ПОЛИ-N, N-ДИАЛЛИЛЛЕЙЦИН
POLY-N,N-DIALLYL LEUCINE

Изобретение относится к ионогенным водорастворимым полиэлектролитам диаллильной природы.
Известны полимерные системы производных диаллиламина и четвертичных аммониевых оснований диаллильной природы, полученные на основе хлористого аллила и производных диаллиламина [1-3], на основе которых были получены полиэлектролиты с невысокими значениями молекулярных масс.
2
В качестве наиболее близкого аналога приняты полимеры на основе замещенных диаллиламинов [4], недостатком которых являются длительность проведения реакции в атмосфере азота при 80-130°С в течение 16 часов, а также их низкие значения молекулярных масс. Отмечено, что способны полимеризоваться лишь те замещенные диаллиламины, у которых электронно-акцепторные группы (СО, CN, SO) заместителей непосредственно связаны с атомом азота. При удалении этих групп от атома азота на один или два углеродных атома N-замещенные диаллиламины не полимеризуются.
Задачей изобретения является получение полиэлектролита диаллильной природы с высокой молекулярной массой, обладающего высокими комплексообразующими свойствами.
Поставленная задача решается получением нового полимера реакцией радикальной полимеризации N,N-диаллиллейцина (ДААКК) формулы
где n=100-112, имеющий элементный состав (табл.1).
Таблица 1
Элементный состав поли-N,N-диаллиллейцина (ДААКК)
мономер
формула
Элементный анализ
Теоретический состав, %
Практический состав, %
С, %
Н, %
N, %
С, %
Н, %
N, %
пДААКК
(C<sub>12</sub>H<sub>21</sub>NO<sub>2</sub>)<sub>n</sub>
68.071
10.529
7.539
67.61
9.89
7.06
Структура синтезированного полимера-N,N-диаллиллейцина подтверждена ИК-спектроскопией и изображена на чертеже.
Способ получения заключается в том, что в водном растворе проводят реакцию радикальной полимеризации N,N-диаллиллейцина (Mr=21315-25560) в присутствии радикального инициатора персульфат аммония (ПСА) при температуре 60-80°С и синтез проводят при данной температуре в течение 5-8 часов, что приводит к получению поли-N,N-диаллиллейцина (пДААКК). После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Получаемые хлопья отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса.
-3
прив.
Пример 1. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, помещают 1.37 г (1 моль) N,N-диаллиллейцина, 10 мл бидистиллированной воды и 5.0·10 моль/л (0.00114 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80°С в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Поли-N,N-диаллиллейцин в виде хлопьев выпадает в осадок. Хлопья отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли-N,N-диаллиллейцин - полимер светло-желтого цвета с разложением при 220±2°С. Выход полимера 65%, η=0.15 дл/г (0.5 N растворе NaCl), n=100 (Mr=24100).
-2
прив.
Пример 2. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, помещают 4.22 г (2 моль) N,N-диаллиллейцина, 10 мл бидистиллированной воды и 1.0·10 моль/л (0.00228 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 60°С в течение 5 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Поли-N,N-диаллиллейцин в виде хлопьев выпадает в осадок. Хлопья отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли-N,N-диаллиллейцин - полимер светло-желтого цвета с разложением при 220±2°С. Выход полимера 70%, η=0.19 дл/г (0.5 N растворе NaCl), 102 (Mr=24582).
-2
прив.
Пример 3. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, помещают 4.22 г (2 моль) N,N-диаллиллейцина, 10 мл бидистиллированной воды и 1.0·10 моль/л (0.00228 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80°С в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Поли-N,N-диаллиллейцин в виде хлопьев выпадает в осадок. Хлопья отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Поли-N,N-диаллиллейцин - полимер светло-желтого цвета с разложением при 220±2°С. Выход полимера 70%, η=0.25 дл/г (0.5 N растворе NaCl), n=106 (Mr=255660).
прив.
+3
+2
+2
Комплексообразующие свойства поли-N,N-диаллиллейцина (пДАКК) [η=0.25 дл/г] были исследованы фотоколометрическим способом на катионы (Fe), меди (Cu), кобальта (Со). Значения концентрации ионов металлов в образующихся комплексах при добавлении 0,1%  водного раствора гомополимера пДАКК в растворы солей металлов, при рН=5,5, t=25°C, а также рабочие значения λ приведены в таблице 2.
Таблица 2
Значение концентрации ионов металлов в комплексе
Катион металла, Me<sup>n+</sup>
λ, нм
Концентрация ионов металлов в комплексе, мг-ион/л
Fe<sup>+3</sup>
625
1,88×10<sup>-5</sup>
Cu<sup>+2</sup>
625
1,35×10<sup>-5</sup>
Со<sup>+2</sup>
490
0,98×10<sup>-5</sup>
Технический результат изобретения заключается в получении полиэлектролитов с высокой молекулярной массой и в расширении ассортимента полимеров диаллильной природы. Предлагаемый полиэлектролит обладает высокими комплексообразующими свойствами, в молекуле которых содержатся как отрицательно заряженные, так и положительно заряженные функциональные группы, с регулируемым кислотно-основным и гидрофильно-гидрофобным балансом, который может быть использован в качестве флокулянтов, коагулянтов, структураторов почв, пролонгаторов лекарственных средств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Hoover M.F. Cationic Quartemery Polyelectrolytes-A Literature Review. // J.Macromol. Sci.-Chem., 1970. A4 (6). P 1293-1300.
13
2. Lancaster L.E., Bassei L., Panzer H.P. The Structure of Poly (Diallyl dimethylammonium) Chloride by C-NMR spectroscopy. // J. Polym. Sci. 1976. V.14. P.549-554.
13
3. Johns S.R., Willing R.L., Middleton S., Ong A.K. Cyclopoplymerization. VII. The C-NMR Spectra of Cyclopolymers obtained from N,N-Diallylamines. // J. Macromol. Sci.-Chem., A, 1976. V.10. №5. P.875-891.
4. Мацоян С.Г., Погосян Г.М., Джагамян А.О., Мушегян А.А. Исследование в области циклической полимеризации и сополимеризации. 13. Изучение циклической полимеризации N-замещенных диаллиламинов. // Высокомолекул. соединения. 1963. Т.5. №6. С.854-860.