способ получения фосфата полигексаметиленгуанидина и его водного раствора

Формула изобретения

1. Способ получения водного раствора фосфата полигексаметиленгуанидина конденсацией карбоната гуанидина с гексаметилендиамином и последующей обработкой карбоната полигексаметиленгуанидина ортофосфорной кислотой, отличающийся тем, что стадию конденсации карбоната гуанидина и гексаметиленгуанидина проводят при температуре 110 - 145^oC в среде органического растворителя, образующего гетероазеотропную смесь с водой, до прекращения выделения смеси карбоната, гидрокарбоната и карбамата аммония, обработку фосфата карбоната полигексаметиленгуанидина ортофосфорной кислотой проводят в среде воды, а удаление остатков органического растворителя проводят за счет его азеотропной отгонки с водой.

2. Способ получения фосфата полигексаметиленгуанидина конденсацией карбоната гуанидина с гексаметилендиамидом и последующей обработкой карбоната полигексаметиленгуанидина ортофосфорной кислотой, отличающийся тем, что стадию конденсации карбоната гуанидина и гексаметиленгуанидина проводят при температуре 110 - 145^oC в среде органического растворителя, образующего гетероазеотропную смесь с водой до прекращения выделения смеси карбоната, гидрокарбоната и карбамата аммония, обработку карбоната полигексаметиленгуанидина ортофосфорной кислотой проводят в среде воды, удаление остатков органического растворителя проводят за счет его азеотропной отгонки с водой, с последующим высаживанием фосфата полигексаметиленгуанидина из водного раствора ацетоном и дальнейшим его высушиванием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химии органических полимеров, в частности к синтезу дезинфицирующих средств на основе полиалкиленгуанидинов, и может быть использовано в медицине, 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 сплавления 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. 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 этого, недостатком способа является то, что получающийся по нему фосфат полигексаметиленгуанидина обладает недостаточно высокой бактериостатической активностью.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является 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 температуре 110-165^oC в среде растворителя, обладающего ограниченной растворимостью по отношению к полигексаметиленгуанидину и его карбонату до прекращения выделения аммиака (положительное решение о выдаче патента РФ по заявке N 9811989/04 от 27.07.99).

Недостатком этого способа является невысокий выход фосфата полигексаметиленгуанидина (77-90%), а также трудо- и энергоемкость процесса получения раствора фосфата полигексаметиленгуанидина. Для практических целей почти всегда применяют водные растворы фосфата полигексаметиленгуанидина. Однако в способе-прототипе получается твердый фосфат полигексаметиленгуанидина, который лишь затем переводят в раствор. Поэтому требуются дополнительные затраты на отмывание фосфата полигексаметиленгуанидина от использовавшегося в реакции растворителя легкими пожароопасными растворителями, спиртом и эфиром и последующее высушивание в вакууме при 40-50^oC.

Технической задачей данного изобретения является создание технологичного способа получения раствора фосфата полигексаметиленгуанидина и повышение его выхода.

Эта техническая задача решается тем, что взаимодействие гексаметилендиамина и карбоната гуанидина проводят при температуре 110-145^oC в присутствии органического растворителя, способного к образованию гетероазеотропных смесей с водой до прекращения выделения углеаммонийных солей (смесь карбоната, гидрокарбоната и карбамата аммония). Выделение углеаммонийных солей контролируется визуально по накоплению их в обратном холодильнике. После завершения выделения аммиака, а затем и углеаммонийных солей растворитель удаляют (через трубу передавливания). В реактор добавляют воду, а затем ортофосфорную кислоту. После чего заменяют обратный холодильник нисходящим и при атмосферном давлении отгоняют в виде гетероазеотропа часть воды и остатки органического растворителя. Время завершения отгонки определяется по получению порций дистиллята, не содержащих органического растворителя. Оставшийся в реакторе водный раствор фосфата полигексаметиленгуанидина анализируют на содержание основного вещества и при необходимости добавляют воду до получения раствора нужной концентрации.

Полученный раствор фосфата полигексаметиленгуанидина может непосредственно использоваться для целей дезинфекции.

В тех же случаях, когда требуется получить твердый фосфат полигексаметиленгуанидина, можно проводить или непосредственное упаривание раствора, или предварительно обработать раствор ацетоном для высаживания фосфата полигексаметиленгуанидина с последующим его высушиванием.

Осуществление реакции до прекращения выделения углеаммонийных солей способствует более полному протеканию реакции и, как следствие этого, получению более высокого выхода. Использование в реакции органического растворителя, способного образовывать с водой гетероазеотропные смеси, позволяет полностью удалить этот растворитель из водного раствора товарного продукта.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1.

В стеклянную колбу объемом 0,5 литра, снабженную обратным холодильником и мешалкой, помещают 9,0 г (0,05 моля) 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 и углеаммонийных солей. Реакционную смесь охлаждают, растворитель отделяют от смолы декантацией. В колбу добавляют 150 мл воды, а затем при перемешивании добавляют 11,5 г (0,1 моль) 85%-ной ортофосфорной кислоты. Обратный холодильник заменяют на нисходящий и ведут отгонку азеотропной смеси метаксилола с водой до получения порций дистиллята, не содержащих метаксилола (определяется органолептически). Остаток в колбе представляет собой 114 г 24,3%-ного водного раствора фосфата полигексаметиленгуанидина, что соответствует выходу (27,78 г) 98%. Определение содержания фосфата полигексаметиленгуанидина в растворе и его выделение в сухом виде проведено выпариванием и последующей сушкой (из 100 г раствора получено 24,3 г (24,3%)) фосфата полигексаметиленгуанидина. Для сухого фосфата полигексаметиленгуанидина:

найдено в%: C=31,45; H=7,47; N=17,01; P=14,21

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

ИК-спектр выделенного фосфата полигексаметиленгуанидина идентичен ИК-спектру продукта, полученного по способу-прототипу.

Относительная вязкость при 20^oC для 20%-ного водного раствора фосфата полигексаметиленгуанидина 3,72.

Для определения содержания фосфата полигексаметиленгуанидина в этом растворе и его выделения в сухом виде методом осаждения к 10 г полученного раствора добавляют 10 мл ацетона. Выпавший белый осадок фосфата полигексаметиленгуанидина отделяют декантацией, промывают ацетоном (дважды по 5 г) и сушат в вакууме при 20-30^oC. Получают 2,43 г сухого фосфата полигексаметиленгуанидина.

Пример 2.

Аналогично примеру 1, из 9,0 г (0,05 моль) карбоната гуанидина, 11,6 г (0,1 моль) гексаметилендиамина в 100 мл opтоксилола (температура в колбе 143-145^oC) с последующей обработкой 11,5 г (0,1 моль) 85%-ной ортофосфорной кислоты и 150 мл воды получают 109,6 г водного раствора фосфата полигексаметиленгуанидина.

К 100 г полученного раствора добавляют 100 мл ацетона. Выпавший осадок фосфата полигексаметиленгуанидина обрабатывают как и в примере 1. Получают 25,1 г сухого фосфата полигексаметиленгуанидина. Таким образом, водный раствор фосфата полигексаметиленгуанидина имеет концентрацию 25,1%. Выход на сухой фосфат полигексаметиленгуанидина 27,5 г (97%).

Относительная вязкость при 20^oC для 20%-ного водного раствора 3,92.

Пример 3.

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 моля) 85%-ной ортофосфорной кислоты и 120 мл воды получают 95,1 г водного раствора фосфата полигексаметиленгуанидина.

К 50 г полученного раствора добавляют 50 мл ацетона. Выпавший осадок фосфата полигексаметиленгуанидина обрабатывают как и в примере 1. Получают 13,45 г сухого фосфата полигексаметиленгуанидина. Таким образом, водный раствор фосфата полигексаметиленгуанидина имеет концентрацию 28,3%. Выход на сухой фосфат полигексаметиленгуанидина 26,9 г (95%).

Относительная вязкость при 20^oC для 20%-ного водного раствора 2,84.

Количество воды, вводимой в реактор, определяется исходя из возможности полного удаления остаточного органического растворителя и получения достаточно концентрированного раствора фосфата полигексаметиленгуанидина. В случае нехватки введенной воды она может быть введена дополнительно и азеотропная отгонка продолжена.

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 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 повышении выхода фосфата полигексаметиленгуанидина на 8-21%, а также в упрощении технологии получения его раствора.