DD268357A3 - Verfahren zur herstellung von hydrolysierenden polykationischen verbindungen - Google Patents
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Polyesteraminen beschrieben, in dem ueber Kondensation von niedermolekularen Verbindungen der allgemeinen FormelHO (NXn)1 COORhydrolysierende polykationische Polyesteramine erhalten werden, die im p H-Bereich 7 in Wasser quellen und/oder sich loesen. Ziel der Erfindung ist es, ein neues und zugleich einfaches Verfahren zur Herstellung von hydrolysierenden polykationischen Polyesteraminen zu entwickeln, die Bedeutung als Flockungsmittel fuer die Abwasserreinigung, fuer Biotechnologien, fuer die Symplex- und Membranchemie sowie fuer die Kationisierung von Materialien besitzen.
Description
H 4- O - CH - GH R1 R2
- Ab » B0 - Ad - (CH2), £ CH - CH^ COOR,
/(0H2)
J;>-(«vmy<
<CH2>k
| R1/R2 | ... |
| R3»R4 | ... |
| R5... | |
| Rs/R7 | ... |
| R8; R9 | ... |
| a... | |
| b,c,d | ,f,i,o... |
| e,g,h | , m, n,x |
-H; Alkyl; Hydroxyalkyl
-H; Alkyl;-Cx-CN;-Cx-COOR5
-H; Alkyl; Phenyl; Hydroxyalkyl
-Alkyl; Allyl; Hydroxyalkyl; -Cx-COOR6; -Cx-Phenyl; -Cx-Ary!
-Cx-NR8R9
-Alkyl; Allyl
1bis 5
OodeM
0bis5 k,l... 0,2bis4;wennk = 0
dann I ^O Cx... AlkylenmitxCH2-Einheiten
3. Vorfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die N-(2-Hydroxya!kyl)-Aminosäuren oder deren Esterderivate auf Kondensationstemperaturen bis 2900C, vorzugsweise bis 2600C, unter Sauerstoffau'jschluß und bei vermindertem Druck erwärmt, zu Homo-, Co- oder Terpolymeren mit einem definierten Verzweigungsgrad kondensiert und als Festprodukt eliminiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als N-(2-Hydroxyalkyl)-Aminosäuren oder deren Este! d jrivate oder als Hydrolyseprodukte der N-(2-Hydroxyalkyl)-Aminosäuren oder deren Esterderivate in Wasser lösliche Verbindungen verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesteramine mit äquivalenten Mengen Säure in Wasser gelöst werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesteramine nach an sich bekannten Verfahren zu entsprechender: Ammoniumsalzen umgesetzt werden.
Die Erfindung betriff! ein Verfahren zur Herstellung vor( hydrolysierenden polykationischen Verbindungen, die als Flockungsmittel in weiten Bereichen der Volkswirtschaft, insbesondere jedoch für Biotechnologien, aber auch zur Klärung von Abwässern und bei der Papierherstellung sowie als Komponenten zur Membran- oder Symplexbildung, geeignet sind.
Es ist bekannt, Polyamidamine, substituierte Poly- und Copolyacrylester, Poly· und Copolyacrylamid-Verblndungen, Polyalkylenimine und Polydimethyldiallylammoniumchloride als Flockungsmittel usw. einzusetzen (Polyelectrolytes for Water and Waste Water Treatment, USA, CRC-Press, 1981). Diese Substanzen stellen permanente, hydrolytisch schwer abbaubare, polykationische Polymere dar, die si-.h im Laufe der Zeit in der Natur anreichern und zumeist stark fischtoxisch sind, wenn sie in Abwässern zur Flockung eingesetzt werden und so in die Gewässer gelangen.
Zur eioeiweißf lockung sind sir zwar i.ehr gut geeignet, führen jedoch beim Verfüttern des geflockten Bioeiweißes an Tiere zu Störungen im Magen-Darm-Trakt.
Gemäß der CH-PS 606133 werden Pendant-Typ-Polykationen als Retentionsrrittel u.a. bei der Klärung und Reinigung von Abwässern beschrieben, bei denen die kationische Ladung als Seitenkette an di m biologisch nicht abbaubaren Copolyacrylamid als Grundpolymer hängt. Mit der Abspaltung der biologisch abbaubaren Fragmente verliert das Polykation unter Erhalt der Rückgratketto seine Eigenschaften.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, polykationische Polymere zu entwickeln, die im wäßrigen Miliou nach dem Einsatz hydrolytisch abbauen, d.h. ihre Polykationwirkung verlieren und leicht zu kaum oder nicht toxischen Stoffen hydrolysieren.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Einsatz geeigneterer Ausgangsstoffe eine neue Klasse von Polykatipnen zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß tertiäre N-(2-Hydroxyalkyl)-substituierte Aminosäuren und/oder deren Esterderivate der allgemeinen Formel
HO-(NX)n*,-COOR
nach an sich bekannten Umesterungs- und/oder Kondensationsreaktionen zu Polyesteraminen umgasetzt werden. Als N-(2-HydroxyalkyD-Aminosäuren oder deren Esterderivate werden eingesetzt die Verbindungen
H {θ -OH - CH }a Ab - Bc - Ad - (Ott,),, £ OH - OH^- COOR5 R1 R2 R3 R4
mit A.·. -J-N - (CH-.)J—f n)
L ι * Λ V! i
B.,
| R,, R2... | -H; Alkyl; Hydroxyalkyl |
| Ra, R4... | -H; Alkyl; -Cx-CN; -Cx-COOR6 |
| R6... | -H; Alkyl; Phenyl; Hydroxyalkyl |
| Re, R7... | -Alkyl; Allyl; Hydroxyalkyl; -Cx-COOR6; -Cx-Phenyl; -Cx-Aryl |
| -Cx-NR8R9 | |
| Re/Re··· | -Alkyl; Allyl |
| a... | Ibis 5 |
| b,c,d,f,i,o... | Ooder 1 |
| e,g,h,m,n,x,.. | O bis 5 |
| k,l... | 0,2bis4;wennk = 0 |
| dannl^O | |
| Cx... | Alkylen mit χ CH2-Einheiten |
Vorteilhaft ist es, die N-(2-Hydroxyalkyl)-Aminosäuren oder deren Esterderivate auf Kondensationstemperaturen bis 290°C, vorzugsweise bis 26O0C, unter Sauerstoffausschluß und bei vermindertem Druck zu erwärmen, zu Homo-, Co- oder Terpolyrreren mit einem definierten Verzwcigungsgrad zu kondensieren und als Festprodukt zu eliminieren. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Ausgangsstoffe oder deren Hydrolyseprodukte in Wasser löslich sind.
Die so erhaltenen :olykationischen Polyesteramin-Verbindungen sind in Substanz unter Wasserausschluß unbegrenzt lagerfähig, müssen jedoch vor dem Einsatz mit äc ivalenton Mengen Säure in Wasser in Lösung gebracht werden. Es können aber auch aus den hergestellten Polyesteramiden nach an sich bekannten Verfahren die entsprechenden Ammoniumsalze dargestellt, gelagert und ohne weitere Zusätze in wäßrigen Medien aufgelöst werden. Die Ausgangsstoffe sind leicht aus kommerziellen Chemikalien über nukleophile Substitution, nukleophile Addition o^er Alkoxylierungsreaktionen mit Epoxid jn synthetisierbar.
0,1 mol Produkt wird unter Rühren in oinem Reaktionsgef£ß unter Sauerstoffausschluß sowie Stickstoff-Begasung undgegebenenfalls unter Zugabe eines Umesterunpskatalysators langsam auf 220*C erwärmt und das entstehende flüchtige
erhöht. Die Kondensation ist beendet, wenn kein flüchtiges Produkt mehr entsteht.
a) N-Methyl-N-(2-hydroxyethyl)-e-aminocapronsäure
b) N-Methyl-N-(2-hydroxyethyl)-ß-amincpropansäure-methylester, (2-hydroxyethyl)-ester
c) N-Methyl-N-(2-hydroxyethyi)-ß-aminü-(a-methylpropansäure)-methylester
d) N-Methyl-N-(2-hydroxyethyl)-glycin
e) N,N-Di-(2-hydroxyethyl)-e-aminocapronsäure
f) N,N-Di-(2-hydroxyethyl)-ß-aminopropansäure-rnethylester-i2-hydroxyethyl)-ester
g) N,N-Di-(2-hydroxyethyl)-ß-amino-(a-methylpropansäure)-methylester h) N,N-Di-(2-hydroxyethyl)-glycin
i) N-Allyl-N-(2-hydroxyethyl)-ß-aminopropansäure-methylester-(2-hydroxyethyl)-ester
k) N-Allyl-N-(2-hydroxyethyl)-ß-amino-(a-rnethylpropansäure)-methylester
m) N-Allyl-N-(2-hydroxyethyl)-c-aminccapronsäure
n) Piperazi: o-N-(2-hydroxyethyl)-N'-proDansäure-methylester-(2-hydroxyethyl)-ester
o) Piperazino-N-(2hydroxyethyl)-N'-(a-methylpropansäure)-methylester
p) Piperazino-N-(2-hydroxyethyl)-N'-ethansäure sowie das Methylasterdei ivat
q) N-(2-hydroxyethyl)-amino-ß,ß'-dipropansäure-methylester-(2-hvdroxyethyl)-ester
r) N-(2-hydroAyethyl)-amino-ß,ß'-di(a-methylpropansäure-methylester
s) N-(2-hydroxyethyl)-amino-diethansäure sowie das Methylesterderivat
angeführten Substanzen hergestellt.
q) bis s) verzweigte bzw. vernetzte r rodukte auf. Die Produkte e) bis h) und q) bis s) können in der Co- und Terpolykondensationgegebenenfalls definiert als Verzweiger bzw. Vernetzer eingesetzt werden.
bis d) anstelle der N-Methyl- auch die N-(n-Butyl)-Derivate polykondensiert.
erhaltenen Produkte sind in Substanz stabil und hydrolysieren in wäßrigen Medien je nach entsprechenden Bedingungen unddurch die Wahl dar Ausgangsstoffe bedingten Struktur unter Spaltung der Hauptkette autokatalytisch und verlieren damit ihrepolykationische Wirkung und Toxizität. im Neutralbereich erfolgt der Abbau zu nichttoxischen Verbindungen innerhalb voneinigen Stunden bis zu etwa 60 Tagen.
direkt in der Kette und der Abbau der Polykationen erfolgt unter Spaltung der Hauptkette in Fragmente, die eine geringere oderkeine toxische Wirkung besitzen und biologisch weiter abbauen zu wenig oder nichttoxischen Verbindungen.
Claims (2)
- Patentansprüche:1. Verfahren zur Herstellung von hydrolysierenden polykationischen Verbindunqen, dadurch gekennzeichnet, daß tertiäre N-(2-Hydroxyalkyl)-substituierte Aminosäuren und/oder deren Esterderivate der allgemeinen FormelHO-(NX)1^1-COORnach an sich bekannten Umesterungs- und/oder Kondensationsreaktionen zu Polyesteraminen umgesetzt werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als N-(2-Hydroxyalkyl)-Aminosäure oder deren Esterderivate die Verbindungen
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD29521686A DD268357A3 (de) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | Verfahren zur herstellung von hydrolysierenden polykationischen verbindungen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
| DD (1) | DD268357A3 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001016425A1 (de) * | 1999-08-28 | 2001-03-08 | Basf Aktiengesellschaft | Verfahren zur herstellung von papier, pappe und karton |
-
1986
- 1986-10-13 DD DD29521686A patent/DD268357A3/de not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2001016425A1 (de) * | 1999-08-28 | 2001-03-08 | Basf Aktiengesellschaft | Verfahren zur herstellung von papier, pappe und karton |
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