной ткани и определяющих ее механическую прочность, эластичность и упругость. Кремний обеспечивает рост и упрочнение соединительной ткани как в период эмбрионального развития, так и при заживлении ран; способствует биосинтезу коллагена и образованию костной ткани; играет существенную роль в метаболических процессах; препятствует отложению холестерина на стенках кровеносных сосудов (М.Г. Воронков, Г.И.Зельчан, Э.Я.Лукевиц. Кремний и жизнь. Биохимия, фармакология и токсикология соединений кремния. Рига: Зинатне, 1978, 586 с.). Содержание кремния в органах и тканях организма при различных заболеваниях может значительно изменяться, и не исключено, что нарушение его обмена может являться причиной целого ряда заболеваний.

Таким образом, создание лекарственных препаратов на основе соединений кремния имеет под собой совершенно определенную биохимическую основу и является актуальной задачей.

Заявляемые водорастворимые кремнийорганические производные полиолов (глицерина, 1,2-пропандиола, полиэтиленгликоля), а также гидрогели на их основе обладают транскутанной проводимостью лекарственных средств, ранозаживляющей, противовоспалительной и регенерирующей активностью, нетоксичны и могут быть использованы в медицине и косметологии.

Жидкие водорастворимые кремнийорганические производные полиолов могут быть использованы как самостоятельные средства, например в виде примочек, компрессов, или в сочетании с активными лекарственными веществами; кроме того, их можно использовать как добавки в различные композиции, в том числе, и для получения комбинированных гидрогелей.

Гидрогели являются удобной формой для местного применения. Их также можно использовать как самостоятельно, так и для создания мягких лекарственных форм. При этом структура геля обеспечивает пролонгированное действие активных лекарственных добавок, а транскутанная активность - их глубокое проникновение в ткани организма.

Способ получения заявляемых новых соединений - водорастворимых кремнийорганических производных полиолов (глицерина, 1,2-пропандиола, полиэтиленгликоля), состав которых в избытке полиола отвечает формуле

(СН₃)_4-nSi(O-R-ОН)_n·х HO-R-OH,

где R=-СН₂-СН(ОН)-CH₂-, -CH₂-СH(СН₃)-, (-CH₂-CH₂-О-)_mСН₂-СН₂-,

0,5≤х≤2,9,

n=2-4,

m=7,7 или 12,0,

отличается простотой, экономичностью, основан на использовании недорогого отечественного сырья и может быть осуществлен по реакции алкоголиза в избытке полиола следующим образом:

Способ предусматривает реакцию (метил)этоксисиланов формулы (СН₃)_4-nSi(ОС₂Н₅)_n, где n=2-4, с полиолами формулы HO-R-OH, где R=-СН₂-СН(ОН)-СН₂-, -СН₂-СН(СН₃)-, (-CH₂-CH₂-O-)_mCH₂-CH₂-, m=7,7 или 12,0, в мольном соотношении 1:(2,2-6,9) при нагревании реакционной массы до 120-130°С, выдержкой при этой температуре не менее 4-х часов при интенсивном перемешивании с последующим удалением образующегося этилового спирта сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спирта) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. При этом в случае диметилдиэтоксисилана образующийся этиловый спирт удаляется в виде азеотропа, содержащего 81% спирта, что предполагает использование несколько большего количества исходного диметилдиэтоксисилана: так, при х=0,5, избыток полиола (z) составляет 2,2.

Полученные продукты представляют собой прозрачные бесцветные (за исключением производных полиэтиленгликоля) жидкости с различной вязкостью, хорошо растворимые в воде и охарактеризованы данными элементного анализа, рефрактометрии, ИКС и вискозиметрии. Динамическую вязкость определяли на вискозиметре ротационного типа Viscotester 6^R. Погрешность измерения ±6%.

В случае использования катализатора, тетрабутоксититана - Ti(OBu)₄, время реакции сокращается в 3-4 раза. При этом полученные продукты, из-за присутствия катализатора, представляют собой жидкости белого цвета, неограниченно смешивающиеся с водой; также охарактеризованы данными элементного анализа, рефрактометрии, ИКС и вискозиметрии.

Гидрогели на основе, по крайней мере, одного из заявляемых соединений, состав которых отвечает формуле

(СН₃)_4-nSi(O-R-ОН)_n·х HO-R-OH,

где R=-СН₂-СН(ОН)-CH₂-, -CH₂-СH(СН₃)-, (-CH₂-CH₂-О-)_mСН₂-СН₂-,

0,5≤х≤2,9,

n=2-4,

m=7,7 или 12,0,

могут быть получены следующим образом. К полученным кремнийорганическим производным полиолов в избытке полиола при температуре 85-90°С и перемешивании добавляют водный раствор, содержащий гелеобразующую добавку - соль-электролит, например NaCl, NaF, в количестве 0,01-0,50% от общей массы. Перемешивание и нагревание проводят до получения однородного геля различной консистенции в зависимости от состава (содержание кремнийорганических производных полиолов в избытке полиола при этом составляет 44,95-98,01% от общей массы геля), прозрачного или полупрозрачного, от белого цвета до бесцветного, без запаха, устойчивого при хранении. Продукты охарактеризованы данными элементного анализа, рефрактометрии, ИКС.

Химизм образования кремнийорганических производных полиолов включает ускоряемую катализатором, например тетрабутоксититаном, равновесную реакцию алкоголиза (алкил)алкоксисиланов полиолами с удалением образующегося летучего спирта до образования продуктов, состав которых в избытке полиола отвечает формуле

(СН₃)_4-nSi(O-R-ОН)_n·х HO-R-OH,

где R=-СН₂-СН(ОН)-CH₂-, -CH₂-СH(СН₃)-, (-CH₂-CH₂-О-)_mСН₂-СН₂-,

0,5≤х≤2,9,

n=2-4,

m=7,7 или 12,0.

Избыток полиола в реакции способствует ее протеканию, препятствует образованию циклических и полимерных продуктов, придает необходимую консистенцию продукту, пригодную для практического использования.

При получении гидрогелей избыток полиола замедляет процессы гидролиза кремнийорганических производных полиолов (вследствие их комплексообразования с полиолами) и последующую конденсацию образующихся силанолов в неактивные силоксановые полимеры.

В случае гидрогелей избыток полиола также играет роль умягчителя (пластификатора), придавая гелю мягкую консистенцию и хорошую смазывающую способность.

В случае тетра- и трифункциональных кремнийорганических производных полиолов при взаимодействии с водными растворами происходит ускоряемый различными добавками, например солями-электролитами, гидролиз связей Si-O-C с образованием силанольных группировок Si-OH и их последующая конденсация в дисилоксановые Si-O-Si группировки, выполняющие роль сшивок в дисперсной фазе.

Образующиеся частицы дисперсной фазы соединяются между собой в рыхлую пространственную сетку, которая содержит в своих ячейках дисперсионную среду, при этом система теряет текучесть, и образуется гель. Дисперсионная среда представляет собой водный раствор полиолов, содержащий активные кремнийорганические производные полиолов, в том числе, частично гидролизованные и олигомерные, содержащие Si-OH группы, что, по мнению авторов, и обеспечивает ранозаживляющую и транскутанную активность заявляемого средства (в случае гидрогеля).

Стабилизации образующегося геля способствует комплексообразование по связям Si-O-Si, Si-O-C, С-О-Н, Н-О-Н с образованием сольватокомплексов.

В случае совместного использования дифункциональных и тетра- или трифункциональных кремнийорганических производных полиолов образуются комбинированные гидрогели.

Исследования, проведенные авторами, позволили определить оптимальный состав заявляемого средства по содержанию полиола HO-R-OH в формуле (CH₃)_4-nSi(O-R-OH)_n·х HO-R-OH, где 0,5≤х≤2,9, а также по содержанию воды в гидрогелях, что определяется устойчивостью и наиболее приемлемой консистенцией заявляемого средства для практического использования как в виде самостоятельного средства, так и основы местных фармацевтических композиций.

Содержание электролита менее 0,01 мас.% оказывает слабое гелеобразующее действие, а более 0,50% уже не способствует гелеобразованию, но может привести к ухудшению физико-химических свойств и/или неблагоприятному воздействию на кожу и организм в целом.

Нижеследующие примеры характеризуют способ получения кремнийорганических производных полиолов (примеры 1-9) и гидрогелей на их основе (примеры 10-16), а также определение их острой токсичности, изучение ранозаживляющей и транскутанной активности (на примере экспериментальных животных).

Пример 1. Синтез тетракис(2,3-диоксипропокси)силана в 2,9-мольном избытке глицерина без катализатора (1.1) и в присутствии катализатора (1.2)

Синтезы кремнийорганических производных полиолов по примерам 1-9 проводят в одногорлой круглодонной колбе объемом 150 мл, снабженной трехрогой насадкой, механической мешалкой, обратным водяным холодильником и капельной воронкой.

1.1. К 48,29 г (0,524 моль) глицерина при перемешивании по каплям добавляют 15,83 г (0,076 моль) тетраэтоксисилана. Реакционную массу перемешивают в течение 12 ч при температуре 120°С, после чего удаляют образующийся этиловый спирт сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спирта) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 49,49 г (99%). Продукт представляет собой прозрачную бесцветную вязкую жидкость с динамической вязкостью 28,8 Па·сек (20±0,5°С), n_D ²⁰ 1,4790, растворимую в воде, спирте, не растворимую в хлороформе и эфире. Состав полученного продукта отвечает формуле Si(С₃Н₇O₃)₄·2,9 С₃Н₈О₃.

Найдено, %: С 37,28; Н 8,15; Si 4,21. C_20,7 H_51,2 O_20,7 Si.

Вычислено, %: С 37,70; Н 7,83; Si 4,26.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3358 (ОН); 2937, 2884 (С-Н); 1111 (С-O в С-О-Н втор.); 1047 (С-O в С-О-Н перв.); 1023 (Si-O-C).

1.2. К 48,13 г (0,523 моль) глицерина при перемешивании по каплям добавляют 15,18 г (0,073 моль) тетраэтоксисилана и 0,99 г (0,003 моль) тетрабутоксититана (0,04 моль/1 моль тетраэтоксисилана). Реакционную массу перемешивают в течение 4 ч при температуре 120°С, после чего удаляют образующиеся этиловый и бутиловый спирты сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спиртов) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 49,52 г (99%). Продукт представляет собой полупрозрачную бесцветную вязкую жидкость с динамической вязкостью 29,0 Па·сек (20±0,5°С), n_D ²⁰ 1,4793, неограниченно смешивающуюся с водой и спиртом, не растворимую в хлороформе и эфире. Состав полученного продукта отвечает формуле Si(С₃Н₇O₃)₄·2,9 С₃Н₈О₃.

Найдено, %: С 37,22; Н 8,13; Si 4,19. C_20,7 H_51,2 O_20,7 Si.

Вычислено, %: С 37,70; Н 7,83; Si 4,26.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3359 (ОН); 2938, 2883 (С-Н); 1110 (С-O в С-О-Н втор.); 1047 (С-O в С-О-Н перв.); 1025 (Si-O-C).

Пример 2. Синтез тетракис(2-оксипропокси)силана в 2,9-мольном избытке 1,2-пропандиола без катализатора

К 43,42 г (0,573 моль) 1,2-пропандиола при перемешивании по каплям добавляют 17,23 г (0,083 моль) тетраэтоксисилана. Реакционную массу перемешивают в течение 12 ч при температуре 120°С, после чего удаляют образующийся этиловый спирт сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спирта) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 44,95 г (99%). Продукт представляет собой прозрачную бесцветную жидкость с динамической вязкостью 3,5 Па·сек (20±0,5°С), n_D ²⁰ 1,4423, растворимую в воде, спирте, хлороформе, не растворимую в эфире. Состав полученного продукта отвечает формуле Si(С₃Н₇O₃)₄·2,9 С₃Н₈О₃.

Найдено, %: С 44,52; Н 9,70; Si 5,08. C_20,7 H_51,2 O_13,8 Si.

Вычислено, %: С 45,28; Н 9,40; Si 5,12.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3368 (ОН); 2971, 2932, 2879 (С-Н); 1139, 1083 (С-O в С-O-Н втор.); 1046, 991 (С-O в С-O-Н перв.); 1025 (Si-O-C).

Пример 3. Синтез тетракис(ω-оксиполиэтиленокси)силана в 0,5-мольном избытке полиэтиленгликоля (ПЭГ-600) без катализатора

К 98,11 г (0,166 моль) ПЭГ-600 при перемешивании по каплям добавляют 7,69 г (0,037 моль) тетраэтоксисилана. Реакционную массу перемешивают в течение 15 ч при температуре 130°С, после чего удаляют образующийся этиловый спирт сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спирта) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 98,01 г (99%). Продукт представляет собой прозрачную бесцветную жидкость с динамической вязкостью 6,0 Па·сек (20±0,5°С), n_D ²⁰ 1,4688, растворимую в воде, спирте, хлороформе, не растворимую в эфире. Состав полученного продукта отвечает формуле Si(O[CH₂CH₂O]₁₃H)₄·0,5НО[СН₂СН₂O]₁₃Н.

Найдено, %: С 51,98; Н 9,12; Si 0,97. С₁₁₇Н₂₃₉O₆₃Si.

Вычислено, %: С 52,39; Н 8,98; Si 1,05.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3337 (ОН); 2870 (С-Н); 1107 (С-O-С); 1023 (Si-O-C).

Пример 4. Синтез метилтрис(2,3-диоксипропокси)силана в 0,5-мольном избытке глицерина без катализатора

К 78,00 г (0,847 моль) глицерина при перемешивании по каплям добавляют 43,15 г (0,242 моль) метилтриэтоксисилана. Реакционную массу перемешивают в течение 15 ч при температуре 130°С, после чего удаляют образующийся этиловый спирт сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спирта) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 86,92 г (99%). Продукт представляет собой прозрачную бесцветную вязкую жидкость с динамической вязкостью 25,0 Па·сек (20±0,5°С), n_D ²⁰ 1,4773, растворимую в воде, спирте, не растворимую в хлороформе и эфире. Состав полученного продукта отвечает формуле.

Найдено, %: С 37,90; Н 8,05; Si 7,85. С_11,5Н₂₈O_10,5Si.

Вычислено, %: С 38,11; Н 7,79; Si 8,11.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3368 (ОН); 2937, 2884 (С-Н); 1270 (Si-C); 1111 (C-O в С-O-Н втор.); 1047 (C-O в С-О-Н перв.); 1024 (Si-O-C).

Пример 5. Синтез метилтрис(2-оксипропокси)силана в 0,5-мольном избытке 1,2-пропандиола без катализатора

К 74,57 г (0,980 моль) 1,2-пропандиола при перемешивании по каплям добавляют 49,93 г (0,280 моль) метилтриэтоксисилана. Реакционную массу перемешивают в течение 15 ч при температуре 130°С, после чего удаляют образующийся этиловый спирт сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спирта) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 84,89 г (99%). Продукт представляет собой прозрачную бесцветную жидкость с динамической вязкостью 5,3 Па·сек (20±0,5°С), n_D ²⁰ 1,4500, растворимую в воде, спирте, хлороформе, не растворимую в эфире. Состав полученного продукта отвечает формуле СН₃Si(С₃Н₇O₂)₃·0,5С₃Н₈O₂.

Найдено, %: С 45,13; Н 9,53; Si 9,02. С_11,5H₂₈О₇Si.

Вычислено, %: С 45,08; Н 9,21; Si 9,17.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3370 (ОН); 2972, 2932, 2877 (С-Н); 1267 (Si-C); 1084 (C-О в С-О-Н втор.); 1043, 990 (C-O в С-О-Н перв.); 1023 (Si-O-C).

Пример 6. Синтез метилтрис(ω-оксиполиэтиленокси)силана в 0,5-мольном избытке полиэтиленгликоля (ПЭГ-400) без катализатора

К 93,80 г (0,235 моль) ПЭГ-400 при перемешивании по каплям добавляяют 11,95 г (0,067 моль) метилтриэтоксисилана. Реакционную массу перемешивают в течение 15 ч при температуре 130°С, после чего удаляют образующийся этиловый спирт сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спирта) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 96,37 г (99%). Продукт представляет собой прозрачную жидкость светло-желтого цвета с динамической вязкостью 3,9 Па·сек (20±0,5°С), n_D ²⁰ 1,4643, растворимую в воде, спирте, хлороформе, не растворимую в эфире. Состав полученного продукта отвечает формуле СН₃Si(O[СН₂СН₂O]_8,7Н)₃·0,5НО[СН₂СН₂O]_8,7Н.

Найдено, %: С 50,99; Н 9,25; Si 2,14. С_61,9H_128,8O₃₄Si.

Вычислено, %: С 51,47; Н 8,99; Si 1,94.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3350 (ОН); 2873 (С-Н); 1272 (Si-C); 1111 (C-O-C); 1023 (Si-O-C).

Пример 7. Синтез диметилди(2,3-диоксипропокси)силана в 1-мольном избытке глицерина без катализатора (7.1) и в присутствии катализатора (7.2)

7.1. К 83,16 г (0,903 моль) глицерина при перемешивании по каплям добавляют 50,56 г (0,341 моль) диметилдиэтоксисилана. Реакционную массу перемешивают в течение 15 ч при температуре 130°С, после чего удаляют образующийся азеотроп этилового спирта и диметилдиэтоксисилана сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спирта) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 100,00 г (100%). Продукт представляет собой прозрачную бесцветную вязкую жидкость с динамической вязкостью 18,0 Па·сек (20±0,5°С), растворимую в воде, спирте, не растворимую в хлороформе и эфире, n_D ²⁰ 1,4705. Состав полученного продукта отвечает формуле (СН₃)₂Si(С₃Н₇O₃)₂·С₃Н₈O₃.

Найдено, %: С 39,33; Н 8,52; Si 8,34. C₁₁H₂₈O₉Si

Вычислено, %: С 39,75; Н 8,49; Si 8,45.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3368 (O-H); 2934, 2880, 1409 (С-Н); 1260 (Si-C); 1111 (С-O в С-O-Н втор.); 1047 (С-O в С-О-Н перв.); 1025 (Si-O-C).

7.2. К 74,47 г (0,809 моль) глицерина при перемешивании по каплям добавляют 41,52 г (0,280 моль) диметилдиэтоксисилана и 5,72 г (0,017 моль) тетрабутоксититана (0,06 моль/1 моль диметилдиэтоксисилана). Реакционную массу перемешивают в течение 5 ч при температуре 130°С, после чего удаляют образующиеся этиловый спирт (в виде азеотропа с диметилдиэтоксисиланом) и бутиловый спирт сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спиртов) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 100,00 г (100%). Продукт представляет собой вязкую жидкость белого цвета, неограниченно смешивающуюся с водой и спиртом, не растворимую в хлороформе и эфире с динамической вязкостью 18,2 Па·сек (20±0,5°С), n_D ²⁰ 1,4716. Состав полученного продукта отвечает формуле (CH₃)₂Si(C₃H₇O₃)₂·С₃Н₈О₃.

Найдено, %: С 39,68; Н 8,99; Si 8,38. C₁₁H₂₈O₉Si.

Вычислено, %: С 39,75; Н 8,49; Si 8,45.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3368 (ОН); 2934, 2880, 1409 (С-Н); 1260 (Si-C); 1111 (C-O в С-O-Н втор.); 1040, 994 (С-O в С-O-Н перв.); 1026 (Si-O-C).

Пример 8. Синтез диметилди(2-оксипропокси)силана в 1-мольном избытке 1,2-пропандиола без катализатора

К 80,26 г (1,055 моль) 1,2-пропандиола при перемешивании по каплям добавляют 59,22 г (0,399 моль) диметилдиэтоксисилана. Реакционную массу перемешивают в течение 15 ч при температуре 130°С, после чего удаляют образующийся этиловый спирт сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спирта) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 100,00 г (100%). Продукт представляет собой прозрачную бесцветную жидкость, растворимую в воде, спирте, хлороформе, не растворимую в эфире с динамической вязкостью 0,8 Па·сек (20±0,5°С), n_D ²⁰ 1,4334. Состав полученного продукта отвечает формуле (СН₃)₂Si(С₃Н₇O₂)₂·С₃Н₈О₂.

Найдено, %: С 46,28; Н 9,96; Si 9,75. C₁₁H₂₈O₆Si.

Вычислено, %: С 46,45; Н 9,92; Si 9,88.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3368 (O-H); 2931, 2876, 1458, 1408 (С-Н); 1259 (Si-C); 1141 (С-O в С-O-Н втор.); 1043 (С-O в С-O-Н перв.); 1047 (Si-O-C).

Пример 9. Синтез диметилди(ω-оксиполиэтиленокси)силана в 0,5-мольном избытке полиэтиленгликоля (ПЭГ-400) без катализатора

К 94,68 г (0,237 моль) ПЭГ-400 при перемешивании по каплям добавляют 16,01 г (0,108 моль) диметилдиэтоксисилана. Реакционную массу перемешивают в течение 15 ч при температуре 130°С, после чего удаляют образующийся этиловый спирт сначала при атмосферном давлении, затем при вакуумировании на роторном испарителе до постоянного веса реакционной массы (что соответствует убыли теоретического количества спирта) при остаточном давлении 2-5 мм рт.ст. и температуре 130°С. Выход продукта 100,00 г (100%). Продукт представляет собой прозрачную жидкость светло-желтого цвета, растворимую в воде, спирте, хлороформе, не растворимую в эфире с динамической вязкостью 2,8 Па·сек (20±0,5°С), n_D ²⁰ 1,4605. Состав полученного продукта отвечает формуле (CH₃)₂Si(O[CH₂CH₂O]_8,7H)₂·0,5 НО[СН₂СН₂O]_8,7Н.

Найдено, %: С 51,99; Н 9,19; Si 2,62. C_45,5H₉₆O_24,3Si.

Вычислено, %: С 51,75; Н 9,16; Si 2,66.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3336 (O-H); 2870, 1455 (С-Н); 1255 (Si-C); 1107 (C-O); 1047 (C-O в С-О-Н перв.); 952 (Si-O-C).

Пример 10. Синтез гидрогеля на основе тетракис(2,3-диоксипропокси)силана

К 49,49 г (0,075 моль) продукта, полученного по примеру 1.1, при перемешивании приливают порционно 50,51 г раствора хлорида натрия, содержащего 0,46 г (0,008 моль) хлорида натрия (0,46% от общей массы). Гелеобразование проводят при нагревании (85-90°С) и перемешивании. Выход продукта 100,00 г (100%). Продукт представляет собой полупрозрачный бесцветный гель, n_D ²⁰ 1,4015. Гель не растворим в обычных органических растворителях, не полностью растворим в воде. Состав продукта соответствует формуле Si(С₃Н₇O₃)₄·2,9 С₃Н₈О₃·37Н₂O.

Найдено, %: С 18,71; Н 13,79; Si 2,03. C_20,7H_125,2O_57,7Si.

Вычислено, %: С 18,75; Н 13,41; Si 2,11.

ИК-спектр, ν_max, см^-1: 3390 (ОН); 2944, 2888 (С-Н); 1111 (C-O в С-О-Н втор.); 1641 (Н-O-Н); 1046, 992 (C-O в С-О-Н перв.); 1024 (Si-O-C).

Пример 11. Синтез гидрогеля на основе тетракис(2-оксипропокси)силана

К 44,95 г (0,082 моль) продукта, полученного по примеру