Модификаторы текстильных материалов-полиэтоксисилоксаны, содержащие фармакофорные органооксисилильные лиганды, и способ их получения

Описывается новое химическое соединение полиэтоксисилоксаны общей формулы:

где R = одинаковые или разные органооксигруппы - остатки ароматных спиртов: 2-фенилэтилового, коричного, тимола, ванилина, ванилаля, салицилового альдегида, эвгенола, санталола, санталидола, ментола, изобутилового; n=3, 4, 5; х=1-6, и способ их получения. Техническим результатом данного изобретения является синтез полиэтоксисилоксанов, содержащих фармакофорные органооксисилильные лиганды, которые могут быть использованы в качестве модификаторов текстильных материалов, способных придавать им устойчивый ароматный запах, пригодный для ароматизации, и антимикробные свойства, а нетканым текстильным материалам одновременно и повышенные деформационно-прочностные свойства. 2 н.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к новым химическим соединениям, конкретно к производным полиэтоксисилоксанов общей формулы:

где R = одинаковые или разные органооксигруппы - остатки ароматных спиртов: 2-

фенилэтилового, коричного, тимола, ванилина, ванилаля, салицилового альдегида,

эвгенола, санталола, санталидола, ментола, изобутилового;

n=3, 4, 5; х=1-6,

и к способу их получения.

Полиэтоксисилоксаны, содержащие фармакофорные органооксисилильные лиганды, являются химически и фармакологически активными соединениями. Они могут быть использованы в качестве модификаторов текстильных материалов, способных придавать им устойчивый ароматный запах, пригодный для ароматизации, и антимикробные свойства, а нетканым текстильным материалам одновременно и повышенные деформационно-прочностные свойства.

Указанные соединения, их свойства и способ получения в литературе не описаны.

Известны смешанные тетраалкоксисиланы типа ROSi(OR')2, где R' - низший алкильный радикал (СН36Н13) или фенильная группа, а R - углеводородный остаток душистого спирта (коричного, фенилэтилового и др.), которые могут быть использованы для пропитки текстильных полотен водными эмульсиями или растворами для изготовления душистых текстильных материалов (Allen T.S., Watson C.P. Пат. США 3215719, Patented Nov. 2, 1965; Allen T.S., Watson C.P. Пат. США 3271305, Patented Sept. 6, 1966).

Однако такие тетраалкоксисиланы не пригодны для получения нетканых текстильных материалов, обладающих повышенной прочностью.

Из описанных в литературе кремнийорганических продуктов наиболее близки к заявленным соединениям полиоргано(алкокси)силазаны, у которых алкоксигруппа это остаток душистого спирта (коричного, фенилэтилового и др.). Эти полиоргано(алкокси)силазаны могут быть использованы для пропитки текстильных тканей и материалов водными эмульсиями или растворами с целью придания текстильным материалам устойчивого ароматного запаха, а нетканым текстильным материалам одновременно и повышенных деформационно-прочностных свойств.

Однако данные полиоргано(алкокси)силазаны обладают существенными недостатками, заключающимися в том, что они являются в настоящее время труднодоступными и очень дорогими продуктами по причине отсутствия в России их промышленного и опытно-промышленного производства.

Целью данного изобретения является синтез полиэтоксисилоксанов, содержащих фармакофорные органооксисилильные лиганды, которые могли бы быть использованы в качестве модификаторов текстильных материалов, способных придавать им устойчивый ароматный запах, пригодный для ароматизации, и антимикробные свойства, а нетканым текстильным материалам одновременно и повышенные деформационно-прочностные свойства.

Полиэтоксисилоксаны указанной общей формулы получают конденсацией 1 г-моля полиэтоксисилоксана с заданным количеством г-молей ароматного спирта при нагревании в присутствии каталитических количеств четыреххлористого кремния с одновременной отгонкой от реакционной смеси образующегося при конденсации этилового спирта.

В качестве спиртов целесообразно использовать 2-фенилэтиловый, коричный, тимол, ванилин, ванилаль, салициловый альдегид, эвгенол, бензиловый, изобутиловый, которые обладают приятными ароматными запахами, пригодными для ароматизации, и одновременно антимикробными свойствами (см. табл. 1).

Кроме того, полиэтоксисилоксаны указанной общей формулы, содержащие разные органооксигруппы, можно получить конденсацией 1 г-моля полиэтоксисилоксана с заданным количеством г-молей ароматного спирта при нагревании в присутствии каталитических количеств четыреххлористого кремния с одновременной отгонкой от реакционной смеси образующегося при конденсации этилового спирта, а затем конденсацией образовавшегося продукта с 1 г-молем изобутилового спирта при нагревании с одновременной отгонкой от реакционной смеси образующегося при конденсации этилового спирта.

Полиэтоксисилоксаны, содержащие фармакофорные органооксисилильные лиганды, являются химически и фармакологически активными соединениями и могут применяться для модификации текстильных материалов с целью придания им устойчивого ароматного запаха, пригодного для ароматизации, и антимикробных свойств, а нетканым текстильным материалам одновременно и повышенных деформационно-прочностных свойств.

Для лучшего понимания данного изобретения приводятся следующие примеры получения полиэтоксисилоксанов, содержащих фармакофорные органооксисилильные лиганды.

Пример 1. Тетраэтокситетра(2-фенилэтиленокси)трисилоксан (I).

Смесь из 47,7 г (0,1 моля) октаэтокситрисилоксана, 48,86 г (0,4 моля) 2-фенилэтилового спирта и 1 г четыреххлористого кремния нагревали при перемешивании в течение 1 часа, постепенно отгоняя образующийся при конденсации этиловый спирт - 18,4 г; остаток охлаждали, фильтровали через керамический фильтр и получали 76,55 (98%) соединения (I), т.кип. выше 300°С; М 781; d420 1,01; nd20 1,4647.

Найдено, %: С 61,32; Н 7,13; Si 10,82. С40Н56Si3О10.

Вычислено, %: С 61,50; Н 7,22; Si 10,78.

Пример 2. Пентаэтоксипента(3-фенил-2-пропен-1-окси)тетрасилоксан (II).

Аналогично примеру 1, из 61,1 г (0,1 моля) декаэтоксисилоксана, 66,58 г (0,5 моля) коричного спирта и 1 г четыреххлористого кремния отгоняли 23 г (0,5 моля) этилового спирта и в остатке получали 98,75 г (95%) соединения (II), т.кип. выше 300°С; М 1039; d420 1,050; nd20 1,2205.

Найдено, %: С 62,87; Н 6,57; Si 11,10. C54H70Si4O13.

Вычислено, %: С 62,39; Н 6,78; Si 10,80.

Пример 3. Гексаэтоксигекса(2-изопропил-5-метилфенилокси)пентасилоксан (III).

Аналогично примеру 1, из 74,51 г (0,1 моля) додекаэтоксипентасилоксана, 90,13 г (0,6 моля) тимола и 1 г четыреххлористого кремния отгоняли 27,6 г (0,6 моля) этилового спирта и в остатке получали 134,30 г (98%) соединения (III), т.кип. выше 300°С; М 1370; d420 1,003; nd20 1,4598.

Найдено, %: С 63,57; Н 8,12; Si 10,73. C72H108Si5O16.

Вычислено, %: С 63,12; Н 7,94; Si 10,25.

Пример 4. Пентаэтоксипента(3-метокси-бензальдегид-4-окси)тетрасилоксан (IV).

Аналогично примеру 1, из 61,1 г (0,1 моля) декаэтоксисилоксана, 76,08 г (0,5 моля) ванилина и 1 г четыреххлористого кремния отгоняли 23 г (0,5 моля) этилового спирта и в остатке получали 104,0 г (98%) соединения (IV), т.кип. выше 300°С; М 1061; d420 1,050; nd20 1,4765.

Найдено, %: С 56,61; Н 5,71; Si 10,81. C50H60Si4O18.

Вычислено, %: С 56,58; Н 5,69; Si 10,58.

Пример 5. Пентаэтоксипента(бензальдегид-2-окси)тетрасилоксан (V).

Аналогично примеру 1, из 61,1 г (0,1 моля) декаэтоксисилоксана, 61,05 г (0,5 моля) салицилового альдегида и 1 г четыреххлористого кремния отгоняли 23 г (0,5 моля) этилового спирта и в остатке получали 92,4 г (98%) соединения (V), т.кип. выше 300°С; М 943; d420 1,108; nd20 1,4855.

Найдено, %: С 52,37; Н 5,62; Si 12,11. C41H50Si4O18.

Вычислено, %: С 52,21; Н 5,34; Si 11,91.

Пример 6. Пентаэтоксипента(2-метокси-4-аллил-фенокси)тетрасилоксан (VI).

Аналогично примеру 1, из 61,1 г (0,1 моля) декаэтоксисилоксана, 82,1 г (0,5 моля) эвгенола и 1 г четыреххлористого кремния отгоняли 23 г (0,5 моля) этилового спирта и в остатке получали 107,6 г (98%) соединения (VI), т.кип. выше 300°С; М 1098; d420 1,060; nd20 1,4695.

Найдено, %: С 65,51; Н 7,00; Si 10,7. C60H77Si4O18.

Вычислено, %: С 65,59; Н 7,06; Si 10,22.

Пример 7. Пентаэтоксипента(санталилокси)тетрасилоксан (VII).

Аналогично примеру 1, из 61,1 г (0,1 моля) декаэтоксисилоксана, 110,18 г (0,5 моля) санталола и 1 г четыреххлористого кремния отгоняли 23 г (0,5 моля) этилового спирта и в остатке получали 143,7 г (98%) соединения (VII), т.кип. выше 300°С; М 1466; d420 1,015; nd20 1,5115.

Найдено, %: С 69,57; Н 8,38; Si 7,95. C85H124Si4O13.

Вычислено, %: С 69,62; Н 8,52; Si 7,66.

Пример 8. Пентаэтоксипента(ментилокси)тетрасилоксан (VIII).

Аналогично примеру 1, из 61,1 г (0,1 моля) декаэтоксисилоксана, 78,13 г (0,5 моля) ментола и 1 г четыреххлористого кремния отгоняли 23 г (0,5 моля) этилового спирта и в остатке получали 113,8 г (98%) соединения (VIII), т.кип. выше 300°С; М 1162; d420 0,9353; nd20 1,4610.

Найдено, %: С 62,05; Н 10,31; Si 9,87. C60H120Si4O13.

Вычислено, %: С 62,01; Н 10,41; Si 9,67.

Пример 9. Гексаэтоксиизобутилокситри(2-фенилэтиленокси)тетрасилоксан (IX).

Смесь из 61,1 г (0,1 моля) декаэтоксисилоксана, 36,65 г (0,4 моля) 2-фенилэтилового спирта и 1 г четыреххлористого кремния нагревали при перемешивании в течение 1 часа, постепенно отгоняя образующийся при конденсации этиловый спирт - 13,8 г (0,3 моля); остаток охлаждали, добавляли 7,4 г (0,1 моля) изобутилового спирта, нагревали при перемешивании в течение 0,5 часа, постепенно отгоняя образующийся при конденсации этиловый спирт - 4,6 г (0,1 моля). Остаток охлаждали, фильтровали через пористый керамический фильтр и получали 82,39 (95%) соединения (IX), т.кип. выше 300°С; М 867; d420 1,042; nd20 1,4651.

Найдено, %: С 55,42; Н 7,38; Si 13,12. C40H66Si4O13.

Вычислено, %: С 55,39; Н 7,67; Si 12,95.

Синтезированные соединения (I-IX) представляли собой бесцветные, либо слегка желтоватые жидкости, хорошо растворимые в алифатических и ароматических углеводородах, эфире, ТГФ и не растворимые в воде. На сухом воздухе эти соединения обладали слабым запахом соответствующего ароматного спирта, который на влажном воздухе становился очень интенсивным и насыщенным.

Антимикробные свойства соединений (I-IX) определяли в НИИ реставрации по ГОСТ 9.048-75 на тест-культурах, которые часто встречаются на текстильных материалах: Aspergillius niger v. Teigh, Aspergillius flavus Zink Fr., Penicillium cyclopium Westling, Paecilomyces variotii Bainier, Ulocladium ilicis Thorn (Stemphylium).

Для количественной оценки степени замедления радиального роста колоний микромицетов (в %) использовали уравнение Эббота:

где Dk - диаметр колонии микромицетов в контроле;

Do - диаметр колонии в опыте;

Т - торможение радиального роста колоний микромицетов при добавлении в питательную среду соединений (I-IX).

Результаты испытаний приведены в табл. 2

Из данных табл. 2 видно, что все синтезированные соединения обладают анимикробной активностью, которая коррелирует с антимикробной активностью соответствующего ароматного спирта.

Ароматные, антимикробные препараты могут использоваться в качестве модификаторов текстильных материалов, способных придавать им устойчивый ароматный запах, пригодный для ароматизации, и антисептические свойства, а нетканым текстильным материалам одновременно и повышенные деформационно-прочностные свойства.

Нетканые текстильные материалы А, Б, В, Г, изготовленные с использованием синтезированных соединений, имели следующие характеристики деформационно-прочностных (см. табл. 3) свойств, данные о степени стойкости ароматного запаха (продолжительности его сохранения вплоть до исчезновения)* (см. фиг. 1) и о степени его удержания в зависимости от содержания в материалах, синтезированных соединений (см. фиг. 2), а также характеристики антимикробных свойств - продолжительности их сохранения вплоть до исчезновения (см. фиг. 3) и степени их удержания в зависимости от содержания в материалах А, Б, В, Г новых соединений (см. фиг. 4). *[Пороговая концентрация в воздухе (минимальная концентрация пахучего вещества, вызывающая обонятельное ощущение) находится в пределах 10-8 - 10-11 г/л [6]].

По сравнению с известным нетканым текстильным материалом, описанным в патенте РФ на изобретение №2182614 авторов Горчаковой В.М., Баталенковой В.А., Измайлова Б.А., величины разрывной нагрузки, удельной разрывной нагрузки, относительного разрывного удлинения при разрыве нового нетканого материала превышают либо имеют такие же значения, как у известного нетканого текстильного материала, а усадка при термообработке меньше либо такая же, как у известного нетканого текстильного материала.

Из данных фиг. 1 и 2 видно, что на степень стойкости ароматного запаха и на степень его удержания в зависимости от содержания в материалах А, Б, В, Г соединения I (II-IX) существенным образом сказывается природа полимера, из которого изготовлены волокна. Существенное влияние оказывают также температура, влажность окружающего воздуха, атмосферное давление и другие факторы. По степени стойкости запаха и степени его удержания материалы располагаются в ряд: А>Г>Б>В. Степень стойкости запаха при 5%-ном содержании соединения I (II-IX) достигает 15, 11, 10 и 9 суток для материалов А, Г, Б, В соответственно. При уменьшении содержания соединения I (II-IX) до 0,03% от массы она снижается до 5, 2, 1,5 и 1 суток.

Аналогичная зависимость отмечается и для степени удержания ароматного запаха. Так, при содержании соединения I (II-IX) в материале А 5% мас. ароматный запах сохраняется даже после 20 стирок, в материале Г - после 16, в материале Б - после 10, а в материале В - после 8. При содержании 0,03% мас. соединения I (II-IX) ароматный запах в материале А исчезает после 3, а в материалах Г, Б и В - после 2 стирок.

Из данных фиг. 3 и 4 видно, что нетканые текстильные материалы А, Б, В, Г обладают приемлемыми антимикробными свойствами. Степень стойкости антимикробной активности при 5%-ном содержании соединения I (II-IX) достигает 15, 11, 10 и 9 суток для материалов А, Г, Б, В соответственно. При уменьшении содержания соединения I (II-IX) до 0,03% от массы она снижается до 5, 2, 1,5 и 1 суток.

Аналогичная зависимость отмечается и для степени удержания антимикробной активности. Так, при содержании соединения I (II-IX) в материале А 5% мас. антимикробная активность сохраняется даже после 20 стирок, в материале Г - после 16, в материале Б - после 10, а в материале В - после 8. При содержании 0,03% мас. соединения I (II-IX) антимикробная активность в материале А исчезает после 3, а в материалах Г, Б и В - после 2 стирок.

Более высокие деформационно-прочностные характеристики нетканого текстильного материала, обладание устойчивым ароматным запахом, пригодным для ароматерапии, и антимикробными свойствами, усиливающимися после стирки, позволяют получить нетканое полотно с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Технология изготовления таких нетканых текстильных материалов не меняется по сравнению с используемой для известного нетканого текстильного материала.

Таблица 1

Антимикробные свойства ароматных спиртов
СпиртАроматный запахФенольные коэффициенты * при 37°С
Тест-культуры
S. typhiS. aureusM. tuberculosisM. albicans
12-ФенилэтиловыйРозы6,06,05,85,8
2КоричныйГиацинта9,09,09,19,2
3ТимолЧебреца (тимьяна)28,028,028,028,0
4ВанилальВанили6,06,06,16,0
5Салициловый альдегидГорького миндаля9,09,09,09,1
6ЭвгенолГвоздики9,09,09,29,1
7СантанолСанталовый9,09,09,19,3
8СанталидолСанталовый8,08,08,08,0
9МентолМятный15151515
10ИзобутиловыйСпиртовой1,51,51,51,5

* Если антимикробную эффективность фенола (сильного антисептика) принять за единицу, то антимикробное действие ароматных спиртов можно выразить величиной, кратной ей и называемой "фенольным коэффициентом" [4, 5].

Таблица 2

Антимикробные свойства синтезированных соединений, вычисленные по формуле Эббота
СоединениеТорможение роста колоний, %
Тест-культуры
Aspergillius nigerPaecilomyces variotiiPenicillium cyclopiumAspergillius flavusUlocladium ilicis
I12,345,9612,5114,0012,40
II18,209,0418,7420,9018,64
III57,8027,8658,4064,9056,0
IV12,386,2012,7114,2012,44
V18,309,1618,7621,018,60
VI18,349,018,7020,8018,40
VII18,278,8718,6820,3018,27
VIII28,9313,9329,2032,4528,12
IX12,05,7312,3713,8712,11

Таблица 3

Деформационно-прочностные свойства нетканых текстильных материалов, изготовленных с использованием синтезированных соединений
Нетканый текстильный материалСостав волокнистого холстаЛинейная плотность волокон, тексСодержание препарата, % масс.Поверхностная плотность холста, г/м2Удельная разрывная нагрузка, Rуд, Нм/гОтносительное разрывное удлинение, εр, %Жесткость, мкН/см2Несминаемость, %Усадка при термообработке, %
по длинепо ширинепо длинепо ширинепо длинепо ширинепо длинепо ширинепо длинепо ширине
АПолипропиленовые волокна0,330,107524,110,114,08,04700348092807,06,0
БПолиамидные волокна0,400,107825,79,527,024,54375274088656,06,0
ВПолиэфирные волокна0,170,157512,99,518,07,93832274093755,16,1
ГПолиэфирные волокна0,330,158013,610,911,813,25040246090704,16,0

1. Полиэтоксисилоксаны, содержащие фармакофорные органооксисилильные лиганды общей формулы

где R одинаковые или разные органооксигруппы - остатки ароматных спиртов: 2-фенилэтилового, коричного, тимола, ванилина, ванилаля, салицилового альдегида, эвгенола, санталола, санталидола, ментола, изобутилового;

n=3, 4, 5; х=1-6.

2. Способ получения соединений по п.1, заключающийся в том, что полиэтоксисилоксаны конденсируют с ароматным спиртом при нагревании в присутствии четыреххлористого кремния в количестве 1% от веса компонентов с одновременной отгонкой образующегося этилового спирта.

3. Способ получения соединений по п.2, отличающийся тем, что продукт, полученный конденсацией полиэтоксисилоксанов с ароматным спиртом, дополнительно конденсируют с изобутиловым спиртом при нагревании с одновременной отгонкой образующегося этилового спирта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению полиорганосилоксана с концевыми алкоксигруппами и к применению этого полиорганосилоксана в качестве компонента ВКТ-1-алкоксикомпозиций (ВКТ означает "вулканизация при комнатной температуре").

Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, а именно к способу получения новой смеси мономеров, содержащих функциональные группы, для синтеза полиэтиленсилоксановых жидкостей, которые могут использоваться в качестве теплоносителей, рабочих жидкостей для гидросистем и др.

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, а именно к способам получения кремнийорганических смол, на основе которых получают лакокрасочные продукты с повышенной теплостойкостью.

Изобретение относится к медицине, а именно к новым химическим соединениям, а также к глицерогидрогелям на их основе, обладающим транскутанной проводимостью медикаментозных средств, которые могут найти применение в качестве физиологически-активной гелевой основы трансдермальных терапевтических систем, обладающих высокой пенетрирующей способностью.

Изобретение относится к процессу получения алкоксисиланов SiH(OR)4-n, где n=0;1 R - алкильная группа. .
Изобретение относится к области получения кремнийорганических соединений, в частности алкилдиалкоксисиланов общей формулы: R'SiH(OR'')2, где R'-СН3, С2Н5; R''-СН3, С2Н5, С3Н7, С4Н9.

Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, а именно к способу получения алкоксисиланов. .

Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, в частности к новым функциональным карбосиланам, содержащих трис( -трифторпропил)силильную группу, которые могут быть широко использованы в кремнийорганической химии в качестве модификаторов полимеров, благодаря специфическим поверхностным свойствам.

Изобретение относится к способу получения алкоксисиланов, которые широко используются в химической промышленности для получения целого ряда кремнийорганических соединений, в машиностроении в качестве компонентов связующего состава для точного литья, в электронике для получения полупроводникового кремния и т.

Изобретение относится к способам получения кремнийорганических мономеров, а именно к способу получения гексаэтоксидисилана Si2(OC2H5)6 [ГЭДС] - соединения, способного как к гидролизу по связи Si-OC2H5 так и к реакциям, связанным с разрывом неустойчивой связи Si-Si, что дает возможность использовать его, в качестве центра разветвления для получения полимеров разветвленного строения со специфическими свойствами, а также для получения дисилана высокой чистоты для изготовления солнечных батарей.

Изобретение относится к способам получения гексаэтоксидисилана, который может быть использован при производстве солнечных батарей. .

Изобретение относится к способу получения тетраалкоксисиланов, которые широко используются в химической промышленности для получения целого ряда продуктов, в частности кремнийорганических лаков, жидкостей, высокочистого диоксида кремния для оптико-волоконной техники, кремнезолей и др
Наверх