способ получения фосфата полигексаметиленгуанидина

Формула изобретения

Способ получения фосфата полигексаметиленгуанидина конденсацией карбоната гуанидина с гексаметилендиамином и последующей обработкой карбоната полигексаметиленгуанидина ортофосфорной кислотой, отличающийся тем, что стадию конденсации карбоната гуанидина и гексаметилендиамина проводят при 110 - 165^oС в среде растворителя, обладающего ограниченной растворимостью по отношению к полигексаметиленгуанидину и его карбонату.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к химии органических полимеров, в частности к синтезу дезинфицирующих средств на основе полиалкиленгуанидинов, и может быть использовано в хирургии и в других клинических дисциплинах, где возможно возникновение инфекции, в ветеринарии, для обеззараживания воды, для предохранения растительных материалов (древесины) от биоповреждений, а также в других отраслях народного хозяйства, где требуются биоцидные препараты.

Известен способ получения фосфата полигексаметиленгуанидина путем обработки раствора гидрохлорида полигексаметиленгуанидина в спирте этилатом натрия и последующей нейтрализации ортофосфорной кислотой (а.с. СССР N 944290, кл. C 07 C 129/12, А 61 K 31/155, 1986).

Недостатками этого способа являются образование большого количества сточных вод (содержащих соль и производные гуанидина), использование вспомогательных реагентов (этилат натрия) и, главное, - использование в качестве исходного вещества гидрохлорида полигексаметиленгуанидина, синтез которого сложен и связан с высокими энергозатратами (сплавление гидрохлорида гуанидина с гексаметилендиамином при температуре 180-240^oC (a.с. СССР N 1616898, кл. C 07 C 279/00, 1988).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфата полигексаметиленгуанидина сплавлением карбоната гуанидина с гексаметилендиамином с последующей обработкой карбоната полигексаметиленгуанидина ортофосфорной кислотой (патент РФ N 2039735, кл. C 07 C 279/02, 1995).

Недостатком этого способа является его низкая технологичность. Так, сплавление карбоната гуанидина с гексаметилендиамином приводит к образованию карбоната полигексаметиленгуанидина, представляющего собой твердую светло-желтую пенообразную смолу, заполняющую почти весь реактор (колбу). В связи с этим возникает необходимость разборки реактора и ручного удаления продукта. Большие технологические затруднения возникают и при проведении второй стадии процесса, когда осуществляется взаимодействие большого количества твердого карбоната полигексаметиленгуанидина (170 г) с малым количеством жидкости (34 мл ортофосфорной кислоты). Здесь для обеспечения полноты протекания реакции необходимо тщательное и достаточно длительное перетирание реакционной массы, что требует специального оборудования.

Кроме того, недостатком способа является то, что получающийся по нему фосфат полигексаметиленгуанидина обладает недостаточно высокой бактериостатической активностью.

Технической задачей данного изобретения является создание технологичного способа получения фосфата полигексаметиленгуанидина и повышение его бактериостатической активности.

Эта техническая задача решается тем, что взаимодействие гексаметилендиамина и карбоната гуанидина ведут при температуре 110-165^oC в присутствии органического растворителя (предпочтительно ароматического углеводорода), обладающего ограниченной растворимостью по отношению к полигексаметиленгуанидину и его карбонату.

Введение растворителя с ограниченной растворяющей способностью позволяет получать карбонат полигексаметиленгуанидина в виде достаточно подвижной смолы белого цвета, которая отделяется от растворителя или сливанием ее из реактора, или удалением растворителя (например, через трубу передавливания). Существенно упрощается и стадия перевода карбоната полигексаметиленгуанидина в его фосфат, поскольку в этом случае процесс проводится между двумя жидкостями.

Осуществление реакции в присутствии растворителя с ограниченной растворяющей способностью позволяет изменить молекулярно-весовое распределение образующегося полимера, поскольку низкомолекулярные продукты конденсации, обладая более высокой растворимостью, остаются в растворе. Такое изменение молекулярно-весового распределения ведет к повышению бактериостатической активности продукта.

Кроме того, поскольку в предлагаемом способе процесс конденсации идет под слоем растворителя, продукт реакции защищается от окисления в результате контакта с кислородом воздуха. В результате этого повышается чистота продукта, о чем, в частности, свидетельствует цвет получаемого карбоната полигексаметиленгуанидина (светло-желтый по способу прототипу, и белый по предлагаемому способу).

Отделенный от продукта раствор олигомеров и непрореагировавших исходных без какой-либо дополнительной обработки может быть повторно использован в новом цикле синтеза карбоната полигексаметиленгуанидина.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1. В стеклянную колбу объемом 0,5 л, снабженную обратным холодильником и мешалкой, помещают 9,0 г (0,05 моль) карбоната гуанидина, 11,6 г (0,1 моль) гексаметилендиамина и 100 мл метаксилола. Смесь нагревают при кипении (температура в колбе 138-139^oC) и перемешивании до прекращения выделения аммиака. Реакционную смесь охлаждают, растворитель отделяют от смолы декантацией. В колбу добавляют 100 мл этилового спирта, а затем при перемешивании добавляют 11,5 г (0,1 моль) 85%-ной ортофосфорной кислоты. Выпавший белый осадок фосфата полигексаметиленгуанидина отделяют декантацией, промывают спиртом и эфиром и сушат в вакууме при 40-50^oC.

Выход 23,2 г (81%).

Найдено, %: C 30,45; H 7,17; N 17,36; P 14,01

Вычислено, %: C 31,38; H 7,33; N 16,99; P 14,45

Относительная вязкость при 20^oC для 20%-ного водного раствора 3,34.

Полученный полимер имеет среднечисловую молекулярную массу (M_n) - 11400 и среднемассовую молекулярную массу (M_w) - 21200. Его молекулярно-массовое распределение характеризуется величиной M_w/M_n=1,86.

Пример 2. Аналогично примеру 1 из 9,0 г (0,05 моль) карбоната гуанидина, 11,6 г (0,1 моль) гексаметилендиамина в 100 мл толуола (температура в колбе 108-110^oC) с последующей обработкой 11,5 г (0,1 моль) 85%-ной ортофосфорной кислоты в 100 мл этилового спирта получают 21,1 г (77%) фосфата полигексаметиленгуанидина.

Относительная вязкость при 20^oC для 20%-ного водного раствора 3,87.

Пример 3. Аналогично примеру 1 из 9,0 г (0,05 моль) карбоната гуанидина, 11,6 г (0,1 моль) гексаметилендиамина в 100 мл мезитилена (температура в колбе 163-165^oC) с последующей обработкой 11,5 г (0,1 моль) 85%-ной ортофосфорной кислоты в 100 мл этилового спирта получают 24,4 г (85%) фосфата полигексаметиленгуанидина.

Относительная вязкость при 20^oC для 20%-ного водного раствора 2,96.

Пример 4. Аналогично примеру 1 9,0 г (0,05 моль) карбоната гуанидина, 11,6 г (0,1 моль) гексаметилендиамина кипятят в ~94 мл растворителя, декантированного в примере 1. Последующей обработкой 11,5 г (0,1 моль) 85%-ной ортофосфорной кислоты в 100 мл этилового спирта получают 25,8 г (90%) фосфата полигексаметиленгуанидина.

Относительная вязкость при 20^oC для 20%-ного водного раствора 3,06.

Пример 5. Синтез осуществлен по методике прототипа сплавлением карбоната гуанидина с гексаметилендиамином. Полученный полимер имеет среднечисловую молекулярную массу (M_n) - 12300 и среднемассовую молекулярную массу (M_w) - 24200. Его молекулярно-массовое распределение характеризуется величиной M_w/M_n=1,97.

Таким образом, полимер, полученный по предлагаемому способу, имеет менее широкое молекулярно-массовое распределение, чем полимер, получаемый по способу-прототипу.

Бактериостатические свойства синтезированного фосфата полигексаметиленгуанидина определялись по известным методикам. Результаты исследований приведены в таблице.

Из таблицы видно, что фосфат полигексаметиленгуанидина, полученный по предлагаемому способу, по силе антимикробного действия более эффективен или проявляет сопоставимую активность по сравнению с фосфатом полигексаметиленгуанидина, полученным известным способом.

Таким образом, предложенный способ по сравнению с прототипом обладает новыми свойствами, обеспечивающими положительный эффект, заключающийся в упрощении технологии, экологической безопасности (отсутствие стоков и вредных выбросов), а также повышении чистоты и биологической активности фосфата полигексаметиленгуанидина.