DE19516323A1 - Prodn. of magnetisable aq. dispersions - Google Patents

Prodn. of magnetisable aq. dispersions

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DE19516323A1 DE1995116323 DE19516323A DE19516323A1 DE 19516323 A1 DE19516323 A1 DE 19516323A1 DE 1995116323 DE1995116323 DE 1995116323 DE 19516323 A DE19516323 A DE 19516323A DE 19516323 A1 DE19516323 A1 DE 19516323A1
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Abstract

A process for producing magnetisable dispersions of finely divided particles in water, is new. The particles consist exclusively or primarily of Fe3O4 and/or psi -Fe2O3, have a size of 5-50 nm and are coated with a monomolecular adsorption layer of an organic substance. The substance is bonded to the particle surface through a functional gp., e.g. a carboxy, sulphonate, sulphate, thiol, phosphate or phosphonate gp., and has \- 1 other functional gp. available for surface-modifying chemical reactions. The process is characterised in that the chemical reactions are performed in such a way that the sedimentation stability is reversibly adjustable by means of pH displacement. The pH is first displaced into the acidic range until no dispersion in the aq. system occurs, the water is then sepd., and the pH is reset to a sufficient value of the polarity and water-solubility of the polar hydrophilic gps.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von magnetisierbaren Disperionen aus feinverteilten Teilchen in Wasser, bei denen die Teilchen ausschließlich oder hauptsächlich aus Fe₃O₄ und/oder γ-Fe₂O₃ bestehen, eine Größe von 5 bis 50 nm aufweisen und deren Oberflächen nur mit einer monomolekularen Adsorptionsschicht aus organischen Substanzen versehen werden, die mindestens über eine funktionelle Gruppe wie Carboxyl-, Sulfonat-, Sulfat-, Thiol-, Phosphat- oder Phosphonatgruppe verfügen, über die die Bindung an der Teilchenoberfläche erfolgt, und mindestens eine weitere funktionelle Gruppe vorliegt, an der weitere chemische Reaktionen zur Oberflächenmodifizierung durchführbar sind.The invention relates to a method for producing magnetizable dispersions from finely divided particles in Water in which the particles are exclusively or mainly consist of Fe₃O₄ and / or γ-Fe₂O₃, one size have from 5 to 50 nm and their surfaces only with a monomolecular adsorption layer made of organic Substances are provided that have at least one functional group such as carboxyl, sulfonate, sulfate, Thiol, phosphate or phosphonate group have the the binding takes place on the particle surface, and at least one further functional group is present the further chemical reactions for surface modification are feasible.

Die Erfindung betrifft ferner auch die Verwendung dieser Dispersionen. The invention also relates to the use of these Dispersions.  

Magnetisierbare Teilchen im hier interessierenden Größenbereich von 5 bis 50 nm sind bekanntlich thermodynamisch nicht stabil. Durch Adsorption organischer Moleküle auf den Teilchenober­ flächen lassen sich in Abstimmung mit der Trägerflüssigkeit konzentrierte, sedimentationsstabile, magnetisierbare Dispersionen herstellen, deren Sedimentationsneigung auch in niedrig viskosen Trägerflüssigkeiten wie Wasser oder bei starker Verdünnung gering ist. Moleküle mit Carboxyl-, Sulfon­ säure oder Phosphorsäuregruppen zeigen eine besonders hohe Affinität zu Eisenoxidteilchen und sind daher als primäre Überzugssubstanzen besonders gut geeignet. Durch die Anwendung weiterer, nicht an Eisenoxid gebundener funktioneller Gruppen im Adsorptionsschichtsystem lassen sich die chemischen und physikalischen Eigenschaften dieser wäßrigen Dispersionen verändern, so daß Anwendungen wie die magnetohydrostatische Dichtetrennung oder die Separationen von bioaktiven Substanzen im Magnetfeldgradienten möglich werden (J. SHIMOIIZAKA et al, "Sink and Float Separation with Magnetic Fluid", J. Mining and Metallurgical Institute of Japan 93 (1977) 1067, 23 bis 26; S. ROATH, "Biological and biomedical aspects of magnetic fluid technology", Journal of Magnetism and Magnetic Materials 122 (1993) 329-334). Je nach dem verwendeten Trägerflüssigkeit, oft auch als Dispersionsmittel bezeichnet, werden monomolekulare oder biomolekulare Schichten geeigneter Substanzen (Dispergatoren) verwendet.Magnetizable particles in the size range of interest here As is known, from 5 to 50 nm are not thermodynamically stable. By adsorbing organic molecules onto the particle surface surfaces can be coordinated with the carrier liquid concentrated, sedimentation-stable, magnetizable Produce dispersions whose tendency to sedimentation also in low-viscosity carrier liquids such as water or strong dilution is low. Molecules with carboxyl, sulfone Acid or phosphoric acid groups show a particularly high level Affinity for iron oxide particles and are therefore considered primary Coating substances particularly well suited. Through the application further functional groups not bound to iron oxide the chemical and physical properties of these aqueous dispersions change so that applications like the magnetohydrostatic Density separation or the separations of bioactive substances in the magnetic field gradient (J. SHIMOIIZAKA et al, "Sink and Float Separation with Magnetic Fluid," J. Mining and Metallurgical Institute of Japan 93 (1977) 1067, 23-26; S. ROATH, "Biological and biomedical aspects of magnetic fluid technology ", Journal of Magnetism and Magnetic Materials 122 (1993) 329-334). Depending on the carrier liquid used, often referred to as dispersants, are monomolecular or biomolecular layers of suitable substances (Dispersants) used.

Die Wirkung der Adsorptionsschicht/Adsorptionsschichten beruht im wesentlichen auf der elektrostatischen, sterischen und der Born′schen Abstoßung der Teilchen. Die Summe dieser Energien muß größer als die Anziehungsenergie der Teilchen sein, welche sich aus der van-der-Waals- und der magnetischen Wechselwirkung zusammensetzt (R.E. ROSENSWEIG, "Fluid Dynamics and Science of Magnetic Liquids", Advances in Electronics and Electron Physics, 48, S. 108-111; R.E. ROSENSWEIG, "Ferrohydrodynamics", Cambridge University Press, Cambridge 1985, S. 33-54). The effect of the adsorption layer / layers is based essentially on the electrostatic, steric and the Born rejection of the particles. The sum of these energies must be greater than the attraction energy of the particles, which derives from the van der Waals and the magnetic interaction (R.E. ROSENSWEIG, "Fluid Dynamics and Science of Magnetic Liquids ", Advances in Electronics and Electron Physics, 48, pp. 108-111; RE. ROSENSWEIG, "Ferrohydrodynamics", Cambridge University Press, Cambridge 1985, pp. 33-54).  

Aus der Patentliteratur sind zahlreiche Zusammensetzungen und Herstellungsverfahren von sedimentationsstabilen, wäßrigen magnetisierbaren Eisenoxid-Dispersionen mit 5 bis 50 nm großen Teilchen bekannt, bei denen die Eisenoxidteilchen durch eine erste Adsorptionsschicht, bestehend aus Fettsäuren, und eine zweite Adsorptionsschicht, bestehend aus ethoxylierten Fettalkoholen, Sulfonsäuren, Fettsäuren oder Zuckertensiden, stabilisiert sind (US 4 094 804, US 4 208 294, DE 43-25 386 A1). Die erste und zweite Adsorptionsschicht sind durch physikalische Adsorptionswirkungen miteinander verknüpft. Intensive van-der-Waals-Wechselwirkungen der Alkylketten sind die Hauptursache für den Zusammenhalt der beiden Adsorptionsschichten.Numerous compositions are from the patent literature and manufacturing processes of sedimentation-stable, aqueous magnetizable iron oxide dispersions with 5 to 50 nm large particles known in which the iron oxide particles through a first adsorption layer consisting of fatty acids, and a second adsorption layer consisting of ethoxylated Fatty alcohols, sulfonic acids, fatty acids or sugar surfactants, are stabilized (US 4 094 804, US 4 208 294, DE 43-25 386 A1). The first and second adsorption layers are linked together by physical adsorption effects. There are intense van der Waals interactions of the alkyl chains the main cause of the cohesion of the two Adsorption layers.

Die Substanzen in der äußeren Adsorptionsschicht haben die Funktion, für die Teilchenabstoßung und für die Verträglichkeit (Lösungsvermittlung) mit der Trägerflüssigkeit zu sorgen. Im Vergleich zu den entsprechenden Dispersionen auf Basis organischer Trägerflüssigkeiten, für die nur eine Adsorptionsschicht oberflächenaktiver Substanzen nötig ist, sind bei den Doppelschichtsystemen nicht so hohe Sättigungspolarisationen erreichbar. Der Grund dafür ist, daß bei Doppelschichtsystemen nicht so hohe Volumenkonzentra­ tionen an magentisierbaren Partikeln in der Dispersion erreicht werden können, da der Anteil organischer nichtmagnetischer Moleküle höher ist.The substances in the outer adsorption layer have the Function, for particle repellency and for compatibility (Solution mediation) with the carrier liquid. Compared to the corresponding dispersions based organic carrier liquids for which only one Adsorption layer of surface-active substances is necessary, are not so high with the double-layer systems Saturation polarizations attainable. The reason for this is, that in double-layer systems not so high volume concentration achieved on magnetizable particles in the dispersion can be because the proportion of organic non-magnetic Molecules is higher.

Deshalb ist es wünschenswert, geeignete Dispergatoren an den Eisenoxidteilchen zu adsorbieren, die einerseits mit einer funktionellen Ankergruppe adsorbiert werden können und ein Molekülteil besitzen, der eine ausreichende Adsorptionsschicht­ dicke gewährleistet (CH₂-Ketten) und die andererseits einen hydrophilen polaren Molekülteil aufweisen.It is therefore desirable to use suitable dispersants on the Adsorb iron oxide particles, the one with a functional anchor group can be adsorbed and a Part of the molecule possess an adequate adsorption layer thickness guaranteed (CH₂ chains) and the other one Have hydrophilic polar part of the molecule.

Diesen Bedingungen würden beispielsweise langkettige Dicarbon­ säuren oder bedingt ω-Hydroxy- oder ω-Aminocarbonsäuren genügen. Die Dicarbonsäuren führen jedoch bei der Adsorption zu einem großen Teil an verbrückten Teilchen, die um so schneller sedimentieren und nicht die erwünschten Dispersionen ergeben.These conditions would be long-chain dicarbon, for example acids or conditionally ω-hydroxy or ω-aminocarboxylic acids are enough. However, the dicarboxylic acids lead to adsorption  to a large extent of bridged particles, the more so sediment faster and not the desired ones Dispersions result.

Die Polarität von Hydroxy- oder Aminogruppen, die geringe Wasserlöslichkeit von Carbonsäuren, die diese Gruppen enthalten und deren Carboxylgruppe an Eisen gebunden ist, und vor allem die zu geringe Moleküllänge dieser Substanzen reichen zur Dispersionsstabilierung nur bedingt aus. Die erreichbaren Abstoßungskräfte, insbesondere die sterische Abstoßung, sind für die Erzielung von sedimentationsstabilen Dispersionen in Wasser zu gering. Die Teilchen der resultierenden Disper­ sionen sind innerhalb von 2 Tagen zu über 80% sedimentiert und damit für viele Anwendungen unbrauchbar.The polarity of hydroxy or amino groups, the low Water solubility of carboxylic acids belonging to these groups contain and whose carboxyl group is bound to iron, and above all the insufficient molecular length of these substances is sufficient to stabilize the dispersion only to a limited extent. The attainable Repulsive forces, especially steric rejection, are for achieving sedimentation-stable dispersions too low in water. The particles of the resulting disper ions are over 80% sedimented within 2 days and therefore unusable for many applications.

In der DE 37 09 852 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung stabiler magnetischer Flüssigkeitszusammensetzungen beschrieben, bei dem man zu den Magnetteilchen ein niedrig­ viskoses Lösungsmittel und ein Gemisch von oberflächenaktiven Substanzen gibt und durch Einhaltung bestimmter Parameter, wie Druck, Temperatur und Katalysatorkonzentration, eine chemische Bindung der oberflächenaktiven Substanzen auf der Oberfläche der Magnetteilchen herstellt, wobei nach erfolgter Reaktion entweder das niedrigviskose Lösungsmittel abgedampft und der entstehende Feststoff im Dispersionsmittel dispergiert oder das Dispersionsmittel zur magnetischen Lösungsmittel­ dispersion gegeben und das Lösungsmittel abdestilliert wird. Bei diesem Stand der Technik sind keine definierten monomeren Substanzen mit freien funktionellen, am Eisenoxid adsorbierbaren Gruppen, verbindenden Kohlenwasserstoffketten und nicht endständig alkylverschlossenen, funktionellen hydrophilen Gruppen (speziell Hydroxylgruppen) kommerziell erhältlich oder beschrieben, die zu einer sedimentationsstabilen magnetisierbaren Dispersionen von Eisenoxidteilchen auch in Wasser führen. DE 37 09 852 A1 describes a process for the production stable magnetic fluid compositions described, in which one low to the magnetic particles viscous solvent and a mixture of surfactants Substances and by adhering to certain parameters, like pressure, temperature and catalyst concentration, a chemical bonding of the surface-active substances on the Manufactures surface of the magnetic particles, after having done Reaction either evaporated the low viscosity solvent and the resulting solid dispersed in the dispersant or the dispersant to the magnetic solvent given dispersion and the solvent is distilled off. There are no defined ones in this prior art monomeric substances with free functional, on iron oxide adsorbable groups, connecting hydrocarbon chains and not terminally alkyl-capped, functional hydrophilic groups (especially hydroxyl groups) commercially available or described as a sedimentation-stable magnetizable dispersions of iron oxide particles also in water.  

Der Grund dafür liegt darin, daß beim Umsatz von zwei mindestens bifunktionalisierten geeigneten Ausgangsstoffen zum größten Teil ein breites Spektrum an nicht erwünschten Verbindungen entsteht, wenn man nicht mit sogenannten abspaltbaren Schutzgruppen arbeitet. Die herkömmliche Schutzgruppentechnik ist sehr aufwendig und rechtfertigt sich beispielsweise für Peptidsynthesen (S. HAUPTMANN, "Organische Chemie", VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, 2. Auflage, S. 661-663), jedoch nicht zur Herstellung von Betriebsflüssigkeiten, die zur magnetohydrostatischen Wertstofftrennung eingesetzt werden sollen.The reason for this is that when two at least bifunctionalized suitable starting materials for the most part a wide range of unwanted ones Connections are created when you are not using so-called removable protective groups works. The conventional one Protection group technology is very complex and justified for example for peptide synthesis (S. HAUPTMANN, "Organic Chemistry", VEB German publisher for Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, 2nd edition, pp. 661-663), however not for the production of operating fluids be used for magnetohydrostatic recycling should.

Werden andererseits ethoxylierte aromatische Carbonsäuren oder Sulfonsäuren (US 4 855 079) als Dispergatoren eingesetzt, und sind diese nicht alkylverschlossen, so tritt der Nachteil auf, daß aufgrund der chemisch/physikalischen Eigenschaften der Alkoxygruppen eine einfache Aufkonzentration der vom Trenngut abgespülten, stark verdünnten Dispersionen durch pH-Änderung nicht möglich ist.On the other hand, ethoxylated aromatic carboxylic acids or sulfonic acids (US 4,855,079) are used as dispersants, and if these are not alkyl-locked, the disadvantage arises on that due to the chemical / physical properties the alkoxy groups a simple concentration of the Rinsed, severely diluted dispersions pH change is not possible.

Die reversible Änderung der Sedimentationsstabilität durch pH-Änderung läßt sich nur zur Flockung, Abtrennung der Trägerflüssigkeit und Redispergierung nutzen (SHIMOIIZAKA, J. et. al., "Coagulation and Redispersion of Water Base Magnetic Fluid", J. Mining and Metallurgical Institute of Japan 93 (1977) 1068, S. 83-86), falls in der (äußeren) Adsorptionsschicht geeignete funktionelle Gruppen wie beispielsweise Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppen vorliegen.The reversible change in sedimentation stability through pH change can only be used for flocculation, separation of the Use carrier liquid and redispersion (SHIMOIIZAKA, J. et. al., "Coagulation and Redispersion of Water Base Magnetic Fluid ", J. Mining and Metallurgical Institute of Japan 93 (1977) 1068, pp. 83-86), if in the (outer) Suitable functional groups such as for example carboxyl or sulfonic acid groups are present.

Für viele Anwendungen wäßriger Eisenoxid-Dispersionen in der Medizin und Biologie sind doppelt beschichtete Eisenoxidteilchen durchaus geeignet (M. De COUYPER, M. JONIAU, "Immobilization of memorane enzymes into magnetizable phospholipid bilayer-coated inorganic Colloids", Progress in Colloid & Polymer Science, 82 (1990) 353-359). For many applications of aqueous iron oxide dispersions in the Medicine and biology are double coated Iron oxide particles are quite suitable (M. De COUYPER, M. JONIAU, "Immobilization of memorane enzymes into magnetizable phospholipid bilayer-coated inorganic colloids ", Progress in Colloid & Polymer Science, 82 (1990) 353-359).  

Desorptionserscheinungen der äußeren Adsorptionsschicht durch Zugabe von unpolaren Lösungsmitteln zur Trägerflüssigkeit lassen sich allerdings nicht verhindern.Desorption phenomena of the outer adsorption layer Add non-polar solvents to the carrier liquid cannot be prevented, however.

Im Hinblick auf chemische Reaktionen an den funktionellen Gruppen der äußeren Adsorptionsschicht zur Ankopplung bioaktiver Substanzen schränkt diese Tatsache die Verwendungsfähigkeit derartig hergestellter Dispersionen in der Biologie und Medizin nachhaltig ein.With regard to chemical reactions on the functional Groups of the outer adsorption layer for coupling This fact limits bioactive substances Usability of dispersions prepared in this way in of biology and medicine.

Deshalb werden magnetisierbare, wäßrige Dispersionen für diesen Anwendungsbereich oft unter Verwendung von Makromolekülen auf Kohlehydratbasis (WO 90/073380) hergestellt. Die Dispersionsstabilität (Sedimentation) liegt nur im Bereich von Tagen (WO 90/15666) und ist damit unbefriedigend.Therefore magnetizable, aqueous dispersions for often using this scope Macromolecules based on carbohydrates (WO 90/073380). The dispersion stability (sedimentation) is only in the range of days (WO 90/15666) and is therefore unsatisfactory.

Auch die Anwendung von synthetisch hergestellten Makromolekülen bzw. Polyelektrolyten (Polykondensate, Polymere, Latices) ist möglich und beispielsweise in der US 4 230 685 und WO 85/04330 oder für andere Anwendungen in der DE 41 15 608 A1 beschrieben.Also the use of synthetically produced Macromolecules or polyelectrolytes (polycondensates, polymers, Latices) is possible, for example in US Pat. No. 4,230,685 and WO 85/04330 or for other applications in the DE 41 15 608 A1 described.

Das Problem der niedrigen Sedimentationsstabilität aufgrund zu geringer Schichtdicken und Polarität läßt sich aber auch auf diese Weise jedoch nicht befriedigend lösen.The problem of low sedimentation stability due to too thin layers and polarity can also be not satisfactorily solved in this way.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung derartiger Makromoleküle besteht darin, daß diese in fast allen Fällen keine freien funktionellen Gruppen besitzen, die zur direkten chemischen Reaktion mit bioaktiven Stoffen wie beispielsweise Peptiden, Proteinen oder ganzer Zellen geeignet sind. Solche Dispersionen sind für die meisten biologischen/medizinischen Separationen nur geeignet, wenn eine nachträgliche Funktionalisierung mit sehr gefährlichen Stoffen wie Bromcyan vorgenommen wird (WO 90/07380).Another disadvantage of using such macromolecules is that in almost all cases there are no free ones have functional groups for direct chemical Reaction with bioactive substances such as peptides, Proteins or whole cells are suitable. Such dispersions are for most biological / medical separations only suitable if a subsequent functionalization with very dangerous substances like cyanogen bromide is made (WO 90/07380).

Aus der DD 1 60 532 ist ein Verfahren zur Herstellung magnetischer Flüssigkeiten auf der Basis von z. B. Fe₃O₄, γ-Fe₂O₃, Fe, Co, Ni in organischen oder anorganischen Dispersionsmitteln bekannt. Es werden adsorptionsstabilisierte Magnetteilchen mit organischen reaktionsfähigen Substanzen zur Reaktion gebracht, die eine oder mehrere reaktionsfähige Gruppen besitzen, wobei mindestens eine Gruppe mit der Oberfläche der Magnetteilchen eine chemische Bindung eingeht und andere Gruppen zur weiteren chemischen Reaktion fähig sind.DD 1 60 532 is a process for the production magnetic liquids based on e.g. B. Fe₃O₄, γ-Fe₂O₃, Fe, Co, Ni in organic or inorganic  Dispersants known. Adsorption-stabilized Magnetic particles with organic reactive substances reacted to the one or more reactive Have groups, at least one group with the A chemical bond forms on the surface of the magnetic particles and other groups capable of further chemical reaction are.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß es auf wäßrige Systeme nicht anwendbar ist, weil die Polarität und Hydrophilie der funktionellen Gruppen für eine Langzeitdispergierung der Trägerflüssigkeit in Wasser nicht ausreicht.This known method has the disadvantage that it is aqueous Systems is not applicable because of polarity and hydrophilicity of the functional groups for long-term dispersion of the Carrier liquid in water is not sufficient.

Bei dem gegenwärtigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von magnetisierbaren Dispersionen aus feinverteilten Teilchen in Wasser anzugeben, mit dem es möglich wird, eine Aufkonzentration der Dispersionen ohne Wasserabdampfung durchzuführen, wobei die Dispergatoren am Eisenoxid selbst synthetisierbar sind, das Eisenoxid als Schutzgruppe fungiert und die rückgewonnene Dispersion eine hohe Sättigungspolarisation, eine reversible Sedimentationsstabilität aufweist und biologisch aktive Substanzen bei ausreichender Sedimentationsstabilität ankoppelbar sind.The present invention lies in the current state of the art based on the task of a method for producing magnetizable dispersions of finely divided particles in Specify water that makes it possible to Concentration of the dispersions without water evaporation perform, the dispersants on the iron oxide itself are synthesizable, the iron oxide acts as a protective group and the recovered dispersion has a high saturation polarization, has a reversible sedimentation stability and biological active substances with sufficient sedimentation stability can be coupled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1, 11, 12 und 13 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the claims 1, 11, 12 and 13 specified features solved.

Vorteilhafte Verfahrensführungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben. Advantageous procedures are in the others Claims specified.  

Der Einsatz von monomeren chemischen Substanzen, die bei der Adsorption an Eisenoxidteilchen hydrolisiert werden und/oder nach der Adsorption mit weiteren chemischen Substanzen umgesetzt werden, ermöglicht die erfindungsgemäße Teilchendispergierung und Funktionalisierung für spezielle Anwendungen.The use of monomeric chemical substances in the Adsorption on iron oxide particles are hydrolyzed and / or after adsorption with other chemical substances implemented, enables the invention Particle dispersion and functionalization for special Applications.

Die Adsorption an den Eisenoxidteilchen führt bekanntlich zur Blockierung einer funktionellen Gruppe der adsorbierten Substanzen.As is well known, adsorption on the iron oxide particles leads to Blocking a functional group of adsorbed Substances.

Werden nun gezielte Veränderungen durch chemische Reaktionen an den anderen Gruppen vorgenommen, so wurde überraschenderweise gefunden, daß die Dispergatoren zur Erzielung von monomolekularen Adsorptionsschichten an den Eisenoxidteilchen selbst synthetisiert werden können.Are now targeted changes through chemical reactions made to the other groups, so it was Surprisingly found that the dispersants for Achievement of monomolecular adsorption layers on the Iron oxide particles themselves can be synthesized.

Dabei fungiert das Eisenoxid als Schutzgruppe. Am anderen Ende des Moleküls befindet sich eine primäre funktionelle Gruppe, die oder deren Abstand zum Eisenoxidteilchen nicht ausreicht, um zu sedimentationsstabilen Dispersionen in Wasser zu führen. An der funktionellen Gruppe führen chemische Reaktionen wie Bindungsspaltung, -knüpfung oder Umlagerungen, die das adsorbierte Molekül - ggf. auch schrittweise - verändern, zu sedimentationsstabilen Dispersionen.The iron oxide acts as a protective group. On the other end the molecule has a primary functional group, the distance from the iron oxide particle is not sufficient, to lead to sedimentation-stable dispersions in water. Chemical reactions take place on the functional group such as bond cleavage, bond formation or rearrangements, which the change adsorbed molecule - if necessary also step by step - to sedimentation-stable dispersions.

Dadurch entstehen monomolekulare Adsorptionsschichten, bestehend aus Substanzen, die in dieser Form als Dispergatoren nicht oder nur als Produktgemisch herstellbar und außerdem nur sehr aufwendig zu trennen sind.This creates monomolecular adsorption layers, consisting of substances in this form as dispersants cannot be produced or can only be produced as a product mixture and also only are very difficult to separate.

Die chemischen Reaktionen an den adsorbierten und ggf. hydrolisierten Substanzen führen auch zu Veränderungen, die eine reversible Beeinflussung der Sedimentationsstabilität infolge der Änderung des pH-Wertes ermöglichen und/oder zur chemischen Bindung von Peptiden, Proteinen und Proteiden nutzbar sind.The chemical reactions on the adsorbed and possibly hydrolyzed substances also lead to changes that a reversible influence on sedimentation stability enable and / or due to the change in pH chemical binding of peptides, proteins and proteids are usable.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch mit der üblichen Methode der Adsorption/Chemisorption von zur Erzielung der Dispersionen geeigneten Substanzen kombinieren. The process according to the invention can also be carried out using the customary method Method of adsorption / chemisorption to achieve the Combine dispersions of suitable substances.  

Eine bevorzugte Variante einer Bindungsspaltung als mögliche chemische Reaktion ist die Hydrolyse von adsorbierten Halbestern höherer Dicarbonsäuren mit niederen Alkoholen. Vorzugsweise werden Sebacinsäuremonomethyl- oder -ethylester eingesetzt, da der Siedepunkt der entstehenden Alkohole niedrig liegt und sich diese leicht entfernen lassen:A preferred variant of bond cleavage as possible chemical reaction is the hydrolysis of adsorbed Half-esters of higher dicarboxylic acids with lower alcohols. Monomethyl or ethyl sebacic acid are preferred used because the boiling point of the resulting alcohols is low and can be easily removed:

Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₈COOCH₃ (OH⁻/H₂O) ⇒ Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₈COOHFe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₈COOCH₃ (OH⁻ / H₂O) ⇒ Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₈COOH

Bevorzugte Varianten einer Bindungsknüpfung sind ferner O-Alkylierungen nach der Williams′schen Ethersynthese, S-Alkylierungen oder N-Alkylierungen von Nucleophilen, die mit einer weiteren funktionellen Gruppe am Eisenoxid adsorbiert sind. Die Reaktionspartner sind in allen Fällen Verbindungen mit einer nucleophilen Abgangsgruppe und mit mindestens einer polaren, hydrophilen Gruppe, die die Wechselwirkung mit dem Dispersionsmittel Wasser ermöglicht. Die Abgangsgruppe wird, falls erforderlich, protoniert, um die Reaktion zu ermöglichen.Preferred variants of a linkage are also O-alkylations according to Williams' ether synthesis, S-alkylations or N-alkylations of nucleophiles that with another functional group on iron oxide are adsorbed. The reactants are in all cases Compounds with a nucleophilic leaving group and with at least one polar, hydrophilic group that the Interaction with the dispersant water enables. The leaving group is protonated, if necessary, to to enable the reaction.

Fehlender Elektronendruck des Nucleophils kann mit Elektronenzug an der Abgangsgruppe durch Zugabe von Lewissäuren, vorzugsweise Eisen(III)chlorid, ausgeglichen werden.Missing electron pressure of the nucleophile can be with Electron pull on the leaving group by adding Lewis acids, preferably iron (III) chloride, balanced will.

Auch umgekehrte Verhältnisse lassen sich nutzen. Die am Eisenoxid adsorbierten Verbindungen tragen die Abgangsgruppen und die Nucleophile stellen die Verbindungen mit dem polaren, hydrophilen Rest dar, die mit der Trägerflüssigkeit wechselwirken.Reverse conditions can also be used. The most Iron oxide adsorbed compounds carry the leaving groups and the nucleophiles make the connections to the polar, represents hydrophilic residue with the carrier liquid interact.

In allen Fällen können unerwünschte Nebenprodukte unterdrückt werden, wenn die polare, hydrophile Gruppe, die mit der Trägerflüssigkeit wechselwirken soll, nicht stärker nucleophil als das -OH, -SH oder -NH₂-Reaktionszentrum ist.In all cases, unwanted by-products can be suppressed if the polar, hydrophilic group associated with the Carrier liquid should interact, not more nucleophilic as the -OH, -SH or -NH₂ reaction center.

Über die Nucleophilie der verschiedenen Reaktionszentren entscheiden vor allem das Lösungsmittel, elektronische und Mesomerieeffekte. Als Reaktionspartner werden vorzugsweise Substanzen mit primären funktionellen Gruppen eingesetzt. Bevorzugte Reaktanden sind adsorbierte aliphatische oder aromatische Carbonsäuren mit primärer bzw. in 4-Stellung befindlicher -OH, -SH oder -NH₂-Gruppe wie 6-Hydroxycapronsäure, 6-Aminocapronsäure, 3-(4-Hydroxyphenyl)-propionsäure, die mit Monochlor(poly)ethylenoxiaddukten, Chloressigsäure bzw. Chloressigsäuremethy- oder -ethylester umgesetzt werden. Ebenso läßt sich die Reaktion mit 4-Hydroxybenzoesäure und adsorbierter 11-Bromundecylensäure durchführen.About the nucleophilicity of the different reaction centers  decide mainly the solvent, electronic and Mesomerism effects. Are preferred as reactants Substances with primary functional groups used. Preferred reactants are adsorbed aliphatic or aromatic carboxylic acids with primary or in 4-position located -OH, -SH or -NH₂ group such as 6-hydroxycaproic acid, 6-aminocaproic acid, 3- (4-hydroxyphenyl) propionic acid, which with Monochlor (poly) ethyleneoxy adducts, chloroacetic acid or Chloroacetic acid methyl or ethyl be implemented. The reaction with 4-hydroxybenzoic acid and Carry out adsorbed 11-bromundecylenic acid.

Zwei bevorzugte Varianten stellen die folgenden Gleichungen dar:The following equations represent two preferred variants represents:

Fe₃o₄-⁻OOC(CH₂)₂C₆H₄OH + Cl(CH₂CH₂O)₃H(FeCl₃)
⇒ Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₂C₆H₄O(CH₂CH₂O)₃H
Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₂C₆H₄O(CH₂CH₂O)₃H + Cl(CH₂CH₂O)₃H(FeCl₃)
⇒ Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₂C₆H₄O(CH₂CH₂O)₆H
Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₆NH₂ + 2Cl(CH₂CH₂O)₃H(FeCl₃)
⇒ Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₆NH(CH₂CH₂O)₆H + Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₆N((CH₂CH₂O)₃H)₂Fe₃o₄-⁻OOC (CH₂) ₂C₆H₄OH + Cl (CH₂CH₂O) ₃H (FeCl₃)
⇒ Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₂C₆H₄O (CH₂CH₂O) ₃H
Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₂C₆H₄O (CH₂CH₂O) ₃H + Cl (CH₂CH₂O) ₃H (FeCl₃)
⇒ Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₂C₆H₄O (CH₂CH₂O) ₆H
Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₆NH₂ + 2Cl (CH₂CH₂O) ₃H (FeCl₃)
⇒ Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₆NH (CH₂CH₂O) ₆H + Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₆N ((CH₂CH₂O) ₃H) ₂

Eine besonders bevorzugte Variante einer Bindungsknüpfung ist der Einsatz von CH-aciden Verbindungen als nichtadsorbiertes Nucleophil. Dafür eignen sich vor allem niedere Malonester wie Dimethylmalonester, der mit adsorbierter 11-Bromundecylensäure reagiert:A particularly preferred variant of a linkage is the use of CH-acidic compounds as non-adsorbed Nucleophile. Lower malonic esters such as are particularly suitable for this Dimethylmalonic ester, which with adsorbed 11-bromundecylenic acid reacts:

Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₁₀Br + H₂C(COOCH₃)₂(NaOEt) ⇒ Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₁₀CH(COOCH₃)₂
Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₁₀CH(COOCH₃)₂(OH⁻/H₂O) ⇒ Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₁₀CH(COOH)₂
Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₁₀CH(COOH)₂ Decarbonyl. ⇒ Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₁₀CH₂COOHFe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₁₀Br + H₂C (COOCH₃) ₂ (NaOEt) ⇒ Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₁₀CH (COOCH₃) ₂
Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₁₀CH (COOCH₃) ₂ (OH⁻ / H₂O) ⇒ Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₁₀CH (COOH) ₂
Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₁₀CH (COOH) ₂ decarbonyl. ⇒ Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₁₀CH₂COOH

Eine andere bevorzugte Variante ist die schrittweise Reaktionsführung bzw. die Kombination mehrerer Umsetzungen. Dabei wird beispielsweise Chloressigsäure an ein oben erläutertes System addiert. Another preferred variant is the gradual one Reaction management or the combination of several implementations. For example, chloroacetic acid is added to an above explained system added.  

Durch die endständigen Carboxylgruppen entstehen pH-abhängige flockbare bzw. redispergierbare Dispersionen in Wasser:Due to the terminal carboxyl groups pH-dependent flocculent or redispersible dispersions in water:

Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₆O(CH₂CH₂O)₆H + ClCH₂COOH ⇒ Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₆O(CH₂CH₂O)₆CH₂COOHFe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₆O (CH₂CH₂O) ₆H + ClCH₂COOH ⇒ Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₆O (CH₂CH₂O) ₆CH₂COOH

Eine bevorzugte Verfahrensführung ist ebenso die Umlagerung, vorzugsweise nach dem Prinzip der Hofmann′schen Säureamidumlagerung.A preferred procedure is also the rearrangement, preferably on the principle of Hofmann's Acid amide rearrangement.

Damit erschließt das erfindungsgemäße Verfahren auch Systeme, die für die Separation von peptidhaltigen biologischen Systemen eingesetzt werden.The method according to the invention thus also opens up systems those for the separation of peptide-containing biological systems be used.

Für diese Anwendung ist es ausreichend, wenn nur an einem Teil der adsorbierten oder am Eisenoxid aufgebauten Substanzen derartige Veränderungen vorgenommen werden, d. h. die chemischen Umsetzungen ,müssen nicht quantativ erfolgen. Dies trifft auch schon für die Stufe der Einführung der Chloressigsäure zu. Nachstehende Verfahrensvariante zeigt die Aminfunktionalisierung nach den oben beschriebenen Verfahren hergestellten Dispersionen über die Säureamidherstellung:For this application it is sufficient if only on one part of substances adsorbed or built up on iron oxide such changes are made, d. H. the chemical Implementations do not have to be quantitative. This is also true already for the stage of introducing chloroacetic acid. The following process variant shows the Amine functionalization according to the methods described above Dispersions produced via the acid amide production:

Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₆N((CH₂CH₂O)₃CH₂COOH)₂ + 2O=C(NH₂)₂
⇒ Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₆N((CH₂CH₂O)₃CH₂CONH₂)₂ (Br₂/NAOH/H₂O) Uml.
⇒ Fe₃O₄-⁻OOC(CH₂)₆N((CH₂CH₂O)₃CH₂NH₂)₂Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₆N ((CH₂CH₂O) ₃CH₂COOH) ₂ + 2O = C (NH₂) ₂
⇒ Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₆N ((CH₂CH₂O) ₃CH₂CONH₂) ₂ (Br₂ / NAOH / H₂O) Uml.
⇒ Fe₃O₄-⁻OOC (CH₂) ₆N ((CH₂CH₂O) ₃CH₂NH₂) ₂

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß durch die Verwendung der magnetisierbaren Teilchen als Schutzgruppe und der nachfolgenden chemischen Modifizierung der gebundenen Substanzen monomolekulare Adsorptionsschichten mit Molekülen erzeugt werden, die in dieser Form als Dispergatoren nicht, nur mit sehr schlechten Ausbeuten oder nicht rein verfügbar sind.The particular advantage of the method according to the invention lies in that by using the magnetizable particles as a protecting group and the subsequent chemical Modification of the bound substances monomolecular Adsorption layers are generated with molecules that in this form as dispersants not, only with very bad ones Yields or are not purely available.

Im Zusammenhang mit der wäßrigen Trägerflüssigkeit werden ökologisch unbedenkliche, für die Wertstoffsortierung und für die medizinisch/biologische Anwendungen sehr gut geeignete magnetisierbare Dispersionen geschaffen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch rückgewinnbar sind.In connection with the aqueous carrier liquid ecologically harmless, for sorting and for  the medical / biological applications are very suitable magnetizable dispersions created after the methods of the invention are also recoverable.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen wäßrigen magnetisierbaren Dispersionen soll nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert werden.The preparation of the aqueous magnetizable according to the invention Dispersions are described below with the aid of examples are explained.

Die magnetisierbaren Teilchen werden beispielsweise aus Eisenoxidgemischen, welche zum größten Teil aus Fe₃O₄ und/oder γ-Fe₂O₃ bestehen, durch alkalische Fällung aus Eisensalzlösungen hergestellt. Als Eisensalze können Eisenchloride, -sulfate, -nitrate oder -oxalate eingesetzt werden. Die alkalische Komponente kann eine wäßrige Kalium-, Natrium-, Ammonium- oder Kalziumhydroxydlösung sein. Die Fällungsreaktionen und -bedingungen sind dem Fachmann hinreichend bekannt und brauchen deshalb nicht näher beschrieben werden.The magnetizable particles are made, for example Iron oxide mixtures, which are mostly made of Fe₃O₄ and / or γ-Fe₂O₃ consist of alkaline precipitation Iron salt solutions made. As iron salts can Iron chlorides, sulfates, nitrates or oxalates used will. The alkaline component can be an aqueous potassium, Sodium, ammonium or calcium hydroxide solution. The precipitation reactions and conditions are known to the person skilled in the art well known and therefore do not need are described in more detail.

Alle hergestellte Dispersionen wurden 30 Minuten in der Zentrifuge bei 3000 g von gröberen Aggregaten gereinigt. Danach wurde die Sedimentationsrate über einen Permanentmagneten im Bereich des Flüssigkeitsspiegels in einem 60 mm hoch gefüllten Reagenzglas durch Messung der Sättigungspolarisation bestimmt.All dispersions prepared were in the 30 minutes Centrifuge at 3000 g cleaned of coarser aggregates. Then the sedimentation rate was over a Permanent magnets in the area of the liquid level in a 60 mm high test tube Measurement of saturation polarization determined.

Beispiel 1example 1

In eine Lösung, die aus 12 g Eisen(II)chlorid, 26 g Eisen(III)chlorid und 110 ml Wasser besteht, wird 50 ml konzentrierte Ammoniumhydroxydlösung innerhalb von 30 Sekunden unter Rühren gegeben. Dann wird 10 Minuten bei 50°C gerührt und durch Waschen mit Wasser die Elektrolyte entfernt. In das letzte Waschwasser werden 1,5 g KOH gegeben. 2,5 g Sebacinsäuremonomethylester werden bei 90°C adsorbiert und hydrolisiert, wobei der Alkohol gleichzeitig abdestilliert wird. In a solution consisting of 12 g iron (II) chloride, 26 g of iron (III) chloride and 110 ml of water, 50 ml concentrated ammonium hydroxide solution within 30 seconds added with stirring. Then the mixture is stirred at 50 ° C. for 10 minutes and removed the electrolytes by washing with water. 1.5 g of KOH are added to the last wash water. 2.5 g of monomethyl sebacate are adsorbed at 90 ° C and hydrolyzed, the alcohol being distilled off at the same time becomes.  

Die Hydrolyse ist nach etwa 30 Minuten beendet.The hydrolysis is complete after about 30 minutes.

Die resultierende Dispersion besitzt eine Sättigungspolarisation von 26 mT (20°C). Im Basischen liegt die Dispersionsrate bei einem Magnetfeldgradienten von 5 mT/cm nach 30 Tagen unter 3 Prozent.The resulting dispersion has one Saturation polarization of 26 mT (20 ° C). Basically the dispersion rate with a magnetic field gradient of 5 mT / cm after 30 days under 3 percent.

Die konzentrierte Dispersion wird zur Demonstration mit 10 Teilen Wasser verdünnt. Danach wird der pH-Wert mit HCl auf 5 eingestellt.The concentrated dispersion is used for the demonstration Diluted 10 parts water. Then the pH is adjusted with HCl set to 5.

Über einen Permanentmagneten wird nun die Dispersion sedimentiert und das elektrolythaltige Wasser abdekantiert. Nach Zurückstellen des pH-Wertes mit festem KOH auf mindestens 8,5 wird 10 Minuten bei 50°C gerührt.The dispersion is now over a permanent magnet sedimented and decanted the electrolyte-containing water. After resetting the pH with solid KOH at least 8.5 is stirred at 50 ° C for 10 minutes.

Die redispergierte Eisenoxiddispersion weist die gleichen Eigenschaften wie die konzentrierte Ausgangsdispersion auf.The redispersed iron oxide dispersion has the same Properties like the concentrated initial dispersion.

Beispiel 2Example 2

In 80 ml konzentrierte Ammoniumhydroxydlösung wird eine Lösung, die aus 12 g Eisen(II)chlorid, 26 g Eisen(III)chlorid und 100 ml Wasser besteht, innerhalb von 30 Sekunden unter Rühren gegeben.In 80 ml of concentrated ammonium hydroxide solution Solution consisting of 12 g iron (II) chloride, 26 g iron (III) chloride and 100 ml of water within 30 seconds added with stirring.

Dann wird 10 Minuten bei 50°C gerührt und durch Waschen mit Wasser die Elektrolyte entfernt und 1,2 g 3-(4-Hydroxyphenyl)-propionsäure bei 80°C adsorbiert. Nach 20 Minuten wird mehrmals mit Wasser und mit 0,001 molarer Salzsäure gewaschen bis der pH-Wert höchstens 6 beträgt. Anschließend werden unter Rühren bei 80°C innerhalb von 30 Minuten 1 g 4-Chlorbuttersäure zugegeben und HCl ausgetrieben.Then the mixture is stirred at 50 ° C. for 10 minutes and washed with Water removes the electrolytes and 1.2 g of 3- (4-hydroxyphenyl) propionic acid adsorbed at 80 ° C. After 20 minutes, several times with water and with 0.001 molar Washed hydrochloric acid until the pH is at most 6. Then with stirring at 80 ° C within 1 g of 4-chlorobutyric acid were added over 30 minutes and HCl expelled.

Über einen Permanentmagneten wird sedimentiert, die darüberstehende Lösung abdekantiert und mit 1 molarer KOH auf einen pH-Wert von 9 eingestellt.A permanent magnet is used to sediment the decant the solution above and on with 1 molar KOH set a pH of 9.

Die resultierende Dispersion besitzt eine Sättigungskonzentration von 20 mT (20°C). Im Basischen liegt die Dispersionsrate bei einem Magnetfeldgradienten von 5 mT/cm nach 30 Tagen unter 3 Prozent. The resulting dispersion has one Saturation concentration of 20 mT (20 ° C). Basically the dispersion rate with a magnetic field gradient of 5 mT / cm after 30 days under 3 percent.  

Beispiel 3Example 3

Die Eisenoxidteilchen werden entsprechend Beispiel 1 hergestellt und mit Wasser gewaschen.The iron oxide particles are made according to Example 1 made and washed with water.

Danach werden 4 g Hydroxybenzensulfonsäure-7-Ethylenoxid-addukt, hergestellt durch Sulfonierung von MARLOPHEN P7 (Handelsname der Hüls AG), bei 80°C adsorbiert. Nach 20 Minuten wird zweimal mit Aceton gewaschen und 1,5 g KOH sowie 50 ml Ethylenglycoldimethylether zugesetzt und unter Rühren auf 50°C erwärmt. Dann werden 1,4 g Bromessigsäuremethylester zugegeben und 60 Minuten gerührt. Anschließend werden 50 ml Wasser zugesetzt und der Rest Lösungsmittel bzw. Alkohol abdestilliert.Then 4 g of hydroxybenzenesulfonic acid-7-ethylene oxide adduct, produced by sulfonation of MARLOPHEN P7 (trade name from Hüls AG), adsorbed at 80 ° C. After 20 minutes washed twice with acetone and 1.5 g KOH and 50 ml Ethylene glycol dimethyl ether added and with stirring heated to 50 ° C. Then 1.4 g of methyl bromoacetate added and stirred for 60 minutes. Then 50 ml Water added and the rest of solvent or alcohol distilled off.

Die resultierende Dispersion besitzt eine Sättigungspolarisation von 26 mT (20°C). Die (verdünnte) Dispersion läßt sich in der in Beispiel 1 angegebenen Weise flocken und redispergieren.The resulting dispersion has one Saturation polarization of 26 mT (20 ° C). The (diluted) Dispersion can be in the manner given in Example 1 flake and redisperse.

Beispiel 4Example 4

Die Eisenoxidteilchen werden entsprechend Beispiel 1 hergestellt und mit Wasser elektrolytfrei gewaschen. 1,5 g ε-Caprolacton werden zusammen mit 0,7 g KOH zugegeben, hydrolisiert und bei 80°C adsorbiert. Nach 30 Minuten wird mehrmals mit Wasser und mit 0,001 molarer Salzsäure gewaschen bis der pH-Wert höchstens 6 beträgt. Anschließend werden unter Rühren bei 80°C innerhalb von 30 Minuten 1,25 g 4-Chlorbuttersäuremethylester zugegeben und HCl ausgetrieben.The iron oxide particles are made according to Example 1 made and washed with water free of electrolytes. 1.5 g ε-caprolactone are added together with 0.7 g KOH, hydrolyzed and adsorbed at 80 ° C. After 30 minutes several times with water and with 0.001 molar hydrochloric acid washed until the pH is at most 6. Subsequently become 1.25 g within 30 minutes with stirring at 80 ° C. 4-Chlorobutyric acid methyl ester added and HCl expelled.

Über einem Permanentmagneten wird sedimentiert, die darüberstehende Lösung abdekantiert, mit 2 ml konzentrierter Ammoniaklösung versetzt und bei 80°C eine Stunde gerührt. Dabei werden Alkohol und überschüssiges Ammoniak ausgetrieben. Anschließend wird nach Zugabe von 0,6 g NaOBr in 10 ml Wasser vier Stunden bei Raumtemperatur gerührt, bis zu einem pH-Wert von höchstens 4 mit HCl angesäuert und 10 Minuten gerührt. Nach Sedimentation über einen Permanentmagneten wird abdekantiert und mit 50%iger KOH auf einen pH-Wert von mindestens 8,5 eingestellt.The sediment is deposited over a permanent magnet decant the solution above, concentrate with 2 ml Ammonia solution added and stirred at 80 ° C for one hour. Alcohol and excess ammonia are expelled. Then, after adding 0.6 g of NaOBr in 10 ml of water stirred for four hours at room temperature until a pH  acidified by a maximum of 4 with HCl and stirred for 10 minutes. After sedimentation over a permanent magnet decanted and with 50% KOH to a pH of set at least 8.5.

Die Dispersion besitzt eine Sättigungspolarisation von 12 mT (20°C). Im Basischen liegt die Dispersionsrate bei einem Magnetfeldgradienten von 5 mT/cm nach 30 Tagen unter 3 Prozent.The dispersion has a saturation polarization of 12 mT (20 ° C). In basic the dispersion rate is a magnetic field gradient of 5 mT / cm after 30 days 3 percent.

Diese Dispersion eignet sich besonders gut für die Kopplung mit Glutaraldehyd an Peptide, die auf diese Art und Weise im Magnetfeldgradienten separiert werden können.This dispersion is particularly suitable for coupling with glutaraldehyde on peptides, which in this way in Magnetic field gradients can be separated.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von magnetisierbaren Dispersionen aus feinverteilten Teilchen in Wasser, bei denen die Teilchen ausschließlich oder hauptsächlich aus Fe₃O₄ und/oder γ-Fe₂O₃ bestehen, eine Größe von 5 bis 50 nm aufweisen und deren Oberfläche nur mit einer monomolekularen Adsorptionsschicht aus organischen Substanzen versehen werden, die mindestens über eine funktionelle Gruppe wie Carboxyl-, Sulfonat-, Sulfat-, Thiol-, Phosphat- oder Phosphonatgruppe verfügen, über die die Bindung an der Teilchenoberfläche erfolgt, und mindestens eine weitere funktionelle Gruppe vorliegt, an der weitere chemische Reaktionen zur Oberflächenmodifizierung durchführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die chemischen Reaktionen derart geführt werden, daß die Sedimentationsstabilität mittels pH-Wert-Verschiebung reversibel einstellbar ist, indem der pH-Wert zunächst soweit in den sauren Bereich verschoben wird bis keine Dispergierung im wäßrigen System erfolgt, danach das Wasser abgetrennt und anschließend der pH-Wert bis zu einem ausreichenden Wert der Polarität und Wasserlöslichkeit der polaren hydrophilen Gruppen rückgestellt wird.1. A process for the preparation of magnetizable dispersions of finely divided particles in water, in which the particles consist exclusively or mainly of Fe₃O₄ and / or γ-Fe₂O₃, have a size of 5 to 50 nm and their surface only with a monomolecular adsorption layer of organic substances be provided, which have at least one functional group such as carboxyl, sulfonate, sulfate, thiol, phosphate or phosphonate group, via which the binding takes place on the particle surface, and at least one further functional group is present, on which further chemical reactions can be carried out for surface modification, characterized in that the chemical reactions are carried out in such a way that the sedimentation stability can be reversibly adjusted by shifting the pH value, by first shifting the pH value into the acidic range until there is no dispersion in the aqueous system, after that the water is separated off and then the pH is reset to a sufficient value of the polarity and water solubility of the polar hydrophilic groups. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert in einem Bereich von 4,0 bis 9,5 verschoben wird. 2. The method according to claim 1, characterized, that the pH shifted in a range from 4.0 to 9.5 becomes.   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die chemischen Reaktionen Bindungsspaltungen und/oder Bindungsknüpfungen und/oder Umlagerungen darstellen, die ggf. schrittweise ausgeführt und/oder kombiniert werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the chemical reactions bond cleavages and / or Represent tie bonds and / or rearrangements that if necessary, be carried out step by step and / or combined. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Bindungsspaltung durch Hydrolyse von Estern erfolgt und dadurch eine anionische Gruppe entsteht.4. The method according to claim 1 to 3, characterized, that the bond cleavage takes place by hydrolysis of esters and this creates an anionic group. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Ester vorzugsweise ein Sebacinsäuremonomethyl- oder -ethylester verwendet wird.5. The method according to claim 4, characterized, that as an ester preferably a sebacic acid monomethyl or -ethyl ester is used. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindungsknüpfung mit polare hydrophile Gruppen enthaltenden Substanzen, ggf. mehrfach durch O- und/oder S- und/oder N-Alkylierung oder durch Addition von Malonestern an adsorbierten Substanzen mit abspaltbarem Halogen erfolgt.6. The method according to claim 1 to 3, characterized, that bond formation with polar hydrophilic groups containing substances, possibly several times by O and / or S and / or N alkylation or by addition of Malonic esters on adsorbed substances with removable halogen he follows. 7. Verfahren nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, daß als adsorbierte Substanzen 11-Bromundecylensäure und/oder 5-Chlorvaleriansäure verwendet werden. 7. The method according to claim 6, characterized, that as adsorbed substances 11-bromundecylenic acid and / or 5-chloro-valeric acid can be used.   8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß als polare hydrophile Gruppen Monochlor(poly)ethylenoxidaddukte, Brom- oder Chloressigsäure, Brom- oder Chloressigsäuremethy- oder -ethylester, 4-Hydroxybenzoesäure oder Di(m)ethylmalonester verwendet werden.8. The method according to claim 1 to 7, characterized, that as polar hydrophilic groups Monochlor (poly) ethylene oxide adducts, bromo or chloroacetic acid, Methyl or ethyl bromoacetate or chloroacetate, 4-hydroxybenzoic acid or di (m) ethyl malonic ester used will. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Bindungsknüpfung zur Bildung von Carbonsäureamidgruppen aus Carbonsäure- oder Carbonsäureestergruppen führt.9. The method according to claim 1 to 8, characterized, that bond formation to form carboxamide groups leads from carboxylic acid or carboxylic ester groups. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlagerungsreaktionen die Bildung von Aminogruppen aus Carbonsäureamidgruppen darstellen.10. The method according to claim 1 to 9, characterized, that the rearrangement reactions the formation of amino groups represent from carboxamide groups. 11. Verwendung der magnetisierbaren Dispersionen nach einem der vorhergenannten Ansprüche zur Wert- und Rohstofftrennung nichtmagnetischer Materialien.11. Use of the magnetizable dispersions after a the aforementioned claims for the separation of valuable and raw materials non-magnetic materials. 12. Verwendung der magnetisierbaren Dispersionen gemäß einem der vorhergenannten Ansprüche zur Separation von Zellen, Peptiden, Proteinen oder Proteiden und/oder in der medizinischen Therapie zur Anwendung der magnetischen Resonanz.12. Use of the magnetizable dispersions according to one of the aforementioned claims for the separation of cells, Peptides, proteins or proteids and / or in medical Therapy to apply magnetic resonance. 13. Verwendung der magnetisierbaren Dispersionen nach einem der vorhergenannten Ansprüche zur Fixierung und Abtrennung der Katalysatoren homogen enzymkatalytischer Reaktionen vom Zielprodukt.13. Use of the magnetizable dispersions after one of the aforementioned claims for fixation and separation of the catalysts homogeneously enzyme-catalytic Reactions from the target product.
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