2 5 2 9 5 3 42 5 2 9 5 3 4
Vynález sa týká spósobu přípravy sieťo-vanej práškovej celulózy obsahujúcej kvar-térne amóniové skupiny.The invention relates to a process for the preparation of cross-linked powdered cellulose containing quaternary ammonium groups.
Jednou zo známých spósobov přípravy po-lysacharidov s obsahom kvartérnych amó-niových skupin je metoda, pri ktorej sa napolysacharid působí v alkalickom prostře-dí zmesou trietylamínu, resp. trietanolamínus epichlórhydrínom (2-chlórometyloxirán)v molárnom pomere 3 : 1 podl’a US patentu3 464 781, pri ktorom postupe sa přítomnýmepichlórhydrínom polysacharid súčasne sie-ťuje. Nevýhodou tohto postupu je, že pou-žívá poměrně vysoká reakčnú teplotu, priktorej dochádza i k nežiaducim degradač-ným reakciám polysacharidu. Ďalšou nevý-hodou tohto postupu je, že účinnost hlavnejreakcie, ktorou sa zavádza kvartérna amó-niová skupina na makromolekulu polysacha-ridu je poměrně nízká a nepřesahuje spra-vidla úroveň 10 % hmot., a preto je nutnépracovat s velkým prebytkom zmesi epi-chlórhydrínu s trietylamínom, resp. trieta-nolamínom. Ďalšou a nie zanedbatelnou ne-výhodou známého postupu je, že vyžadujevysoké nároky na chladenie reakčnej zmesi,nakolko reakcia je vysoko exotermická apri nedostatočnom odvode tepla móže sacelý obsah reaktora znehodnotit. Zistili sme,že uvedené nedostatky sa dajú eliminovatvhodnou volbou reakčných parametrov a-ko teploty, molárnych pomerov reagujú-cich zložiek a hlavně tým, že alkylačné zlož-ky sa nechajú s celulózou reagovat postup-né za samovolného pomalého zvyšovaniateploty, pričom přednostně v prvých fá-zach reakcie prebieha sieťovacia reakciacelulózy s epichlórhydrínom, čo zvyšuje re-aktivitu celulózového polyméru ku násled-nej alkylačnej reakcii, čím sa podstatné zvy-šuje účinnost alkylačnej reakcie pri získa-ní produktu s velmi dobrými Teologickýmivlastnosťami pri práci v koloně.One known method for preparing quaternary ammonium-containing polysaccharides is the method wherein the polysaccharide is treated in an alkaline medium with a triethylamine mixture, respectively. triethanolamine with epichlorohydrin (2-chloromethyloxirane) in a molar ratio of 3: 1 according to U.S. Pat. No. 3,464,781, wherein the polysaccharide is simultaneously crosslinked with the present epichlorohydrin. The disadvantage of this process is that it uses a relatively high reaction temperature, and undesirable degradation reactions of the polysaccharide occur. Another disadvantage of this process is that the efficiency of the main reaction by which the quaternary ammonium group is introduced on the polysaccharide macromolecule is relatively low and does not exceed the normal level of 10% by weight, and therefore it is necessary to work with a large excess of epi-chlorohydrin mixture with triethylamine, respectively. triethylamine. Another and not negligible advantage of the known process is that it requires high cooling requirements for the reaction mixture, since the reaction is highly exothermic and, in the absence of heat removal, can deplete the reactor contents. We have found that the aforementioned drawbacks can be eliminated by the appropriate choice of reaction parameters as to temperature, molar ratios of the reactants, and in particular that the alkylating components are allowed to react with the cellulose progressively under spontaneously slow increase in temperature, preferably in the first phase. cross-linking reaction of the cellulose with epichlorohydrin takes place in the reaction, which increases the re-activity of the cellulose polymer to the subsequent alkylation reaction, thereby substantially enhancing the efficiency of the alkylation reaction to obtain a product with very good column properties.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že vprvom stupni mikrokryštalická ce’ulóza spolymeračným stupňom 90 až 210 s velkos-ťou častíc 60 až 250 ,um sa aktivuje s 0,75až 1,0 násobným množstvom roztoku hydro-xidu sodného o koncentrácii 30 až 40 % hm.po dobu 1 hodiny pri teploté 15 až 25 °C,načo v druhom stupni sa aktivovaná celu-lóza alkyluje zmesou epichlórhydrínu a tri-etanolamínu v hmotnostnom pomere 2 : 1v množstve 70 až 80 % hmot. na hmotnostsuchej celulózy pri teplote 50 až 60 °C podobu 2 až 4 hodin, v treťom stupni sa reakč-ná zmes zriedi studenou vodou a zneutrali-zuje sa nezreagovaný hydroxid sodný s ky-selinou octovou, odsaje sa na filtri a premy-je destilovanou vodou, nakoniec sa produktna filtri preleje roztokom octanu sodnéhoo koncentrácii 3 mol . 1_1, odsaje sa a vysu-ší pri teplote do 60 °C.The invention is based on the fact that in the first stage microcrystalline cellulose with a polymerization degree of 90 to 210 with a particle size of 60 to 250 µm is activated with 0.75 to 1.0 times the amount of sodium hydroxide solution of 30 to 40% wt. for 1 hour at 15-25 ° C, and in the second step, the activated cellulose is alkylated with a mixture of epichlorohydrin and triethanolamine in a weight ratio of 2: 1 in an amount of 70 to 80% by weight. for dry cellulose at 50 to 60 ° C for 2 to 4 hours, in the third stage the reaction mixture is diluted with cold water and unreacted sodium hydroxide with acetic acid is neutralized, filtered off with suction and washed with distilled water. with water, finally the product filter is passed through a solution of sodium acetate at a concentration of 3 mol. 11, aspirated and dried at up to 60 ° C.
Keďže výsledný produkt predmetu vyná-lezu sa uplatní najmá v jednorázových kli-nických diagnostických testoch založenýchna ionexovej kolonovej chromatografii je účelné ako východziu celulózu použit mik-rokryštalickú celulózu sieťovanú s epichlór-hydrínom s vetkosťou častíc od 60 až 250μΐη. Optimálna koncentrácia hydroxidu sod-ného je 40 % hmot., pri použití hydroxidusodného o nižšej koncentrácii je účinnostalkylačnej reakcie nižšia. Optimálna reakč-ná teplota je v rozirtedzí 50 až 60 °C po do-bu 2 až 4 hodiny. Je však výhodné reakčnúteplotu po přidaní alkylačného reagentuzvyšovat samočinné bez zahrievania počas 2hodin. Náhle zvyšovanie teploty po přida-ní alkylačného reagenta znižuje účinnosthlavnej alkylačnej reakcie. Je výhodné neu-tralizovat vol'ný hydroxid sodný kyselinouoctovou, pretože hotový produkt sa předpoužitím má cyklovat roztokom octanu sod-ného. Výsledný produkt má výmennú kapa-citu 400 až 600 mmol . g "1, čo je úplné do-statočné pre jednorázové použltie v diag-nostických kolonách. Výhodou navrhovaného sposobu přípravypráškovej celulózy obsahujúci kvartér-ne amóniové skupiny je, že umožňuje pod-statnou mierou zvýšit účinnost hlavnej al-kylačnej reakcie, dovotuje pracovat pri niž-šej reakčnej teplote, výsledný reakčný pro-dukt má velmi dobré reologické vlastnostipre prácu v kolonách a umožňuje dosaho-vat podstatné vyššie výtažky hotového pro-duktu na póvodnú mikrokryštalickú celu-lózu. Příklad 1 K 40 kg mikrokryštalickej celulózy o po-lymeračnom stupni 90 s velkosťou častíc60 až 250 («m a sypnou hmotnostou 200 g .. kJ sa za miešania v suchom reaktore při-dává postupné 30 litrov vodného roztokuhydroxidu sodného o koncentrácii 40 %hmot. v priebehu 15 minút a nechá sa celu-lóza aktivovat 1 hodinu pri teplote 15 °C. Poaktivácii sa do reaktora postupné přidává vpriebehu 15 minút 20 litrov epichlórhydrí-nu a 10 litrov trietanolamínu a r-eakčnázmes sa nechá reagovat pri samočinné stú-pajúcej teplote až na 50 °C, čo trvá asi 2 ho-diny a pri konečnej teplote 50 °C sa necháreagovat ešte 4 hodiny. Potom sa reakčnázmes zaleje vodou o teplote 20 °C, nezreago-vaný hydroxid sodný sa neutralizuje s kon-centrovanou kyselinou octovou a hotovýprodukt sa odfiltruje na filtri, premyje des-tilovanou vodou až do negatívnej reakciepremývacej vody na chloridy. Nakoniec samokrý produkt na filtri preleje roztokomoctanu sodného o koncentrácii 3 mol .,1-1,dobré sa odsaje a vysuší pri teplote do 6Ó °C.Vysušený produkt sa presituje cez šitá spriemerom ok 60 μΐη a 250 μηι. Výťažoksprávnej frakcie o velkosti častíc od 60 do250 «m bol 41 kg pri výmennej kapacitě600 mmol . g_1 a napúčacom objeme vo vo-dě 4,5 ml . g-1 pri velmi dobrých tokovýchvlastnostiach pri práci v koloně.Since the resulting product of the present invention is particularly useful in single-use clinical diagnostic tests based on ion exchange column chromatography, it is expedient to use microcrystalline cellulose crosslinked with epichlorohydrin with a particle size of from 60 to 250 microns as the starting cellulose. The optimum concentration of sodium hydroxide is 40% by weight, and the lowering concentration of the sodium hydroxide is lower. The optimum reaction temperature is 50 to 60 ° C for 2 to 4 hours. However, it is preferred to increase the reaction temperature after addition of the alkylating reagent without heating for 2 hours. A sudden increase in temperature after addition of the alkylating reagent reduces the effectiveness of the major alkylation reaction. It is preferable not to neutralize the free sodium hydroxide with acetic acid since the pre-applied product is to be cycled with a sodium acetate solution. The resulting product has an exchange capacity of 400 to 600 mmol. The advantage of the proposed method of preparing powdered cellulose containing quaternary ammonium groups is that it allows to substantially increase the efficiency of the main alkylation reaction, thereby making it easier to work at a lower rate. The higher reaction temperature, the resulting reaction product has very good rheological properties in column work and allows substantial higher yields of the finished product to be obtained on the aqueous microcrystalline cellulose Example 1 To 40 kg of microcrystalline cellulose having a polymerization degree of 90 30 liters of an aqueous solution of sodium hydroxide of 40% by weight are added in succession under stirring in a dry reactor with a particle size of 60 to 250 .mu.m (200 g). temperature of 15 DEG C. 20 liters of epichlorohydrin are gradually added to the reactor over the course of 15 minutes. and 10 liters of triethanolamine and reactant are reacted at an automatic temperature of up to 50 ° C for about 2 hours and not reacted for a further 4 hours at a final temperature of 50 ° C. The reaction mixture is quenched with water at 20 ° C, the unreacted sodium hydroxide is neutralized with concentrated acetic acid, and the finished product is filtered off on the filter, washed with distilled water until the wash water reacts to chlorides. Finally, the self-filtering product is poured over a 3 mol / L sodium acetate solution, 1-1, suction filtered and dried at a temperature of up to 6 ° C. The dried product is sieved through a 60 µm diameter and 250 µm diameter sewn. The yield of the correct fraction having a particle size of 60 to 250 µm was 41 kg at a exchange capacity of 600 mmol. g_1 and a swelling volume of 4.5 ml. g-1 with very good flow properties when working in a column.