Водорастворимый термочувствительный сополимер гидроксиэтилакрилата и метилакрилата с эмульгирующими свойствами

(51) 05 23/12 (2006.01) 05 23/10 (2006.01) 08 2/04 (2006.01) 08 2/02 (2006.01) 07 69/54 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ систем, а также систем контролируемого выделения лекарств. Для получения водорастворимых термочувствительных сополимеров с эмульгирующими свойствами проводят вещественно инициированную радикальную сополимеризацию гидроксиэтилакрилата с метилакрилатом. Методами ЯМР(1 Н)- и ИК-спектроскопии определены составы сополимеров ГЭА-МА. Константы сополимеризации равны для 1 1,1 (ГЭА) и 20,8, что указывает на более высокую реакционную способность ГЭА по сравнению с МА. Сополимер, содержащий в качестве гидрофильных звеньев мономерные звенья гидроксиэтилакрилата (74,290,8 мол.), в качестве гидрофобных - звенья метилакрилата (8,84,8 мол.) хорошо растворяется в воде, обладает термочувствительными и эмульгирующими свойствами. С повышением температуры при достижении определенного ее значения для водных растворов СПЛ наблюдается фазовое расслоение, т.е. СПЛ характеризуются нижней критической температуры растворения (НКТР), значения которой снижаются с увеличением содержания МА в составе сополимеров. Кроме того, сополимер ГЭА-МА имеет высокую молекулярную массу (порядка 105), а также является технологически доступным и дешевым полимером.(72) Мун Григорий Алексеевич Нуркеева Зауреш Сагиевна Уркимбаева Перизат Ибрагимовна Пак Людмила Вячеславовна Бейсегул Алия Болатбеккызы, Карамирзаева Оразай Суюндиковна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. Аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ВОДОРАСТВОРИМЫЙ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ СОПОЛИМЕР ГИДРОКСИЭТИЛАКРИЛАТА И МЕТИЛАКРИЛАТА С ЭМУЛЬГИРУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ(57) Изобретение относится к области водорастворимых высокомолекулярных соединений с термочувствительными и эмульгирующими свойствами. Предлагаемое вещество может быть использовано для концентрирования белковых растворов и обезвоживания суспензий, создания мембран с регулируемой проницаемостью, выделения и очистки биомолекул, создания термосенсорных 19953 Изобретение относится к области водорастворимых высокомолекулярных соединений с термочувствительными и эмульгирующими свойствами. Предлагаемое вещество может быть использовано для концентрирования белковых растворов и обезвоживания суспензий, создания мембран с регулируемой проницаемостью, выделения и очистки биомолекул, создания термосенсорных систем, а также систем контролируемого выделения лекарств. Известен водорастворимый полигидроксиэтилакрилат (ПГЭА), который получают методом вещественно-инициированной радикальной полимери-зации в спиртовом растворе. В последнее время ПГЭА находит широкое применение для производства пленочных и лакокрасочных материалов. Недостатком данного вещества является то, что ПГЭА хорошо растворяется в воде, но термочувствительными и эмульгирующими свойствами не обладает, что ограничивает область его применения (М. , . -2--//. - 2003. - 51. -с.17-22). Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату являются термочувствительные водорастворимые сополимеры (СПЛ) с эмульгирующими свойствами, которые в качестве гидрофильных мономерных звеньев содержат звенья винилового эфира этиленгликоля, в качестве гидрофобных - звенья винилбутилового эфира(ВБЭ). СПЛ ВЭЭГ-ВБЭ получают методом инициированной радикальной полимеризации в спиртовом растворе (Мип ,, ,,./-( )//.. 2004. .42. -.2625-2632.). В качестве сырьевых материалов для сополимеризации используют- Виниловый эфир этиленгликоля с содержанием основного продукта 99,5, который в течение 7-8 дней сушат свежепрокаленным поташом и трижды перегоняют в вакууме над поташом.- Винилбутиловый эфир с содержанием основного продукта 98,0, очищают трехкратной перегонкой в токе аргона. Очистку органических растворителей (этанол, гексан, диэтиловый эфир) проводят по стандартным методикам. Полимеризацию в растворе осуществляют в запаянных ампулах из молибденового стекла. Содержимое ампул предварительно продувают инертным газом в течение 15-20 мин. и запаивают. Радикальную полимеризацию проводят путем инициирования, в качестве источника -излучения используют установку Со 60 МРХ 25 М. Растворимые сополимеры ВЭЭГ-ВБЭ выделяют 2 высаживанием в диэтиловый эфир и очищают путем трехкратного переосаждения из этанола в диэтиловый эфир, сушат в вакуумно-сушильном шкафу до постоянного веса. Установлено, что с повышением температуры для водных растворов СПЛ наблюдается фазовое расслоение, т.е. СПЛ обладают термочувствительностью и для них характерны нижние критические температуры растворения (НКТР), значения которых снижаются с увеличением содержания ВБЭ в составе сополимеров. Недостатком данного вещества является то, что оно синтезируется из трудно полимеризующихся мономеров, которые могут быть получены только инициированной полимеризацией, а для осуществления радиационного инициирования требуется специальное дорогостоящее оборудование, кроме того, полученные сополимеры характеризуются низкими значениями молекулярной массы(34104) (, ., ., - //.- 2003.-.66.- .281-287). Задачей изобретения является создание сополимера гидроксиэтилакрилата (ГЭА) и метилакрилата (МА), обладающего водорастворимыми,термочувствительными и эмульгирующими свойствами. Поставленная задача достигается предложенным водорастворимым термочувствительным сополимером с эмульгирующими свойствами, включающий гидрофильные и гидрофобные звенья, но в отличии от известного в качестве гидрофильных мономерных звеньев содержит звенья гидроксиэтилакрилата (74,290,8 мол.), а в качестве гидрофобных - звенья метилакрилата (25,89,2 мол.) с молекулярной массой 24105. В качестве сырьевых материалов для синтеза СПЛ с водорастворимыми, термочувствительными,эмульгирующими свойствами используют Гидроксиэтилакрилат и метилакрилат (производства фирмы(США) с содержанием основного продукта 99 очищали двукратной вакуумной перегонкой в токе аргона. В качестве инициатора - динитрил азо-бисизомасляной кислоты (ДАК) марки ч, который дважды перекристаллизуют из абсолютного этанола,температура разложения 40-50 С. Очистку органических растворителей (этанол,диэтиловый эфир) проводят по стандартным методикам. Гидрофильный мономер ГЭА является перспективным для синтеза водорастворимых полимеров,однако ПГЭА термочувствительными и эмульгирующими свойствами не обладает. Метилакрилат легко подвергается омылению и переэтерификации под действием кислотных катализаторов, сополимеризуется с большинством виниловых мономеров. Полимеры МА (ПМА) широко применяют в медицине для изготовления протезов (хирургия, стоматология) и контактных линз для глаз. Недостатком ПМА является то, что он практически не растворим в воде, а термо 19953 чувствительными и эмульгирующими свойствами не обладает. Однако сочетание в структуре сополимера звеньев ГЭА и МА при определенном количественном соотношении придает ему водорастворимые, термочувствительные и эмульгирующие свойства. Состав полученных сополимеров определен методом ЯМР(1 Н) спектроскопии, с использованием дейтерированных растворителей на ЯМРспектрометре 300 (Германия) при частоте 300 МГц. В качестве внутреннего эталона был использован тетраметил силан. Качественный состав сополимера был подтвержден, также,методом ИК- спектроскопии, на спектрометре(США) в таблетках из КВ. Фазовые диаграммы растворимости сополимеров в воде в интервале температур от 15 до 55 С получены методом турбидиметрии на спектрофотометре -241(, Япония) при длине волны 400 нм, измерения проводились в кварцевых кюветах, толщиной 1 см. Значения температуры фазового расслоения (Тфр) водных растворов сополимера при определенной концентрации определяли из кривых зависимости мутностьтемпература. Прямые эмульсии готовили смешением 40 мл гексана и 10 мл воды с добавлением 1,0 г/дл количества полимеров и последующим перемешиванием со скоростью 900-1100 об/мин. на установке-11(Германия). Агрегативную устойчивость эмульсий определяли по времени расслаивания эмульсии, т.е. продолжительностью существования (временем жизни - эм) отдельных капель в контакте друг с другом. Для полученных СПЛ ГЭА-МА различных составов методом гель-проникающей хроматографии исследованы молекулярно-массовые характеристики (таблице 1). Сополимеры обладают достаточно высокой молекулярной массой (порядка 105). Синтез сополимеров ГЭА-МА осуществляют следующим образом Пример 1. Сополимеризацию осуществляют в запаянных ампулах из молибденового стекла в 20-ном спиртовом растворе мономеров. Соотношения мономеров в реакционной среде ГЭАМА -50,050,0 мол Содержимое ампул предварительно продувают инертным газом в течение 15-20 мин. и запаивают. Радикальную полимеризацию проводят веществен-ным инициированием - в присутствии ДАК при температуре 60 С. Сополимеры ГЭА-МА выделяют высаживанием в диэтиловый эфир и очищают путем трехкратного переосаждения из этанола в диэтиловый эфир, затем сушат в вакуумносушильном шкафу до постоянного веса. Синтезированный сополимер ГЭА-МА бесцветный, адгезионный, каучукоподобный, не растворим в воде. Мольное соотношение мономеров в полученном сополимере составило ГЭАМА 57,842,2 мол. ,2,2105. Пример 2. Синтез сополимера ГЭА-МА проводят согласно примеру 1, отличающийся тем, что соотношение мономеров в реакционной среде ГЭАМА 60,040,0 мол. . Синтезированный сополимер ГЭА-МА бесцветный, адгезионный, каучукоподобный, хорошо растворим в воде. Значение температуры фазового расслоения СПЛ 15 С при СПЛ 1 г/дл. Мольное соотношение мономеров в полученном сополимере составило ГЭАМА 65,134,9 мол.2,5105 эм 5 часов. Пример 3. Синтез сополимера ГЭА-МА проводят согласно примеру 1, отличающийся тем, что соотношение мономеров в реакционной среде ГЭАБА 70,030,0 мол. . Синтезированный сополимер ГЭА-МАбесцветный, адгезионный, каучукоподобный, хорошо растворим в воде. Значение температуры фазового расслоения СПЛ 24 С при СПЛ 1 г/дл. Мольное соотношение мономеров в полученном сополимере составило ГЭАМА 74,225,8 мол.2,7105 эм 4 часа. Пример 4. Синтез сополимера ГЭА-МА проводят согласно примеру 1, отличающийся тем, что соотношение мономеров в реакционной среде ГЭАМА 80,020,0 мол. . Синтезированный сополимер ГЭА-МА бесцветный, клейкий, каучукоподобный, хорошо растворим в воде. Значение температуры фазового расслоения СПЛ 37 С при СПЛ 1 г/дл. Мольное соотношение мономеров в полученном сополимере составило ГЭАМА 82,117,9 мол. ,3,105 эм 2,5 часа. Пример 5. Синтез сополимера ГЭА-МА проводят согласно примеру 1, отличающийся тем, что соотношение мономеров в реакционной среде ГЭАМА -90,010,0 мол. . Синтезированный сополимер ГЭА-МА бесцветный,адгезионный,каучукоподобный,хорошо растворим в воде. Значение температуры фазового расслоения СПЛ 50 С при СПЛ 1 г/дл. Мольное соотношение мономеров в полученном сополимере составило ГЭАМА 90,89,2 мол., 3,6105 эм 0,5 часа. Пример 6. Синтез сополимера ГЭА-МА проводят согласно примеру 1, отличающийся тем, что соотношение мономеров в реакционной среде ГЭАМА 92,08,0 мол. . Синтезированный сополимер ГЭА-МА - бесцветный, адгезионный, каучукоподобный, хорошо растворим в воде. С повышением температуры для водных растворов фазовое расслоение не наблюдается, эмульгирующей способностью не характеризуется. Мольное соотношение мономеров в полученном сополимере составило ГЭАМА 93,17,9 мол.2,2105. Обработка данных по составам сополимеров,выделенных на начальной стадии конверсии (до 10 мас.) с использованием уравнений Майо-Льюиса и Файнмана-Росса показала, что для сомономеров ГЭА и МА характерны следующие константы сополимеризации 1 1,1 (ГЭА) и г 20,8 (МА). Это 3 19953 указывает на более высокую реакционную способность ГЭА по сравнению с МА. В результате проведенных исследований установлено, что сополимер содержащий в качестве гидрофильных звеньев мономерные звенья гидроксиэтилакрилата (74,290,8 мол.), в качестве гидрофобных - звенья метилакрилата (25,89,2 мол.) хорошо растворяется в воде, водные растворы с повышением температуры подвергаются фазовому разделению, т.е. сополимер обладает нижней критической температурой растворения, а также эмульгирующей способностью. Это обусловлено определенным сочетанием гидрофильных и гидрофобных звеньев в структуре СПЛ. Кроме того, сополимер ГЭА-МА является технологически доступным и дешевым полимером. В таблице приведены данные по составам,молекулярным массам, растворимости в воде,эмульгирующим свойствам, а также значения ТФР новых сополимеров ГЭА-МА. Таблица Составы и физико-химические характеристики сополимеров ГЭА-МА Не растворяется Хорошо растворяется Хорошо растворяется Хорошо растворяется Хорошо растворяется Хорошо растворяется ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Водорастворимый термочувствительный сополимер гидроксиэтилакрилата и метилакрилата с эмульгирующими свойствами,включающий гидрофильные и гидрофобные мономерные звенья, отличающийся тем, что содержит в качестве гидрофильных звеньев мономерные звенья гидроксиэтилакрилата (74,290,8 мол.), а в качестве гидрофобных - звенья метилакрилата