Полімер на основі стиролу та малеїнового ангідриду з бактерицидною та фунгіцидною активністю та спосіб його одержання

1. Полімер на основі стиролу та малеїнового ангідриду з бактерицидною та фунгіцидною активністю, хімічної формули СООН І С-СНг-СН-ЗХ о 2. Спосіб одержання полімеру на основі стиролу та малеїнового ангідриду, хімічної формули п я 50%; m = 27%; х = 23%; М* = 98-103. СООН С-СН-СН-Зт 0-C C-0 Г.-СН2-СН-ЗП Ph ' • І І с-снг-сн-зх І ї C0-NH-Ph-S02-SC2H5 і 0 n - 50%; m - 27%; x - 23%: M n - 9B 103 модифікуванням стиромалю сульфопохідним аніліну в апротонному розчиннику, який відрізняється тим, що як сульфопохідне аніліну використовують етилтіосульфанілат, а модифіку вання здійснюють при 20-25°С і масовому співвідношенні етилтіосульфанілат : стиромаль рівному 1 : 5-5,5 в розрахунку на ланки ангідридних груп малеїнового ангідриду. Винахід відноситься до синтезу біологічно активних полімерів, зокрема, полімеру на основі співполімеру стиролу (СТ) та малеїнового ангідриду (МА) (стиромалю). що містить бокові тіосульфонатні фрагменти і виявляє бактерицидну та фунгіцидну активність та може бути використаний для захисту матеріалів від бюпошкоджень. них властивостей та при звичайних умовах не впливає на поверхневий натяг водних розчинів [Демченко П.М. - ВМС, 1973, T.XV., с. 2320]. Відомі полімерні матеріали, котрим біологічна активність надається додаванням вільних композиційних добавок: співполімер ВА-МА (ВА вінілакрилат), оброблений пентахлорфенолом (ПФ), при концентрації вільного ПФ 7,5 мгк/мл [Вирник А.В. та ін. - ВМС, 1982, т. 24, с. 1264]; чи повілінілбутираль (ПВБ) з добавкою до розчину Відомий полімер стиромаль (СТ-МА), що випускається промисловістю, не виявляє біологіч 0) (О 34619 полімеру бутантюсупьтону (Лужецька О В та ін. Ппастмасси, 1986, N9 9, с 61]. Відомі біологічно активні полімери, що містять хімічно-зв'язані сірковмісні, олововмісні, карбоксильні групи, одержані різними способами [Плятэ Н А., Васильєв А.Е. Физиологически активные попимеры - М , 1986, 28В с ] . Відомий попімер на основі стиролу та малеїнового ангідриду, з сульфаніламідними групами, який не має біоцидних та не виявляє альгіцидних властивостей і піддається пошкодженням всіма видами обростань за 2 місяці, але наявні сульфаніламідні групи підсилюють альгіцидні властивості полімеру, якщо в його молекулі є ще і ОПОВОВМІСНІ групи; при цьому альпцидність таких полімерів становить 10% за 12 місяців [Мищенко В Ф. та ін. - Биоповреждения, 1983, т. 1, с 232]. Відомий спосіб одержання таких олововмісних та сульфовмісних полімерів на основі стиролу та малеїнового ангідриду модифікуванням етерифікацією олоеоорганічних сполук або постадійною модифікацією сульфаніламідами та оловоорганічними сполуками [Мищенко В Ф. та ж - Биоповреждения, 1983, т. 1, с. 232]. Відомий попімер на основі (СТ-МА-ВА) з 93% гідролізом ангідридних груп MA, (BA вінілакрипат), який виявляє маслостійкість та міцність у вигляді плівок на папері, але не має біоцидних властивостей {Яп. пат. 54-15709]. Відомий спосіб його одержання співполімеризацією в апротонних розчинниках при температурі вище 50°С в присутності пероксидних Ініціаторів з наступним омиленням лугами та кислотами [Яп. пат. 54-15709]. Відомий полімер на основі СТ та МА, модифікований п-амінофенолом, у якого не виявлено бактерицидності [АС СРСР 1162820]. Відомий теж спосіб модифікації СТ-МА памінофенолом при 150-200°С протягом 1-6 годин в середовищі N-метиппіролідона з одночасною відгонкою реакційної води [АС СРСР 1162820]. Відомий близький за біологічною дією співполімер на основі стиролу з тіолсульфонатним фрагментом у бокових відростках макролан [-CH-CH-lm і 0-С і С-0 С-СН 2 -СгЫп і Ph цюга, але без ланок МА [Лубенець В.І. та ін. Тез доп. XIV Менд з із заг. і прикл хімії, Москва, 1989, с 458] Відомий спосіб його одержання радикальною співполімерізацією зі стиролом в розчині бензолу при нагріванні [Лубенець В І. та ін. - Тез. доп. X!V Менд. з - заг. і прикл. хімії, Москва, 1989, с 458] Аналогом за біологічною дією та будовою до запропонованого полімеру є співполімер на основі стиролу та N-(4- етилтіосупьфоніл)-феніламідом малеїнової кислоти (ЕТСМК), хімічної формули: СООН [-СН2-СН-]П і Ph але одержаний радикальною співполімеризацією. Цей співполімер (СТ-ЕТСМК) проявляє антимікробну дію на ряд тест культур грибів та бактерій, зокрема, бактерицидну активність на St. aur. Pseud, aer, Enter, baa, та фунгіцидну активність, але не містить ланок МА І утворює крихкі плівки, що не мають адгезивних властивостей [Лужецька О В та ін. - Деп, у ВНДІТЕД. Черкаси. №1172-Ук87]. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб одержання полімеру на основі стиролу та малеїнового ангідриду модифікуванням стиромалю N-сульфініл похідним аніліну. Але синтез ведуть в жорстких умовах при 100°С та в присутності каталізатора типу триетиламіну, а одержаний співполімер не має біологічної активності [Carlson U. - Acta polym., 1979, t. 30, № 11, p. 717]. Задачею даного винаходу є одержання нової речовини полімерного типу з бактерицидними та фунгіцидними властивостями модифікування відомих полімерів простим способом в м'яких умовах. Поставлене завдання вирішується тим, що, згідно винаходу, одержаний полімер на основі стиролу та малеїнового ангідриду, формули СООН І С-СН2-СН-)Х І О п = 50%; т = 27%; х = 23%; М„ = 98 103 з бактерицидною та фунгіцидною активністю. Поставлене завдання вирішується також тим, що у способі одержання полімеру на основі стиролу та малеїнового ангідриду модифікуванням стиромалю сульфопохідним аніліну в апротонному розчиннику, згідно винаходу, використовують як сульфопохідне аніліну етил тіосульфанілат, а модифікування здійснюють при 20-25°С, та масовому співвідношенні етилтіосульфанілат: стиромаль 1 : 5-5,5 (в розрахунку на ланки ангідридних груп МА). Завдяки введенню ланок ЕТСМК з тіолсульфонатним фрагментом в боковому ланцюгу, утворенню ковалентного зв'язку CO-NH в молекулі стиромалю, що здійснюється за схемою: 34619 t-ChVCH-]n і Ph —> E-CH-CH-ln І і 0-C p-Q 0 COOH I C-CH-CH-]m о-с с-о о Ph при вказаному співвідношенні реагентів в м'яких умовах одержують сэмоэахисний полімер з бактерицидною та фунгіцидною активністю, ппівкоутаорюючою здатністю, доброю адгезією, поверхневою активністю, розчинністю в ацетоні, діоксані, диметилформаміді, з молекулярною масою 98 10 3 , ступенем утворення карбоксильних груп 1,1%, термостійкістю з температурою розм'якшення 175°С. Реалізація способу ілюструється наступни, ми прикладами. Приклад 1: Одержання полімера-носія Для модифікації стиромалю використовували промисловий зразок та синтезований за методикою [Endo R. - J. Potym. Set. А.г. - 1962. v. 6. № 4, p. 665] зразок стиромалю. Промисловий зразок: Склад співполімеру СТ-МА: 45 %ма& фрагм. МА, 55 %мас. фрагм. СТ Знайдено, %: С 70.65; Н 6,32. Вичислено, %: С 71,28; Н 5,57. ІЧ спектр (вазелінова олія), см" 1865, 1786, 1536, 1505, 1446, 1220, 1080. 937 Молекулярна маса 100-10"3 Лабораторний зразок: Склад співполімеру СТ-МА: 50 %мас. фрагм. МА, 50 %мас. фрагм. СТ ІЧ спектр (вазелінова олія), см" 1665, 1780, 1598, 1505, 1445, 1217, 1080, 938. Знайдено. %: С 71,03; Н 5.53; ( С г Н Вичислено, %: С 71.28; Н 5,57. Молекулярна маса 87 Ю"3 Приклад 2: Синтез етилтіосульфаніпату (модифікатора) ETC синтезують по доступній апробованій в промислових умовах технології [Лубенець B.t,, Лужецька О В - Інформ. листок, МТЦНТІ, 1989, 4 C.J. До розчину 10 г NagS 9НгО в 18 мл води додають 10 г п-фенілуретаксульфохлориду при 0 10°С, нагрівають та витримують з 3,2 г гідроксиду натрію протягом 2 год при 80°С; реакційну суміш кип'ятять 15 хв з 4 г активованого вугілля, фільтрують. фільтрат охолоджують, осад відфільтровують та сушать при 40°С. 5 г одержаного продукта розчиняють в водно-ацетоновому розчині (1.3), додають 1,6 мл бромистого етилу, витримують при температурі 20-25°С протягом доби, усувають розчинник в вакуумі, залишок промивають водою, осад сушать при 30сС. Вихід продукту 2.3 г (29.0%) з Т. пл. 78°С. C-CH2-CH-3X • I C0-NH-Ph-S0 2 -5C 2 H5 Приклад 3: Синтез співполімеру СТ-МАЕТСМК До розчину 6,5 г стиромалю в 80 мл ацетону додають при перемішуванні та температурі 20~25DC 1,2 r ETC в 20 мл ацетону, реакційну суміш витримують протягом 4ч год, виливають на 250 мл етилового ефіру, відділяють декантацією в'язку масу, трикратно переосаджують її з ацетону в етиловий ефір, сушать одержаний співполімер при 30°С і витримують в вакуумі (6 MM Hg) до постійної маси. Вихід продукту 7.1 г з Т розм'якш. 175°С. Конверсія етилтіосульфанілату - 98%. Знайдено, %: С 65,32; Н 6,39. S 3,50 Вичислено. %: S 15.20 (при повному заміщенні). Склад співполімеру СТ-МА-ЕТСМК 50% мас. фрагм СТ. 27 %мас. фрагм. МА, 23 %мас фрагм. ЕТСМК ІЧ спектр (вазелінова олія), см" 1 : 1850, 1760, 1715. 1710, 1680, 1452, 1410, 1340. 1125, , 765 (табл. 1). Конверсію ETC визначають методом ТШХ на силюфолі з елюентною сумішшю хлороформ : ацетон 3 0.5 та наступним проявленням хроматограми в парах йоду. Процентний вміст елементів визначають на звичайній установці для мікроаналізу (Knobloch) Кількість карбоксильних та немодифікованих ангідридних груп в структурі сірковмісного стиромалю визначають методом потенціометричного титрування на рН-метр-мілівольтметрі рН673. Структуру СТ-МА-ЕТСМК підтверджують спектральними дослідженнями плівок терполімеру на спектрофотометрі UR-40 в 14 області спектру і Приклад 4. Антимікробна активність співполімерів Бюцидні (бактерицидні та фунгіцидні) властивості СТ-МА та СТ-МА-ЕТСМК визначають по скринінг-методу (макс. концентрація на живильному середовищі Чапека-Докса) на тест-культури бактерій та грибів по ГОСТ 9 049-75. конкретно: Staphilococcus aureus, Eschinchia coli, Proteus, Pseudomonas aenjgmosa, Eterobacter (в трикратній повторності); суспензія пліснявих грибів. Aspergillus niger, Aspergillus terreus, Aspergillus flavus, Chaetomium globusum, Paecilomyces varioti, Peniciitinum funiculosum, Penicillinum 34619 cyclopium, penidllinum chrysogonum, Tnchoderma vinde (в п'ятикратній повторності) (табл 2). Мінімальну фунгіцидну та бактерицидну концентрацію визначають методом розведень (табл 3) . Бактерицидні властивості СТ-МА-ЕТСМК та мінімальну бактерицидну концентрацію у відношенні до фітопатогенних бактерій, що паразитують на рослинах" Xantomonas campestris (на капусті), Corenebacterium michiganense (на томатах), Ervina caratovora (на моркві), Pseudomonas lachrymans (на огірках), Agrobactenum tumefaciens (на овочах) теж визначають методом розведень (табл. 4) Аналіз даних (табп 2, табл. 3. табл 4) показує, що сірковмісний стиромаль є не пише грибостійким, але і має високу фунгіцидність та вибіркову бактерицидність, пригнічуючи ріст та розвиток досліджуваних тест-культур мікроорганізмів. У всіх дослідах контрольний зразок стиромалю на застосованих живильних середовищах давав суціпьний ріст цих мікроорганізмів Приклад 5: Поверхнева активність співполімерів Оцінку здатності досліджуваних співполімерів змінювати поверхневий натяг води визначають по методу Дю Нуі за формулою величини поверхневого натягу: 0 і = Go 0)i/tOo де во - поверхневий натяг води 72,75 10~* Н/м; eh - поверхневий натяг 0,025 г сополімеру в 25 мл води за 5 хв; too - сила відриву кільця від поверхні води; ійі - сила відриву кільця від поверхні водного розчину сірковмісного стиромалю Si=62,010" 3 Н/м Вихідний стиромаль розчиняється у воді при t = 80°С за 12 годин, не впливаючи на поверхневий натяг водних розчинів при звичайних умовах, лише нейтралізований на 100% по малеїнових ланцюгах його 1% розчинів метилетилкетоні характеризується коефіцієнтом динамічної в'язкості 0,015-0.04 Па с Одержана величина поверхневого натягу для СТ-МА-ЕТСМК свідчить про те, що сірковмісний стиромаль набуває поверхнево-активних властивостей, що розширює область його застосування. * э/п Приклад 5: Адгезивні властивості співполімерів та одержання полімерних плівок Полімерні біологічно активні плівки одержують нанесенням ацетонових розчинів модифікованого стиромалю на скляну касету та витримкою 24 год при звичайній температурі, а також на поверхню тканин, синтетичних полімерів, натуральної шкіри, бетонів, медичні матеріали методом замочування або напилення. Антимікробна активність апретованих зразків тканин та полімерних плівок визначалася по ГОСТ 9 049-75. що показало стійкість до досліджування тест-культур мікроорганізмів апретованих зразків завдяки захисту їх полімером, а у полімерних плівок крім стійкості виявлена також бактерицидна та фунгіцидна активність. Таким чином, полімер на основі стиролу та малеїнового ангідриду (модифікований сірковмісний стиромапь) є біологічно активним полімерним матеріалом з бактерицидною та фунгіцидною активністю Він пригнічує ріст та розвиток широкого набору грибних тест-культур та виявляє вибіркову бактерицидну активність, що важливо при специфічному використанні його як антисептика різних матеріалю та засобу захисту від мікрофлори, що паразитує на рослинах. Особливо виділяє його висока фунгіцидна дія на плісневі гриби, зокрема міцеліальні гриби роду Asp. ntger. Порівняно з аналогом СТ-ЕТСМК, одержаним не хімічною модифікацією, а співполімеризацією СТ з М-(4-етилтюсульфоніл)- феніламідом малеїнової кислоти (ЁТСМК), заявлений полімер СТ-МА-ЕТСМК проявляє бактерицидну, але дещо відмінну дію, та утворює еластичні прозорі плівки на відміну від крихких плівок СТ-ЕТСМК, що не виявляють адгезивних властивостей. Комплекс вказаних властивостей дає можливість використовувати полімер СТ-МА-ЕТСМК для захисту матеріалів від біопошкодження, для синтезу стійких до дії мікроорганізмів ангідридних отеерджувачів, а також для створення препаратів пролонговано/ дії, апретури з бюцидними властивостями для тканини та паперу. Завдяки здатності до плівкоутворення, він дає, на відміну від матових плівок з частого стиромалю, прозорі плівки, які мало впливають на зміну зовнішнього вигляду тканини чи паперу, що покриваються ними. Таблиця 1 Характеристика співполімерів Полімер Молеку- Кислотне Втрата маси, %, пэй температурі, °С співпо- лярна число % 200 300 400 350 лімер маса СООН 1 СТ-МА 87 2 СТ-МА-ЕТСМК 98 0 0 14 1,1 4,0 11,0 50,0 90,0 12,0 18,0 50,0 75,0 14 спектр, см"1 1865 1780 1850 1760 р он рн с*о с-о c«o-so( * 1710 1680 1125 1340 34619 Таблиця 2 Бактерицидна і фунгіцидна активність співполімерів БактерП (зона пригнічення росту, мм) Співполімер Nl СТ-МА (пром та лаб взірець) СТ-МА-ЕТСМК СТ-ЕТСМК аналог 1 a 3 Е coll Pseud Proteus Ente аег. St. aur з/п гоЬвс Грибні культури (зона пригнічений росту, мм) 4 16 ЗО 10 10 13 + - суцільний ріст мікроорганізмів 13 10 ЗО Таблиця З Мінімальна бактерицидна і фунгіцидна концентрації співполімерів № МФЦК, мг/п МБЦК, г/л Співполімер з/п Е. СОІІ Pseud Profeue Суспензія грибн культур 1 1 0,01 1 + 0,01 Таблиця 4 аег. 1 2 СТ-МА-ЕТСМК СТ-ЕТСМК-аналог 1 + Мінімальна бгоцидна концентрація співполімерів для фітопатогенів NB Співполімер З/П Еталон Х.сатр С. mich P. lach Е. саг. A. turn. 1 2 СТ-МА-ЕТСМК ТМТД-еталон 400 40 400 40 400 200 100 100 100 МФТЦК, мкг/мл Тираж 50 ека. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, еул Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03