CS225367B1 - Hydrophilic latex particles containing hanging 2,3-dehydroxypropyl groups and their preparation - Google Patents

Description

Vynález se týká hydrofilních latexových částic obsahujících visící 2,3-dihydroxypropylové skupiny a způsobu jejich přípravy. _; The invention relates to hydrophilic latex particles containing pendant 2,3-dihydroxypropyl groups and to a process for their preparation. _;

Hydrofilní latexové částice nacházejí široké uplatnění v nejrůznějších oblastech biochemie zejména jako nosiče biochemicky či immunoíogicky aktivních látek. Dosavadní způsoby synthesy latexových částic schopných vázat na svém povrchu biochemicky či immunoíogicky aktivní látky spočívají zejména ve standardní emulsní polymerizaci. Princip běžné emulsní polymerizace ; je obecně znám a spočívá v dispergování ve vodě omezeně rozpustného monomeru nebo směsi ve vodě omezeně rozpustných monomerů ve vodním roztoku emulgátoru a iniciátoru, zahřátí směsi na teplotu, při níž jsou generovány radikály, zahajující řetězovou polymerizaci a udržování této směsi při požadované teplotě za míchání po dobu potřebnou k dosažení určité konverse. Samotná polymerizace probíhá zpočátku v koloidnich útvarech zvaných micely (v nichž je monomer rozpustný) tvořených vhodně sféricky uspořádanými molekulami povrchově aktivní látky.Hydrophilic latex particles find wide application in various fields of biochemistry, especially as carriers of biochemically or immunologically active substances. The prior art methods of synthesizing latex particles capable of binding biochemically or immunologically active substances to their surface consist mainly in standard emulsion polymerization. Principle of conventional emulsion polymerization; is generally known and consists of dispersing a water-sparingly soluble monomer or a mixture of water-sparingly soluble monomers in an aqueous emulsifier and initiator solution, heating the mixture to a temperature at which radicals initiating chain polymerization are generated, and maintaining the mixture at the desired temperature while stirring the time it takes to achieve a certain conversion. The polymerization itself takes place initially in colloidal formations called micelles (in which the monomer is soluble) formed by suitably spherically arranged surfactant molecules.

Po skončené polymerizaci zůstává povrchově aktivní látka i nadále na povrchu vzniklých polyjnerních latexových částic a stabilizuje je tak proti koagulaci. Odstranění emulgátoru je šice z větší části možné, leč dochází bud' k nevratné ztrátě individuálního charakteru diskrétních polymerních částic jejich agregací při koagulaci nebo alespoň k nemožnosti uvedení částic resuspendovánjm do původního stavu.. Tato nevýhoda klasických latexů, je odstranitelná použitím techniky tzv,. bežemulgátqrové emulsní polymerizace, kdy částice jsou autostabilizovány iónogenríími skupinami, jež jsou součástí polymeřníhú’řetězce, vzniklou při iniciační reakci. Nejndvfejším příkladem této polymerizace je způsob¹ podle Cs. autorského osvědčení 225010 popisující synthesu latexových hydrofilníeh : částic homopolymerizací či kopolymerizací:monomerů obecného vzorce CH₂ = CŘi—X—CIb- -CÍ4—CH₂ oAfter the polymerization is complete, the surfactant remains on the surface of the formed polyjneric latex particles and stabilizes them against coagulation. Removal of the emulsifier is largely possible, although either the irreversible loss of the individual character of the discrete polymer particles by their aggregation upon coagulation or at least the impossibility of resuspending the particles is unavoidable. In emulsion polymerization, the particles are autostabilized by ionogenic groups which are part of the polymer chain formed during the initiation reaction. The earliest example of this polymerization is Cs method ¹ . No. 225010 describing the synthesis of latex hydrophilic: particles by homopolymerization or copolymerization: of monomers of the formula CH ₂ = CR 1 - X - Cl ₂ - Cl ₄ - CH ₄ - CH ₂

kde R, je vodík nebo methyl a X je — O-225367 nebo —CO—O— v nepřítomnosti emulgátoru vedoucí ke sférickým polymerním částicím stejné velikosti. Tyto částice nesou jisté množství reaktivních skupin epoxidových, které lze použít k navázání biologicky či immunplogicky aktivních látek na povrchu částic. Epoxidová skupina nesporně splňuje řadu požadavků kladených na synthesu konjugátů polymer — aktivní látka, leč její nevýhodou je, že samotná reakce probíhá relativně pomalu. Dlouhá inkubace pak může v některých případech vést ke ztrátě biologické či immunologické aktivity. Tomu lze zabránit použitím nosičů, jejichž funkční skupiny jsou v porovnání s epoxidovou reaktivnější, tzn. že za podmínek, při nichž se immobilizace může z důvodů stability immobilizovaných látek realizovat, reagují rychleji.wherein R 1 is hydrogen or methyl and X is -O-225367 or -CO-O- in the absence of an emulsifier resulting in spherical polymer particles of the same size. These particles carry a number of reactive epoxy groups that can be used to attach biologically or immunplogically active substances to the surface of the particles. The epoxy group undoubtedly fulfills a number of requirements for the synthesis of polymer-active substance conjugates, but its disadvantage is that the reaction itself proceeds relatively slowly. Long incubation may in some cases lead to a loss of biological or immunological activity. This can be avoided by the use of carriers whose functional groups are more reactive compared to the epoxy, i. that under the conditions in which immobilization can be realized due to the stability of immobilized substances, they react more quickly.

Prekursorem některých vysoce reaktivních skupin jsou skupiny hydroxylové. Předmětem vynálezu jsou hydrofilní latexové částice obsahující visící 2,3-dihydroxypropylové skupiny vyznačené tím, že sestávají ze zpolymerizovaných jednotek obecného vzorce I —CH₂—CR¹—Some highly reactive groups are precursors of hydroxyl groups. The present invention relates to hydrophilic latex particles containing pendant 2,3-dihydroxypropyl groups, characterized in that they consist of polymerized units of the formula I - CH _{2 -} CR ¹ -

IAND

X—CH₂—CH—CH₂ (I),X-CH ₂ -CH = CH ₂ (I)

I I OH OH kde R¹ je methyl nebo vodík a X je —O— nebo —CO—O— nebo ze zpolymerizované směsi jednotek obecného vzorce I a jednotek vzniklých polymerizací monomerů vybraných ze skupiny zahrnující glycidylakrylát, styren, divínylbenzen, hydroxyalkylakryláty a methakryláty, alkylakryláty a methakryláty, N-vinylpyrrolidon, vinylacetát, butadien, isopren, akryl či methakrylamidy a glycidylvinylether v množství 1 až 99 % hmot.II OH OH wherein R ¹ is methyl or hydrogen and X is -O- or -CO-O- or from a polymerized mixture of units of formula I and units resulting from polymerization of monomers selected from glycidyl acrylate, styrene, divinyllbenzene, hydroxyalkyl acrylates and methacrylates, alkyl acrylates and methacrylates, N-vinylpyrrolidone, vinyl acetate, butadiene, isoprene, acrylic or methacrylamides and glycidyl vinyl ether in an amount of 1 to 99 wt.

Dále je předmětem vynálezu způsob přípravy hydrofilních latexových částic obsahující visící 2,3-dihydroxypropylové skupiny, který spočívá v tom, že se latexové částice sestávající z homopolymeru glycidylakrylátu, glycidylmethakrylátu nebo glycidylvinyletheru nebo jejich kopolymerů s 1 až 99 % hm. monomerů vybraných ze skupiny zahrnující styren, divínylbenzen, hydroxyalkylakryláty či methakryláty, N-vinylpyrrolidon, vinylacetát, butadien, isopren, akryl či methakrylamid nebo jejich směsi ponechají reagovat při teplotě 0 až 100 °C s vodním roztokem kyseliny sírové nebo chloristé nebo alkalického hydroxidu o koncentraci 0,01 až 2 mol/1 po dobu 5 minut až 24 hodin.The present invention further provides a process for the preparation of hydrophilic latex particles comprising pendant 2,3-dihydroxypropyl groups, comprising: latex particles consisting of a homopolymer of glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate or glycidyl vinyl ether or copolymers thereof with 1 to 99 wt. monomers selected from the group consisting of styrene, divinylbenzene, hydroxyalkyl acrylates or methacrylates, N-vinylpyrrolidone, vinyl acetate, butadiene, isoprene, acrylic or methacrylamide or mixtures thereof at 0 to 100 ° C with an aqueous solution of sulfuric acid or perchloric or alkaline hydroxide at a concentration 0.01 to 2 mol / L for 5 minutes to 24 hours.

Přitom dochází k hydrolýze přítomných epoxidových skupin adicí molekuly vody a kyselina, která s epoxidem nesmí reagovat, slouží jako katalyzátor. Po skončení reakce se získává velmi stabilní disperse polymerních částic ve vodě, z níž se přebytečná kyselina může odstranit některým ze způsobů jako je dekantace s pomocí odstředivky, tlaková filtrace nebo dialýza. Produkt pak může být podroben dalším reakcím.The epoxide groups present are hydrolyzed by the addition of a water molecule and the acid, which must not react with the epoxide, serves as a catalyst. After completion of the reaction, a very stable dispersion of the polymer particles in water is obtained, from which the excess acid can be removed by some means such as centrifugation decantation, pressure filtration or dialysis. The product can then be subjected to further reactions.

V dalším je vynález blíže objasněn v příkladech provedení.In the following, the invention is explained in more detail in the examples.

Příklad 1 ml latexových částic suspendovaných ve vodě připravených podle Čs. autorského osvědčení 225010 z 1 % hm. glycidylmethakrylátu a 99 °/o hm. styrenu bylo mícháno přes noc při pokojové teplotě, 5 ml roztoku hydroxidu sodného ve vodě o koncentraci 2 mol/1 a poté dialyzováno proti vodě 5 hodin. Podle infračerveného spektra nelze v produktu nalézt žádné epoxidové skupiny.Example 1 ml of latex particles suspended in water prepared according to Cs. 225010 from 1% wt. glycidyl methacrylate and 99 wt. Styrene was stirred overnight at room temperature, 5 ml of 2M sodium hydroxide in water and then dialyzed against water for 5 hours. According to the infrared spectrum, no epoxy groups can be found in the product.

Příklad 2 ml latexových částic suspendovaných ve vodě připravených podle Čs. AO z polyglycidylmethakrylátu bylo při teplotě 30 °C mícháno 24 hodin s 0,05 mol/1 koncentrovaným roztokem kyseliny chloristé přidané v množství 20 ml. Po odstranění kyseliny po reakci opakovanou dekantací v centrifuze bylo infračervenou analýzou zjištěno, že částice obsahují pouze 40 % residuálních epoxidových skupin.Example 2 ml of water-suspended latex particles prepared according to Cs. The AO from polyglycidyl methacrylate was stirred at 30 ° C for 24 hours with a 0.05 mol / L concentrated perchloric acid solution added in an amount of 20 ml. After removal of the acid after the reaction by repeated decantation in a centrifuge, it was found by infrared analysis that the particles contained only 40% of the residual epoxy groups.

Příklad 3 ml částic připravených kopolymerizací glycidylakrylátu s isoprenem (15 : 85 % hm.) podle Čs. AO o velikosti částic 0,25 μπι bylo smícháno se stejným objemem 1 mol/1 roztokem kyseliny sírové a za míchání zahříváno po dobu 10 minut na 80 °C. Epoxidové skupiny tímto způsobem prakticky vymizely.Example 3 ml of particles prepared by copolymerization of glycidyl acrylate with isoprene (15: 85 wt.%) According to Cs. The 0.25 μπι particle size AO was mixed with an equal volume of 1 mol / L sulfuric acid solution and heated to 80 ° C for 10 minutes with stirring. The epoxy groups have practically disappeared in this way.

Příklad 4 ml částic připravených kopolymerizací vinylacetátu s glycidylvinyletherem (85 ku 15 % hm.) bylo podrobeno reakci podle příkladu 3.1 v tomto případě byly všechny epoxidové skupiny přeměněny ve vicinální dihydroxy.EXAMPLE 4 ml of particles prepared by copolymerization of vinyl acetate with glycidyl vinyl ether (85 to 15 wt%) were subjected to the reaction of Example 3.1, in which case all epoxide groups were converted to vicinal dihydroxy.

Příklad 5Example 5

Shodným způsobem jako v příkladu 3 byl podroben hydrolýze kopolymer glycidylmethakrylátu s akrylamidem (98:2% hm.) získaný podle Čs. AO. Po skončené reakci a separaci produktu bylo zjištěno, že 42 % epoxidových skupin zbývá nezreagovaných.The copolymer of glycidyl methacrylate with acrylamide (98: 2 wt.%) Obtained according to Cs. AO. After completion of the reaction and separation of the product, it was found that 42% of the epoxy groups remained unreacted.

Claims (2)

PŘEDMĚTSUBJECT 1. Hydrofilní latexové částice obsahující visící 2,3-dihydroxypropylové skupiny, vyznačené tím, že sestávají ze zpolymerizovaných jednotek obecného vzorce I —CH₂—CR¹—Hydrophilic latex particles containing pendant 2,3-dihydroxypropyl groups, characterized in that they consist of polymerized units of the formula I - CH _{2 -} CR ¹ - IAND X—CH₂-CH—CH₂ (I),X-CH ₂ -CH = CH ₂ (I) I II I OH OH kde R¹ je methyl nebo vodík a X je —O— nebo —CO—O— nebo ze zpolymerizované směsi jednotek obecného vzorce I a jednotek vzniklých polymerizací monomerů vybraných ze skupiny zahrnující glycidylakrylát a methakrylát, styren, divinylbenzen, hydroxyalkylakryláty a methakryláty, alkylakryláty a methakryláty, N-vinylpyrYNÁLEZU rolidon, vinylacetát, butadien, isopren, akryl či methakrylamidy a glycidylvinylether v množství 1 až 99 % hm.OH OH wherein R ¹ is methyl or hydrogen and X is -O- or -CO-O- or from a polymerized mixture of units of formula (I) and units resulting from polymerization of monomers selected from glycidyl acrylate and methacrylate, styrene, divinylbenzene, hydroxyalkyl acrylate and methacrylate; alkyl acrylates and methacrylates, N-vinylpyrrYNESYL rolidone, vinyl acetate, butadiene, isoprene, acrylic or methacrylamides and glycidyl vinyl ether in an amount of 1 to 99 wt. 2. Způsob přípravy hydrofilních latexových částic obsahující visící 2,3-dihydroxypropylové skupiny, vyznačený tím, že se latexové částice sestávající z homopolymeru glycidylakrylátu, glycidylmethakrylátu nebo glycidylvinyletheru nebo jejich kopolymerů s 1 až 99 % hm. monomerů vybraných ze skupiny zahrnující styren, divinylbenzen, hydroxyalkylakryláty čl methakryláty, alkylakryláty či methakryláty, N-vinylpyrrolidon, vinylacetát, butadien, isopren, akryl či methakrylamid nebo jejich směsi ponechají reagovat při teplotě 0 až 100 °C s vodním roztokem kyseliny sírové nebo chloristé nebo alkalického hydroxidu o koncentraci 0,01 až 2 mol/1 po dobu 5 minut až 24 hodin.2. A process for the preparation of hydrophilic latex particles comprising pendant 2,3-dihydroxypropyl groups, characterized in that the latex particles consist of a homopolymer of glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate or glycidyl vinyl ether or copolymers thereof with 1 to 99% by weight. monomers selected from the group consisting of styrene, divinylbenzene, hydroxyalkyl acrylates or methacrylates, alkyl acrylates or methacrylates, N-vinylpyrrolidone, vinyl acetate, butadiene, isoprene, acrylic or methacrylamide or mixtures thereof at 0 to 100 ° C with an aqueous solution of sulfuric acid or of an alkali hydroxide at a concentration of 0.01 to 2 mol / l for 5 minutes to 24 hours.