0-3-Trimetylamónium-2-hydroxypropyl derivát hemicelulóz typu (1-4)-beta-D-xylánu a spôsob jeho prípravy

Číslo patentu: 278628

Dátum: 05.11.1997

Autori: Antal Miroslav, Ebringerová Anna, Micko Michael, Šimkovič Ivan

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Deriváty hemicelulóz typu (1->4)-beta-D-xylánu so štrukturálnymi jednotkami vzorcov (I) a (II) a/alebo (III), kde R1 a R2, ktoré môžu byť rovnaké alebo rozdielne, znamenajú vodík alebo skupinu všeobecného vzorca (IV), v ktorom X znamená hydroxylový, dihydrogenfosforečnanový, hydrogensíranový, chloridový alebo octanový anión, R3 znamená štrukturálnu jednotku kyseliny 4-O-metyl-alfa-D-glukurónovej vzorca (V), v ktorom Y znamená vodík, sodík alebo draslík, R4 znamená jednotku alfa-L-arabinofuranózy vzorca (VI), pričom priemerný polymerizačný stupeň (1->4)-beta-D-xylánu je 20 až 200. Deriváty hemicelulózy sa pripravia tak, že v prvom stupni sa hemicelulózy typu (1->4)-beta-D-xylánu so štrukturálnymi jednotkami vzorca (VII) a (II) a/alebo (III) aktivujú s 1 až 25 % hmotn. vodným roztokom hydroxidu alkalického kovu pri teplote 15 až 25 °C počas 30 až 60 min., v druhom stupni sa alkylujú s 3-chlór-2-hydroxypropyltrimetylamóniumchloridom pri teplote 30 až 80 °C počas 2 až 6 h, pričom mólový pomer hemicelulózy : hydroxidu alkalického kovu je 1 : 0,2 až 3 : 0,1 až 2, dialyzujú a vysušia. Vyrobený produkt má použitie ako flokulant na čistenie vôd a pomocná prísada na výrobu papiera.

Text

Pozerať všetko

Dátum podania 14.06.89 (13) m d°km°° B Číslo priorítnej prihlášky (51) m c i Dátum priority C OSB 37/14 Krajina priority ÚRAD Dátum zverejnenia 05.11.97 Dátum zverejnenia udelenia vo Vestníku 05.11.97 SLOVENSKEJ REPUBLIKY(73) Majiteľ patentu Chemický ústav SAV, Bratislava, SK(72) Pôvodca vynäezu Ebringerová Anna, Ing., CSc., Bratislava, SK Antal Miroslav, prom. chem., CSc., Bratislava, SK Šimkovic Ivan, Ing., CSc., Bratislava, SK Micko Michael, prof., Edmonton, Alberta, CA(54) Názov vynálezu 0-3-Trimetylamónium-Z-hydroxypropyl derivát hemicelulóz typu (l-4)-beta-D-xylânu a spôsob jeho prípravy(57) Anotácia an Deriváty hemicelulóz typu (l-4)-B-D-xylá.nu so gštrukturálnYmi jednotkami vzorcov (l) a (II) a/alebo un,(III), kde R 1 a R 2, ktoré môžu byť rovnaké alebo roz dielne, znamenajú vodík alebo skupinu všeobecného Ňvzorca (IV), v ktorom X znamená hydroxylový, dihyd- 0 rogenfosforečnanový, hydrogensíranový, chloridový a- MN lebo octanový anión, R 3 znamená štrukturálnu jednotku m kyseliny 4-O-metyl-a-D-glukurónovej vzorca (V), v ktorom Y znamená vodík, sodík alebo draslík, R 4 zna- D.,mená jednotku (x-L-arabinofuranózy vzorca (VI), pri- -ml-pH-uc« x mn,čom pricmemý polymerizačný stupeň (l-4)-B-Dvxy- H 9lánu je 20 až 200. Deriváty hemicelulózy sa pripraviatak, že v prvom stupni sa hemicelulózy typu (1-4)-B- .my w.D-xylánu so štmkturálnymi jednotkami vzorca (VII) a w N,(II) a/alebo (Ill) aktivujú S 1 až 25 hmotn. vodným m o ° roztokom hydroxidu alkalickćho kovu pri teplote 15 až DH25 °C počas 30 až 60 min., V druhom stupni sa alkylujúpri teplote 30 až 80 °C počas 2 až 6 h, pričom mólový E um. pomer hemicelulózy hydroxidu alkalickćho kovu je m j D., i l 0,2 až 3 0,1 až 2, dialyzujú a vysušia. Vyrobený t produkt má použitie ako llokulant na čistenie vôd a pomocná prisada na výrobu papiera gVynález sa týka 0-3-trimetylamónium-2-hydroxypropyl derivátu hemicelulóz typu (1-4)-B-D-xylánu.Polysacharidy obsahujúce kvarteme amóniove skupiny sú mimoriadne účinné pomocné prostriedky pri výrobe papiera, príprave tlokulačných zmesí a pod. Pri doteraz známych postupoch prípravy amóniových derivátov hemicelulózových zmesí, prítomných v alkalických výluhoch viskózovćho procesu a výroby buničiny, sa využívala reakcia zmesi epichlórhydrínu s alkanolamínmi resp. tercíárnymi amínmi v alkalickom roztoku polysacharidov(US pat. 3 833 577). Nevýhodou postupu je, že reakcia prebieha pri veľkom zriedení (až 100 ml 20 hmorn. hydroxidu sodnćho na 7 g hemicelulóz) pri teplotách 60 °C. Pri takýchto podmienkach dochádza k degradácii polysacharidu a takáto príprava je nevýhodná aj z technologického hľadiska, pretože po skončení reakcie je potrebné aj veľké nmožstvo minerálnej kyseliny na neutralizáciu a dialýzu. Pri tomto spôsobe prípravy môže dôjsť aj k nežiaducemu sieťovaniu hemicelulóz epichlórhydrínom v alkalickom prostredí.Podstatou vynálezu je 0-3-trimetylamónium-2-hydroxypropyl derivát hemicelulóz typu (l-4)-B-xylánu so štrukturálnymi jednotkami vzorcov (I) a (II) a/alebo (III)V ktorých R, a R 2, ktore môžu byť rovnaké alebo rozdielne, znamenajú atóm vodíka alebo skupinu všeobecného vzorca (IV), pričom aspoň jedna štrukturálna jednotkapolyméru vzorca (I) má R 1 alebo R 2 skupinu všeobecného vzorca (IV)v ktorej X znamená hydroxylový, dihydrogćnfosforečnanový, hydrogćnsíranový, chlorídový alebo octanový anión. R 3 znamená štrukturálnu jednotku kyseliny 4-0-metyl-a-D-glukorónovej vzorca (V)znamená štrukturálnu jednotku (x-L-arabinofuranózy vzorca (VI)pričom priememý polymerizačný stupeň (1-4)-B-D-xylànu je 20 až 200. Ďalej je podstatou vynálezu spôsob prípravy 0-3-trimetylarnónium-Z-hydroxypropyl derivátu hemícelulóz typu (1-4)-B-D-xylánu so štrukturálnymi jednotkami vzorcov (I) a (II) a/alebo (III), ktorý spočíva v tom, že v prvom stupni sa hemicelulózy typu(1-4)-B-D-xylánu so štrukturálnymi jednotkami vzorcov (VII) a (II) a/alebo (III), kde štrukturálnejednotky vzorcov (II) a (III) majú už uvedený význam,pričom priememý polymerizačný stupeň základného reťazca (l-4)-B-D-xylánuje 20 až 200, aktivujú s 1 až 25 hmotn. vodným roztokom alkalickeho kovu pri teplote 15 až 25 °C počas 30 až 60 min, pričom mólový pomer hemicelulózy hydroxidu alkalického kovu je l 20,2 až 3, v druhom stupni sa alkylujú s 3-chlór-2-hydroxypropyltrimetylamóniumchloridom pri teplote 30 až 80 C počas 2 až 6 h pričom mólový pomer hemicelulózy 3-chlór-2-hydroxypropyltrimetylamóniumchloridu je l 0,1 až 2 a následne díalyzujú a vysušia. Pred dialýzou sa prípadne pridá organické. kyselina, ako je kyselina octová alebo anorganícká kyselina, ako je kyselina chlorovodíková, sírová a fosforečná.Podľa vynálezu sa vodorozpustné polysacharidy xylánového typu so silne bázickou iónovýmennou kapacitou, ktore možno použiť v širokom rozmedzí pH v kyslej a alkalickej oblasti, pripravujú jednoduchým spôsobom. Ďalej je týmto spôsobom možne využiť novú potenciálnu polysacharidovú surovinu, ktorá sa získa z pilinového odpadu, z odpadu jednoročných poľnohospodárskych rastlín (kukuričné oklasky, palice, slama,bagasa a pod.) ako aj z odpadového lúhu viskózovćho procesu.10 g xylánu izolovanćho z bukových pilin s obsahom 16 kyseliny 4-0-metyl-D-glukurónovej a priememým polymeračným stupňom 120 sa mieša s 15 ml 17.5 hmotn. vodného roztoku hydroxidu sodnćho a za intenzívneho miešania aktivuje počas 60 minút pri teplote 15 °C. Potom sa pridá 15 ml 50 hmotn. vodného roztoku alkylačného činidla 3-chlór-Z-hydroxy-propyltrimetylamóniumchloridu a za stáleho miešania sa nechá reagovať 2 h pri teplote 60 °C. Reakčná zmes sa okyslí10 hmotn. kyselinou ehlorovodlkovu, dialyzuje a z roztoku sa vyzráža trojnásobným objemom etyalkoholu derivát xylánu, ktorý sa vysuší. Získa sa derivát xylánu,ktorá má urónovú kyselinu v protónovej forme a chloridový anión v substítuente. Infračervené spektmm obsahuje tieto určujúce pásy 3435, 2920, 1478, 1388, 1249,1159, 1044, 983 a 898 cm. c-NMR spektrum obsahuje chemické posuny pri 173,5 102,78 98,62 83,60 82,70 77,46 74,87 73,92 72,46 69,31 66,40 64,06 61,03 a 55,31 ppm. Obsah dusíka je 0,8 hmotn. , čo zodpovedá vymenenej kapacite 0,57 mmolg a priemerný polymerizačný stupeň je 110.Postupuje sa ako v príklade l s tým rozdielom, že sa na okyslenie reakčnej zmesi použije 10 hmotn. kyselina ocotvá. Získa sa derivát, ktorý má urónovú kyselinu vo forme sodnej soli a octanový anión v substituente. Obsah dusíka je 1,03 hmotn. , zodpovedajúci výmennej kapacite 0,73 mmolgjl a priememý polymerizačný stupeň je 110.Postupuje sa ako v príklade 1 s tým rozdielom, že sa ako východiskový polysacharid použijú hemicelulózy z odpadového lúhu s obsahom 85 hmotn. D-xylózy, 4,5 hmotn. kyseliny 4-0-metyl-D-glukorónovej a priemerným polymerizačným stupňom 20. Aktivuje sa 6 ml 10 hmotn. vodného roztoku hydroxidu sodnćho (mólový pomer hemicelulózý hydroxidu alkalického kovuje l 0,2). Aktivácia sa uskutoční pri teplote 25 °C počas 30 minút a na alkyláciu sa použijú 3 ml 50 hmotn. alkylačnćho činidla 3-chlór-2-hydroxypropyltrimetylamónium-chloridu (mólový pomer hemicelulózy alkylačnému činidlu je 1 0,1) pri teplote 80 °C počas 2 hodín. Reakčná zmes sa bez okyslenia dialyzuje. Získa sa derivàt xylánu vo forme sodnej soli urónovej kyseliny a s hydroxylovým aniónom v substituente. Produkt má obsah dusíka 0,21 hmotn. zodpovedajúci výmennej kapacite 0,15 mmoLg a s priemerným polymerizačným stupňom 25. Infračervené spektrum obsahuje tieto pásy 3415, 2922,15456, 1402, 1249, 1163, 1046, 984 a 897 cm.Postup ako v príklade 1 s tým rozdielom, že sa použije xylán izolovaný z kukuričných oklaskov s obsahom 12 hmotn. L-arabinózy a priememým polymerizačným stupňom 190, ktorý sa aktivuje 41 ml 37 hmotn. vodného roztoku hydroxidu draselněho (mólový pomer hemicelulózy hydroxidu alkalického kovu je l 3) pri 15 °C počas 1 h a éterifikuje 60 m 1 50 hmotn. alkylačnćho činidla 3-chlór-2-hydroxymetylamóniumchloridom (mólový pomer hemicelulózy alkylačnému činidlu je 1 2) pri 30 °C počas 6 h. Reakčná zmes sa okyslí 5 hmotn. /o kyselinou sirovou. Po dialýze sa získa derivát xylànu v protónovej forme a s hydrogćnsíranovým aniónom V substituente. Obsah dusíka je 1,2 hmotn. , čo zodpovedá výmennej kapacite 0,86 mmoLg a priememý polymerizačný stupeň je 180.Príklad 5 Postupuje sa ako v príklade 1 s tým rozdielom, že sa použije xylán s obsahom 21 hmotn. L-arabinózy a 7hmotn. kyseliny 4-0-metyl-D-glukurónovej a s priememým polymerizačným stupňom 205. Na alkyláciu sa použije 12 ml alkylačného činidla 3-chlór-2-hydroxy-propyltrimetylamónium-chloridu pri teplote 60 °C počas 4 h. Reakčná zmes sa okyslí 10 hmotn. kyselinou fosforečnou. Získa sa derivát v protónovej forme s dihydrogénfosforečnanovým aniónom V substituente. Obsah dusíkaje 3,3 hmot. , zodpovedajúci výmennej kapacite 2,36 mmol.g a priemrený polymerizačný stupeň je 145. C-NMR spektrum obsahuje tieto signály 173,10 109,81 102,89 98,76 85,45 83,60 79,41 77,22 74,49 73,91 69,39 64,02 62,53 61,05 a 55,32 ppm.Vynález má použitie v rôznych priemyselných odvetviach, napriklad ako pomocná prisada pri výrobe papiera a flokulant na čistenie odpadových vôd. PATENTOVÉ NÁROKYhemicelulóz typu (1-4)-B-D-xy 1 ánu so štrukturálnymi jednotkami vzorcov (I) a (Il) a/alebo (III)v ktorých R a R môžu byť rovnaké alebo rozdielne,znamenajú atóm vodíka alebo skupinu všeobecného vzorca (IV), pričom aspoň jedna štrukturálna jednotka polymćru (l) má R 1 alebo R skupinu všeobecného vzorca (IV)V ktorej X znamená hydroxylový, dihydrogénfosforečnanový, hydrogénsíranový, chloridový alebo octanový HHÍÓÍLR znamená štrukturálnu jednotku kyseliny 4-0-metyl-a-D-glukurónovej vzorca (V)znamená štrukturálnu jednotku tx-L-arabinofuranózy vzorca(VI)(VI), pričom priememý polymerizačný stupeň typu (l-4)-B-xylánu je 20 až 200.2. Spôsob prípravy 0-3-trimetylamónium-Z-hydroxypropyl derívátu hemicelulóz typu (l-4)-3-D-xylánu podľanároku Lvyznačuj úci sa tý m, ževprvom stupni sa hemícelulózy typu (1-4)-B-D-xylánu so štrukturálnymi jednotkami vzorcov (VII) a (II) a/alebokde štrukturálne jednotky vzorcov (II) a (III) majú už uvedený význam, pričom priemerný polymerizačný stupeň základného reťazca (l-4)-B-D-xylánu je 20 až 200, aktivujú s l až 25 hmom. vodným roztokom alkalíckého kovu pri teplote 15 až 25 °C počas 30 až 60 min, pričom mólový pomer hemieelulózy hydroxidu alkalickćho kovuje 1 0,2 až 3, v druhom stupni sa alkylujú s 3-chlór-2-hydroxypropyltrimetylamóniumchloridom pri teplote 30 až 80 °C počas 2 až 6 h, následne sa dialyzujú a vysušia, pričom mólový pomer hemicelulózy 3-chlór-2-hydroxypropyltrimetylamóniumchloxidu je 1 0,1 až 2, prípadne sa pridá organická kyselina, ako je kyselina octová alebo anorganická kyselina, ako je kyselina chlorovodíková, sírová a fosforečná, následne sa dialyzujú a vysušia.

MPK / Značky

MPK: C08B 37/14

Značky: 1-4)-beta-d-xylánu, přípravy, spôsob, 0-3-trimetylamónium-2-hydroxypropyl, derivát, hemicelulóz

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-278628-0-3-trimetylamonium-2-hydroxypropyl-derivat-hemiceluloz-typu-1-4-beta-d-xylanu-a-sposob-jeho-pripravy.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">0-3-Trimetylamónium-2-hydroxypropyl derivát hemicelulóz typu (1-4)-beta-D-xylánu a spôsob jeho prípravy</a>

Podobne patenty