способ получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида

Формула изобретения

Способ получения дезинфицирующего средства, включающий поликонденсацию гексаметилендиамина и гуанидин гидрохлорида и последующий ступенчатый нагрев реакционной массы, отличающийся тем, что процесс поликонденсации начинают с приготовления реакционной массы в виде суспензии кристаллического гуанидин гидрохлорида в расплаве гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1: (1-1,5), при этом суспензию получают плавным введением в расплав гексаметилендиамина кристаллического гуанидин гидрохлорида, предварительно разогретых до температуры 90-120°С, и последующим их перемешиванием, после чего полученную реакционную массу выдерживают 4 ч при температуре 120°С, затем 8 ч при температуре 160°С, 3 ч при температуре 180°С и затем температуру постепенно поднимают до 210°С со скоростью 3-4°С/ч, затем реакционную массу подвергают вакуумированию и охлаждению.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый способ относится к области полимерной органической химии, в частности к способу получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида, который может быть использован в качестве эффективного дезинфицирующего средства, применяемого в медицине, ветеринарии, при очистке сточных вод, а также в отраслях народного хозяйства, где используются биоцидные препараты.

Известен способ получения дезинфицирующего средства, включающий поликонденсацию гексаметилендиамина и гуанидин гидрохлорида и их последующий нагрев (см. описание к авторскому свидетельству Российской Федерации № 1616898, МПК С07С 279/00, A61L 2/16, опубл. 30.12.1990).

В известном способе равномерное введение расплава гексаметилендиамина в расплав гуанидин гидрохлорида осуществляют в соотношении 1:(0,85-0,95) в течение 2,5 ч, при этом смесь нагревают до температуры 180°С, а после окончания введения гексаметилендиамина температуру повышают до 240°С и поддерживают ее в течение 5 ч.

Дезинфицирующее средство, получаемое известным способом, обладает малой бактериостатической активностью и высокой токсичностью, вследствие загрязненности его гексаметилендиамином, являющимся токсичным веществом второго класса опасности, что является его недостатком.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу, принятый в качестве прототипа, является известный способ получения дезинфицирующего средства, включающий поликонденсацию гексаметилендиамина и гуанидин гидрохлорида и последующий ступенчатый нагрев реакционной массы (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2165268, МПК A61L 2/16, C08G 73/00, опубл. 20.04.2001).

В известном способе предварительно получают гуанидин гидрохлорид путем взаимодействия хлорида аммония с дициандиамидом при нагревании. Затем осущетвляют поликонденсацию гуанидин гидрохлорида с гексаметилендиамином при нагревании, добавление к полученному полигексаметиленгуанидин гидрохлориду воды до концентрации его в растворе не выше 40%, введение в полученный раствор щелочи и осуществление реакции омыления, отделение полученного основания полигексаметиленгуанидина, его промывание, введение в основание кислоты и последующее выделение целевого продукта, причем поликонденсацию соли гуанидина с гексаметилендиамином осуществляют при нагревании в три ступени, нагревая при этом реакционную массу на первой ступени до температуры не выше 130°С, на второй - до температуры не выше 150°С и на третьей - до температуры не выше 180°С, реакцию омыления осуществляют при температуре не выше 60°С, а промывание основания осуществляют раствором хлорида щелочного металла, вводя в основание кислоты и затем выделяют целевой продукт.

Известный способ не позволяет получить конечный продукт достаточной чистоты без стадий промывки, а необходимость многократной промывки приводит к образованию большого количества сточных вод и загрязнению окружающей среды, что является недостатками известного способа.

Технической задачей предлагаемого способа является удешевление способа и повышение его экологичности.

Техническая задача решается тем, что в способе получения дезинфицирующего средства, включающем поликонденсацию гексаметилендиамина и гуанидин гидрохлорида и последующий ступенчатый нагрев реакционной массы, процесс поликонденсации начинают с приготовления реакционной массы в виде суспензии кристаллического гуанидин гидрохлорида в расплаве гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1: (1-1,5), при этом суспензию получают плавным введением в расплав гексаметилендиамина кристаллического гунидин гидрохлорида, предварительно разогретых до температуры 90-120°С и последующим их перемешиванием, после чего полученную реакционную массу выдерживают 4 часа при температуре 120°С, затем 8 часов при температуре 160°С, 3 часа при температуре 180°С и затем температуру постепенно поднимают до 210°С со скоростью 3-4°С/час, затем реакционную массу подвергают вакуумированию и охлаждению.

Заявляемый способ позволяет получить конечный продукт достаточной чистоты без стадий промывки, удаляя из реакционной массы легколетучие примеси путем процесса вакуумирования реакционной массы не загрязняя окружающую среду.

Процесс поликонденсации в предлагаемом способе начинают с предварительного приготовления суспензии кристаллического гуанидингидрохлорида в расплаве гексаметилендиамина при температуре 90-120°С, для чего в предварительно расплавленный гексаметилендиамин, с температурой 90-120°С плавно добавляют кристаллический гуанидин гидрохлорид, предварительно разогретый до такой же температуры и производят их перемешивание. Это позволяет получить исходный олигомер компонентов, исключив деструкцию гуанидин гидрохлорида, что происходит при расплаве термонестабильного гуанидин гидрохлорида, а также исключить вывод из зоны реакции легколетучего гексаметилендиамина.

Предлагаемый способ позволяет проводить поликонденсацию с оптимальной скоростью, поддерживая оптимальную вязкость расплава и исключить вспенивание реакционной массы, а также сформировать полимер требуемой молекулярной массы.

Способ получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида в лабораторных условиях реализуют следующим образом.

Процесс осуществляют в круглодонной четырехгорловой колбе емкостью 500 мл, снабженной мешалкой и термометром.

Нагрев осуществляют в колбонагревателе ЛАБ КН-500.

В круглодонную четырехгорловую колбу засыпают 110 грамм гексаметилендиамина в твердой форме, устанавливают нагрев колбонагревателя на 100°С и выдерживают при этой температуре в течении 1 часа до полного расплавления. После этого при включенной мешалке и разряжении в колбу засыпают 100 грамм кристаллического гуанидин гидрохлорида. В результате перемешивания образуется суспензия гуанидин гидрохлорида в расплаве гексаметилендиамина при соотношении 1:1,1, которая затем переходит в реакционную массу.

После этого реакционную массу нагревают до 120°С и выдерживают 4 часа, контролируя течение реакции по выделению аммиака.

При замедлении реакции реакционную массу нагревают до 160°С и выдерживают 8 часов, контролируя процесс прохождения реакции по выделению аммиака.

Затем температуру реакционной массы поднимают до 180°С и выдерживают 3 часа. После этой выдержки поднимают температуру до 210°С постепенно на 3-4°С в час до прекращения выделения аммиака и получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида требуемой молекулярной массы, которую определяют по вязкости реакционной массы.

При достижении полигексаметиленгуанидин гидрохлорида (ПГМГ-ГХ) требуемой молекулярной массы нагрев прекращают и продукт подвергают вакуумированию, удаляя из реакционной массы легколетучие примеси, а именно аммиак NH₃, непрореагировавший гексаметилендиамин, свободный хлор и т.д.

При достижении вакуума 30 мBar вакуумирование прекращают. Стравливают вакуум азотом. Готовый продукт в виде расплава выливают на металлический поддон для остывания до температуры окружающей среды.

Аналогичным образом были проведены процессы при других мольных соотношениях гуанидин гидрохлорид (ГГХ) и гексаметилендиамин (ГМДА), равных 1:1,2 и 1:1,5. Полученные результаты и данные анализа сведены в таблицы 1 и 2.

Таблица 1
Реологические свойства.
Мольное соотношение ГГХ:ГМДА	Агрегатное состояние	Цвет	Запах	Растворимость в воде
1,1	Твердое кристаллическое вещество	Прозрачное вещество с легким желтым оттенком	Отсутствует	Полная
1,2	Твердое кристаллическое вещество	Прозрачное вещество с легким желтым оттенком	Отсутствует	Полная
1,5	Твердое кристаллическое вещество	Прозрачное вещество с легким желтым оттенком	Отсутствует	Полная

Таблица 2
Физико-химические свойства.
Мольное соотношение ГГХ:ГМДА	Выход ПГМГ-ГХ, %	РН 1%-ого водного раствора	Молекулярная масса	Остаточный ГГХ, %	Остаточный ГМДА, %	Свободный Хлор	Аммиак
1,1	97,2	9,2	28000	0,025	0,054	необнар.	отсутствие
1,2	98,6	7,6	20000	0,051	0,025	необнар	отсутствие
1,5	96,9	6,9	15000	0,100	0,025	необнар	отсутствие

Во всех трех примерах произведенных по данному способу был получен высокомолекулярный полимер - ПГМГ-ГХ, полностью растворимый в воде, с высоким содержанием основного вещества и минимальным количеством опасных примесей. Проверкой эффективности установлено:

Гибель бактерий E.coli и S.aureus обеспечивает 0,05% раствор полученного вещества ПГМГ-ГХ по действующему веществу в течение 60 минут воздействия способом протирания. Гибель на поверхностях C.albicans достигается 1% раствором по действующему веществу в течение 120 минут воздействия тем же способом.