Сшитые гели на основе хитозана

Сшитые гели на основе хитозана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 270778 (21) 2650319/23-05 (51) М. КЛ. с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

С 08 В 37/08

В 01 J 1/04

Государственный комитет:

СССР оо «е«ам изобретений и. открытий

Опубликовано 070581 . Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 070581 (53) УДК б81 ° 183..123 (088. 8) Г "---1

В.И;Лозинский, A.È.Ãàìçàçàäå, C.Â.Poãîæèí,j

B.A.ÄàâàHêîâ и М.П.Цюрупа

- ° р 3„. м

О:т ° ", . тт;

* Ф тЗ

Ордена Ленина институт елементссрганическнк. 1-ук соединений AH СССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СШИТЫЕ ГЕЛИ HA ОСНОВЕ ХИТОЗАНА

Известны сшитые гели на.основе хктозана, которые образуются, например, при деацилировании предварительно сшитого хитина (2) .

Целью изобретения является получение новых сшитых гелей на основе хитозана о повышенной стабильностью в широком диапазоне рН, приготовляемых в виде сферических гранул и используеьых в качестве хроматографических сорбентов.

Недостатками перечисленных носи телей является неправильная форма В соответствии с предлагаемьй частиц. Кроме того, способы их полу- 3() изобретением укаэанная цель достигаИзобретение относится,к химии высокомолекулярных соединений, конкретно к сшитым гелям на основе хитозана., 5

Сшитые гели на основе хитоэана или на основе, его производных находят применение в качестве носителей для различных видов хроматографии (ионообменной, хелатной, биоспеци- 1р фической и др.) и для иммобилизации биомоЛекул (1).

Известны также гели на основе хитозана, получаемые сшиванием его в растворе диальдегидами с последующим восстановлением боргидридом натрия (3) . Полученный блок геля подвергают дроблению на небольшие кусочки для получения хроматографичес25 ких носителей. чения многостадийны. Дробленный материал, имеющий неправильную форму гранул, не является оптимальным в качестве хроматографического сорбента, -так как не позволяет обеспечивать равномерное сопротивление потоку жидкости в колонке с таким сорбентом, а это сказывается на эффективности хроматографического процесса в целом, снижает его разрешающую способность.

Кроме того, в сухом виде частицы неправильной формы сильнее электриэуются (иежелательное накапливание статического электричества) и сильнее подвержены абразивному износу во время таких операций, как пересыпание, фасование, эатаривание и т.д., что ведет к потере продукта.

827492 ется новой структурой сшитых гелей на основе хитоэана общей формуле сн, o)i )()(2

2

В (CH (I

10 ((20)(382

CONH A(.„NHCO CONH Ar-NHCO

СНСНОй-ЛЕ„-CHOHCH -.

CH@CHOHCHg-CH CHOl- О-Alk-OСНОНСН -СН СНОН-О-Л— где R

О-СНОНСН,—

0 0

0 0

К- А 0 0 — А)к—

0 0 д2 — алкилен состава Cg-Qt

Ar — арилен, отвечающий одной иэ формул

С6 H4-, Сь Н (CHy) -С6 Н4-СН

С6 Н4 —, -С6 Н 4-С6 Н4 «C6 Н4

C (CH ) g -Cy Hg -, u получаемых в одну стадию сразу в виде сферических гранул.

30

Сферически гранулированные сшитые гели на основе хитоэана укаэанной выше общей формулы получают путем сшивания хитозана или его соли в водном или водно-органическом раст° воре с помощью бифункционального агента при одновременном диспергировании в среде не смешивающейся с раствором полимера жидкости при О100ОС в течение 0 5-24 ч.

В качестве бифункциональных агентов используют соединения общей фор- 45 мулы Х-М„-Y- и Х-Ar-7, где МК и Ar имеют вышеприведенные значения, Х и Y представляют собой дииэоцианаты (алифатические и ароматические), бисэпоксиды (алифатические и аромати- Щ ческие), эпигалоидгидрины, диглицидные эфиры (алифатические и ароматические), бис-малеимиды (алифатические и ароматические), ди-оксисукцини-. мидные эфиры дикарбОновых кислот (алифатических и ароматических) > дикар- боновые кислоты (алифатические и ароматические) с водорастворимыми карбодиимидами.

В качестве дисперсионной среды ис- 49 пользуют различные масла (вазелиновое, трансформаторное, растительное и др.) или кремнийорганические жидкости (например, полисилоксановые жидкости) . 4$

Реакции поперечной сшивки проводят при значениях рН, обеспечивающих присутствие хитоэана или его соли в растворенном состоянии, причем возможно применение добавок, изменяющих реологические свойства раствора полимера, например солей или хаотропных агентов. Бифункциональный сшивающий агент вводят в раствор полимера либо непосредственно, либо в смешивающемся с водой органическом растворителе, например диметилформамиде, диоксане, диметилсульфоксиде и др.

Температура процесса определяется реакционной способностью конкретного бифункционального агента. Ограничения накладываются температурами кипения используемых жидкостей.

Степень сшивки полимера в зависимости от назначения сорбента может находится в-широких пределах : от долей до 100% по отношению к количеству аминогрупп хитозана (в молях .

Ниже приводятся примеры конкрет-. ных сферически гранулированных сшитых гелей на основе хитозана.

П р е р ы 1-20. Готовят раст- вор хитозана в водной кислоте (примеры 1, 7-9, 11-14, 16, 18, 20, таблица) или раствор соли хитоэана в воде (примеры 2,3,5,10,15,17,.19, таблица) или водной кислоте (примеры 4-6, табл.1), к которому добавляют бифункциональный агент (примеры 1-3,7-13, таблица), или его раствор в смешивающемся с водой органическом растворителе (примеры 4-6, 14-20, таблица) н тщательно переме.шивают реакционную массу. Гомогенизированну:о реакционную смесь при перемешивании вводят в дисперсионную среду и перемешивают дисперсию в течение 0,5-24 ч при 0-100 С, Полученные гранулы отфильтровывают, промывают и сушат. Конкретные усло вия реакции, а также тип сшивающего агента приведены в таблице.

Эффективность применения предлагаемых сферически гранулированных сшитых гелей на основе хитозана в качестве хроматографических сорбентов подтверждается на примерах разделения смесей нуклеотидов, очистки белка и полисахарида.

A. Разделение смеси нуклеотидов на колонке со сферически гранулированным сшитым гелем на основе хито-. зана..

На колонку (5>80 мм) с сорбентом (см..таблицу) в HCl-форме наносят

18,0 OE смеси нуклеотидов : гуаноэин-фосфата, уридин-фосфата и цитидин-фосфата. Колонку промывают .водой (20 мл), а затем линейным градиентом от 0 до О, 1 í ° HC1 (pH 1), регистрируя выход продуктов с колонки при 254 нм. Наблюдают выход трех неперекрывающихся пиков : 1(6,8 ОЕ) 827492

11 (6, 6 OE) и 111 (4, 4 ОЕ) . УФ-спектры позволяют идентифицировать вещества пиков : 1 — цитидин-фосфат, 11 гуанозин-фосфат, 111 — урндин-фосфат.

Б. Освобождение эдестина от хлорогеновой кислоты.

На колонку (10х100 мм) с сорбентом (пример 4, таблица), уравновешенным буфером : 0,01 М На-фосфат-1, ОИ мочевина (рН 8,1) наносят раствор препарата эдестина, выделенного иэ конопли и содержащего в качестве трудноотделимой примеси хлорогеновую кислоту. Количество белка, нанесенного на колонку, по данным аминокислотного анализа, составляет

5,0 мг. Колонку промывают исходным буфером (25 мл), а затем градиентом

NaCe от 0 до 2 М на фоне исходного буфера, регистрируя выход продуктов с колонки при 280 нм. Наблюдают посI ледовательный выход двух неперекрывающихся пиков 1 и 11. Выход белка (пик 1), освобожденного от хлорогеновой кислоты (пик М ), составляет

4,8 мг. Его УФ-спектр показывает

5 отсутствие примеси.

В, Очистка декстрана от примеси фенола.

На колонку (15x480 мм) с сорбентом (пример 18, таблица) HCC-форма © наносят раствор декстрана Т=2000 (Pharmacia Швеция /, загрязненного в ходе экспериментальной работы, фенолом. Промывают колонку 0,01 н.

НС6 (рН 2) со скоростью 10 мл/ч,,регистрируя выход продуктов с колонки. при 206 нм. В объеме от 13 до 19 мл элюируется декстран, а в объеме от 52 до 59 мг — фенол. Декстран, находящийся в растворе, извлекают лиофильной сушкой. Выход 47 мг.

827492

3 I

1 1

1 1

1 I

I I

1 1

1<3

1 I 1 л с Л tO с

O IO н IO

4 ) с

C) л ("Ъ с

M л

1 о ай

vv хо

1У

Ц М

os! о х д

3» оо

IlI 0 их о

A хо о

v 33

3 е

I 1

l I

1 I

I Ф ох 3!

V !3;

1

1 ! !

IL 1

Я Х э э

А э х

333 Q g

CI в с с ф Ч Icl а с

О е с

РЪ

I OV

Е Ра

Д g c

Я 3 й

1 I

1 1

I 1

I I

I I

I I

1 I

I I

1 3

О

О н

О

СЧ

CI

О!

CO о о

3 eII1

el)

II1 Х цхэ

0 3»

eg33e

Х ЬЗЕ

О 620

ыа"5

О с

C) л

О с

О а

О с

43Ъ

Ф Ъ ь с

9 !

I I

I I

1 .l

1 1

О с

4Ч о о

I °

I !с I

I I

1 1

I I

I I Я

I 1 U о

l 1

3 I

1 I

1 !

I I

l 1 с

I I 1

3ХВО

l Оа,а

lan! а

I Ю о а«

Э Х эЭо ака

C) с (Ъ

О с

СЧ

I I

I 1

1 1 ! 1

I 1

I СЧ 1

3 I ! I

I I ю

Д о

3 х х

Ю

I с

3

Ф

I

1

I

I ч

:щ х3, I 3е Ц

g3 ve

1 04Б

Х1

3; l eß.e

Э I t6 g IIII

I М а

1

1

l 4g

I 5>0

1 Я3

IlI Э

III Зо

I Щ

3 Х@

1 (al

3ео

3 Х3о

3ОЭ

1 Х

1 tf Х

I М ! х х

Я Э

I Х 4

1 333 Э

I 1 3 III оо

I ! I

3 I

1 1

I I

1 1

1 3

1 I

I 1

3 1

I I

I I

1 I

l 1

) I

I I

1 I

lA чР СЧ СЧ с с с с

IA ° 4 ф О

Ю СП СЪ 3 о э

3 05 а ее о

VZ 33O

1 Х ИФ о ру

C) ЕИ а с О с с Ig с

4Ч Ч < !

О ф О О

Ch Ф Ф СО

О О Е О с с с. с

О О 3Ч О

Ю РЪ Ъ 4Ч

О О. ЦЪ с с с о ul

<Ч ЕЕ

3г

1 о э ей о оо

333 33 О о ом о оо в5 цх

I1I I1I O III

333 g И III!. сф

Ц е .ц р еч Ю

827492

In

М

Ю

М

CV ф\

Ф

) 1О

М

° Ф

) б а н н ао л

° Ь Ъ о а Ф

Р1

М Ф

«4

О1

ОЭ Ъ E

Ю е! о х м

eI

vo

)3 0 о м

Х к ое

3 о

X A ф н о о

)! 0

Ц о ОО

0 ® ро о 4 х

g (:о

)() Ц

no

Ф Ф

IO Е

I

1

1

CO

I

I ок и

Ц IC

О !1

))I

1 I б 1

I I

I I

I I

I I

t ) 1

I l !

3

I

I

° 1

I Ю

1 I о

% е

СЧ

% ь

)Я е о

Ю ю о (Ч «ч

Ф cl ь

ОО

М Ct

Ю

О

Ь

Ю л о

Ю

Efl

D с

Ю

Ю

Ю

С.> ч о. с о

Ю

Ю О

D с

6 ) Ю с

In ч

Ю с о е (О

Ю

ln

%Р ии О

I г

Т

:а

7%

:й,б

Оф с> ис

0 о

« ) Ю ч

)Ч

СО о

0 4)

Cs I3 X

Ло,й а ф в

0 н

8 н

g х о н

Фна

33, Cе

; ° I 1 g I I

101 1

4 1 1 ! 1 1

I )

@ 1 1

М О и 1 1

)11 I 1

Ц 1 1 о

ОД) 1 О . 3 3 1 ! 1

I 1 б — -1 !

1

1 ! 1

I 1

I I

I I

) 1

1 1

I 1 б — -3

I I

t 1

I . I (I

I )

1 I

1 I

I 1

1 1

I I

1 — 1

I 1

1 ! I

I 1

1 ) 1

I 1

I I

1 I

1 1

I I ! 1

t I

I 1

I 1

1 I

1 I

1 I

-1 I

It

I .I

1 I

1 1

1 1 ! 1

) I

1 I

)М

I I

l I ! I

1 м

1 о

L eQ щ н оо

Х0

0Х

1Р о 33

g t

t L о )) йй ))(о о о о ь

in. а л

827492

1

Oi

1

I

1

I

CO

I о

X s3I е н о о м о

1: 33

О 33 о

% О о о

CO м

4Ч

Ф-4

1 а !

1

1

3I

:а о

4ИЭ о

» о

1

Ц I б Хж ов <6

03m

Й З й.

Ю

С7

ы

З

»

СР

CO

В3»

1 .Д

3333 -& е4

3З

ДИ3

ЦЪ

1,!

Ol с о ф » 1

I

3

I в

1 3

1

О !

° Ф

СЧ

3, 3

I о

I

I б

1 о 1 с а О 1

I

1

1 о

Фэ бзб

%Ф !

«33

33

В

Рйб

I

I о ъ

СМ

1

1 бб I

Ю 1

Ю I

О н

Й 1

I

1 о

827492

14 где R

0 0

)4 Ю(-М

0 0

N- А«.-й

0 .0

«О

20 сн,он

0 НН1 — Q 0Н 0-1 ОН 0- ° "

НН СН ОН

«цн сн он

0... «() о 0Н О-..

30 сн Он Ч «(1, Составитель В.Мкртычан

Техред:М. Рейвес Корректор С. Щомак

Редактор П.Горькова

Заказ 5719/36 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из приведенных прймеров, сшитые гели на основе. хитоэана, полученные согласно предлагаемому изобретению, названные авторами ХИТОIf

ГЕЛИ, обладают следующими положительными качествами

1) они химически устойчивы в широком диапазоне рН (от 0 до 14);

2) хорошо набухают в водной среде, что создает благоприятные условия проникновения макромолекул в поры геля «

3) сферическая форма гранул обеспечивает равномерные потоки жидкой фазы через колонки с этими сорбентами, а в сухом виде абразивный износ частиц минимален;

4) широкий ассортимент сшивающих группировок позволяет выбрать наиболее подходящую химическую структуру матрицы геля для решения конкретных задач по хроматографическому разделению веществ.

Формула изобретения

Сшитые гели на основе хитоэана общей формулы — CONH-М k-и««СО-, -СОН««-ArWC0-, -СН1СНОй-АЕ) -СНОНСН.

-СН1СйОН-Аг-СНОНСН -, -«СН СНОНСН -, -СН СНОН0-АЕ k«0-CHOHCH 1-, . -СН1 СНОНО-Аго-CHORCHgA8k — алкилен состава С вЂ” С

«1"

Ar — арилен, отвечающий одной иэ формул

C6H4 C6 Н3 (СНз) < С4 Н4

СН1 С Н4 « Сь Н4 Сб «

С6 Н4-С (СН )1 -С Н4-ю в качестве сферически гранулированных хроматографических сорбентов

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Плиско E.À. и др. Хитин и его химические превращения. Успехи хи.мии, 1977, т.46, «« 8, с. 1470.

2. Патент Японии 9 39322, кл. 13(9) F 1, опублик. 1971 (Chem

abstr, т.76, 100682 m).

3. Masri M. Химическая модификация нерастворимых полимеров «1ля некоторых целей, РоГутпег Prepr., 1975, т.lб, ° М 2, с.70 (прототип).