專利名稱：聚脫水天冬氨酸和其可生物降解的水解產(chǎn)物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的目的是聚脫水天冬氨酸聚合物或共聚物及其至少90%±5%可生物降解的水解產(chǎn)物，制備所述聚脫水天冬氨酸及其水解產(chǎn)物的方法，以及它們在洗滌組合物中作為“增效劑”或“助增效劑”的用途。
聚脫水天冬氨酸(亦稱聚去水天冬氨酸或簡單地稱為聚琥珀酰亞胺)最常用的制備方法是天冬氨酸在約220-230℃的溫度下熱縮合數(shù)小時。已經(jīng)注意到水解產(chǎn)物(聚天冬氨酸，通過向所述這樣得到的聚脫水天冬氨酸中加入堿性試劑來制得)在天然介質中具有一般不超過75%的生物降解能力(EP-A-511，037)。
現(xiàn)在申請人發(fā)現(xiàn)一種聚脫水天冬氨酸，其水解產(chǎn)物在天然介質中有至少90±5%的生物降解能力。申請人觀察到聚脫水天冬氨酸的水解后的生物降解度和水解前或后存在于分子中的某些非構象片段的含量之間的關系。
根據(jù)本發(fā)明，其水解產(chǎn)物在天然介質中有至少90%±5%的生物降解能力的聚脫水天冬氨酸，其特征在于它含有不超過相對琥珀酰亞胺片段的CH基團的3%(優(yōu)選不超過2%)的酰亞胺的NH基團。
這些不同的酰亞胺片段的NH基團和琥珀酰亞胺的CH基團可用質子核磁共振(NMR)鑒定和定量。
在水存在下，向所述聚脫水天冬氨酸中加入堿性試劑，得到水解產(chǎn)物(聚天冬氨酸)，其特征在于，它們含有不超過相對包括在天冬氨酸片段中的仲酰胺基團的3%(優(yōu)選不超過2%)的伯酰胺基團，其中天冬酸片段具有下式 這些基團可通過質子核磁共振(NMR)鑒定和定量。
本發(fā)明的目的還在于制備所述具有上述特征的聚脫水天冬氨酸和其可生物降解水解產(chǎn)物的方法。
這涉及通過天冬氨酸熱聚合(天冬氨酸可與另一氨基酸混合)然后水解等制備聚脫水天冬氨酸和其水解產(chǎn)物的方法，上述方法的特征在于，所述聚合操作是在至少一種有效量的具有至少一個B-OH鍵的硼衍生物或一種上述硼衍生物的前體存在下進行。
可與天冬氨酸共聚的氨基酸有谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、組氨酸、脯氨酸、賴氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸等，其用量可達單體總重的15%(重量)，優(yōu)選達5%(重量)。
上述硼衍生物的前體應理解為在反應條件下進行水解形成具有至少一個B-OH鍵的硼衍生物的任何化合物。
可用的含B-OH鍵的硼衍生物或含B-OH鍵的硼衍生物的前體有·硼酸(原硼酸、偏硼酸或連二硼酸)·烴基硼酸(boronic acid，R-B(OH)2，R為烷基、芳基)·硼酸酐·硼酸酯，如硼酸丙酯、硼酸丁酯等，含1或2個B-OH、B-H或B-Cl基團的硼酸酯·金屬硼烷如K2B2H6·鹵化硼(氯化硼、溴化硼、碘化硼)·氯代硼砂醚·鹵代硼烷，特別是氯代硼烷·有機鹵代硼烷，特別是具有C1-C20烷基或芳基的有機氯硼烷·氨基硼酸酯·氨基鹵代硼烷，特別是氨基氯代硼烷·硼嗪·三鹵代硼嗪，特別是三氯硼嗪·具有C1-C20烷基或芳基的有機硼砂醚(organoboxoles)·具有C1-C20烷革或芳基的有機硼嗪(organoborazoles)等。
優(yōu)選使用的硼衍生物是硼酸H3BO3或硼酸酐B2O3。
縮合操作可在約130-300℃溫度下進行，優(yōu)選溫度為160-220℃，更優(yōu)選溫度為170-210℃。操作時間取決于所用的溫度;在約170-210℃的溫度下的操作時間一般為2-8小時。
所用硼衍生物的量用硼衍生物/天冬氨酸+其它氨基酸之比表示(用B/COOH克原子數(shù)表示)，硼衍生物用量約為10/1到1/20，優(yōu)選約為3/2到1/4，更優(yōu)選約為1/1到1/2。
硼衍生物可通過水洗或用適合的溶劑提取去除。
在本發(fā)明的場合下，聚脫水天冬氨酸一般呈固體團形式。對H3BO3的具體情況下，它呈片狀固體。如果在聚合后選擇進行純化步驟，此純化步驟不難進行。只需向反應介質中加入水，然后過濾、干燥回收聚脫水天冬氨酸。
根據(jù)本發(fā)明得到的聚脫水天冬氨酸基本呈白色;溶解在0.5N氫氧化鈉中后，其粘度指數(shù)一般約為12-20ml/g。
當然，適當時可根據(jù)本發(fā)明的補充步驟，另外對聚脫水天冬氨酸進行漂白。此脫色步驟優(yōu)選用過氧化氫、次氯酸鹽、過硼酸鹽、過酸鹽(過硫酸鹽)等型的氧化劑進行。
根據(jù)一種優(yōu)選方案，使用過氧化氫脫色。
將所得聚脫水天冬氨酸分離或不分離，然后進行水解，優(yōu)選在水存在下加入堿性試劑(堿金屬或堿土金屬;堿金屬或堿土金屬碳酸鹽，等)，必要時在均勻或兩相介質中進行;這樣得到的水解物由聚天冬氨酸鹽組成(如聚天冬氨酸鈉鹽)。
通過有機或無機酸(特別是HCl)中和以上堿水解得到的鹽可得到水解物的酸形式;這樣得到的水解物由聚天冬氨酸組成。
根據(jù)本發(fā)明，“水解物”應理解為生成的聚脫水天冬氨酸部分或全部水解(通過水的作用)得到的產(chǎn)品;通過打開酰亞胺環(huán)，此水解導致一方面形成酰胺功能團、另一方面形成羧酸功能團或羧酸鹽。
本發(fā)明還涉及上述聚脫水天冬氨酸和其水解物的工業(yè)應用，特別是在洗滌劑領域作為“增效劑”或“助增效劑”?！霸鲂被颉爸鲂睉斫鉃槿魏胃倪M洗滌劑組合物中表面活性劑效力的成分。
加入洗滌劑組合物中的聚脫水天冬氨酸或其水解物的量為所述洗滌劑組合物重量的0.2-80%，優(yōu)選2-10%(重量)。
下述本發(fā)明的非限定性實施例將可以說明本發(fā)明的其它優(yōu)點。
實施例下表中給出結果的實驗是用硼酸H3BO3或硼酸酐B2O3作為硼衍生物。
每個實驗在旋轉蒸發(fā)器中進行，用油浴加熱并用氮氣輕輕吹洗。當縮合水生成時，通過蒸發(fā)連續(xù)除去。
當聚合反應結束后，將反應介質簡單地懸浮在水中除去硼衍生物。然后過濾回收聚脫水天冬氨酸、用水洗滌并干燥。
為了比較，進行了加熱溫度高并且無任何硼衍生物存在的聚合實驗。
下表給出了所得結果的說明，以及每個實驗選擇的各種操作參數(shù)-即天冬氨酸、硼酸或硼酸酐的濃度、加熱溫度(油浴溫度)和加熱時間。
每種方法所得聚天冬氨酸的特征如下＊酰亞胺片段的NH基團(“非構象片段”)與琥珀亞胺片段的所有CH基團的百分比(%);此含量用質子NMR測定，測定酰亞胺基團NH的質子信號(δ＝11.6ppm)和琥珀酰亞胺CH基團的質子信號(δ＝5.2ppm)的積分比，光譜是將聚脫水天冬氨酸溶解在DMSO(二甲基亞砜)中在300MHz下測定的。
水解物(NaPA)的天冬氨酸片段的伯酰胺基團(“非構象片段”)與仲酰胺基團的百分比;此含量用質子NMR測定，測定聚天冬氨酸鏈的伯酰胺基團-CO-NH2的質子信號(δ＝6.8-7.8ppm)和仲酰胺基團-CO-NH的質子信號(δ＝8.0-8.6ppm)的積分比，將聚脫水天冬氨酸溶解在H2O/D2混合物(95/5)中，PH調至約5后在300MHz測定光譜。
＊它們的活性片段的數(shù)目＊它們在氫氧化鈉中的粘度指數(shù)＊它們的水解物(聚天冬氨酸)的生物降解能力＊它們的著色度以上參數(shù)根據(jù)下列方法分別測定活性片段數(shù)(m.當量/kg聚脫水天冬氨酸(PAA)可被皂化為COO-片段的數(shù)目，用電位計反滴定測定。滴定方法如下加入過量的1NNaOH，混合物放置1小時，然后用1NHCl反滴定。
PAA的COO-/kg當量理論數(shù)值為10.3。粘度指數(shù)(Ⅵ)實施例中的此指數(shù)是將一定量聚脫水天冬氨酸(PAA)溶解在0.5N氫氧化鈉溶溶中，在25℃溫度下達到0.002g/ml的濃度，用SCHOTTAVS350毛細管粘度儀測定。
水解物(聚天冬氨酸鈉，NaPA)的生物降解度，根據(jù)標準AFNORT90-312(相當于1984年10月15日的國際標準ISO7827)進行測定。用下述材料進行實驗-Saint Germain au Mont d′Or(Rh ne)市純化工廠的入口水過濾得到的培養(yǎng)液，原樣或經(jīng)過處理-含4×105細菌/ml的實驗介質-一定量的欲測試產(chǎn)品，使實驗介質含有機碳的濃度為40ml/g左右。
在棄入河水的條件下，作為時間的函數(shù)測定生物降解度。
本實驗的測試樣品通過水解得到的PAA的氫氧化鈉溶液稀釋液來得到，直至得到約6%的NaPA溶液，PH值為9-11左右。
生物降解度的水平用下列兩個參數(shù)表征·最大生物降解率(MRB)·從10%的生物降解率到90%的最大生物降解率所需時間(t10-90)。
著色水平，洗滌去除硼衍生物前和后所得產(chǎn)品的著色水平根據(jù)HUNTERL.a、b的方法用光譜色度計測定。
所得結果綜合說明，在天冬氨酸縮合時加入H3BO3或B2O3使得可以得到至少與熱縮合所得相等量的(與粘度指數(shù)相同)聚脫水天冬氨液，但縮合溫度明顯地低，約為30-50℃。另外，與通過純熱縮合得到的產(chǎn)品相比，這些聚脫水天冬氨酸或其水解物-著色明顯少-盡管在較低溫度下濃縮，其粘度指數(shù)高-生物降解能力明顯改進。
表 AA＊天冬氨酸表(續(xù)) ＊電位滴定電位計滴定PAA聚脫水天冬氨酸NaPA聚天冬氨酸鈉＠對沒有洗滌的反應產(chǎn)物的測定(沒有除去硼衍生物)＃這些數(shù)值與純天冬氨酸的值非常接近
權利要求
1.水解產(chǎn)物在天然介質中的生物降解度至少為90%±5%的聚脫水天冬氨酸，其特征在于它含有不超過相當于琥珀酰亞胺片段CH基團的3%，優(yōu)選不超過2%的酰亞胺片段的NH基團。
2.水解產(chǎn)物在天然介質中的生物降解度至少為90%±5%的聚脫水天冬氨酸，其特征在于它含有不超過相當于包含于天冬氨酸片段的仲酰胺基團的3%，優(yōu)選不超過2%的伯酰胺基團。
3.制備權利要求1或2的聚脫水天冬氨酸及其水解物的方法，該方法通過天冬氨酸(任選與另一氨基酸混合)熱聚合，然后必要時水解，上述方法的特征在于所述聚合操作在至少有效量的含至少一個B-OH的硼衍生物或所述硼衍生物的前體存在下進行。
4.根據(jù)權利要求3的方法，其特征在于任選與天冬氨酸共聚的氨基酸為谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、組氨酸、脯氨酸、賴氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸。
5.根據(jù)權利要求3或4的方法，其特征在于聚合操作在130-300℃的溫度水平下進行，優(yōu)選為160-220℃的水平，最優(yōu)選為170-210℃的水平。
6.根據(jù)權利要求3到5之任一的方法，其特征在于硼衍生物存在的量相當于硼衍生物/天冬氨酸+其它氨基酸之比(用B/COOH的克原子數(shù)表示)，為10/1到1/20的水平，優(yōu)選3/2到1/4的水平，最優(yōu)選1/1到1/2的水平。
7.根據(jù)權利要求3-6之任一的方法，其特征在于含B-OH鍵的硼衍生物或含B-OH鍵的硼衍生物的前體為·硼酸(原硼酸、偏硼酸或連二硼酸)·烴基硼酸(boronic acid，R-B(OH)2，R為烷基、芳基)·硼酸酐·硼酸酯，如硼酸丙酯、硼酸丁酯等，含1或2個B-OH、B-H或B-Cl基團的硼酸酯·金屬硼烷如K2B2H6·鹵化硼(氯化硼、溴化硼、碘化硼)·氯代硼砂醚(boraxole)·有機鹵代硼烷，特別是具有C1-C20烷基或芳基的有機氯硼烷·氨基硼酸酯·氨基鹵代硼烷，特別是氨基氯代硼烷·硼嗪·三鹵硼嗪，特別是三氯硼嗪·具有C1-C20烷基或芳基的有機硼砂醚(organoboroxoles)·具有C1-C20烷基或芳基的有機硼嗪(organoborazoles)。
8.根據(jù)權利要求7的方法，其特征在于含B-OH鍵的硼衍生物或含B-OH鍵的硼衍生物的前體為硼酸H3BO3或硼酐B2O3。
9.根據(jù)權利要求3-8之任一的方法，其特征在于聚合后回收的聚脫水天冬氨酸進行純化步驟，以除去硼衍生物。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于聚合后回收的聚脫水天冬氨酸進行水洗步驟，然后過濾并干燥。
11.根據(jù)權利要求3-10的方法，其特征在于聚合后回收的聚脫水天冬氨酸另外進行漂白(脫色)步驟。
12.根據(jù)權利要求11的方法，其特征在于漂白步驟使用過氧化氫、次氯酸鹽、過硼酸鹽或過酸鹽型的氧化劑。
13.權利要求1或2的或權利要求3-12中任一方法制得的聚脫水天冬氨酸或其水解物作為洗滌劑中“增效劑”或“助增效劑”的用途。
14.根據(jù)權利要求13的聚脫水天冬氨酸或其水解物的用途，其特征在于加入洗滌劑組合物中的聚脫水天冬氨酸或水解物的量為所述組合物重量的0.2-80%(重量)，優(yōu)選2-10%(重量)。
全文摘要
水解產(chǎn)物在天然介質中的生物降解度至少為90％±5％的聚脫水天冬氨酸，其特征在于它含有不超過琥珀酰亞胺片段CH基團的3％的酰亞胺片段的NH基團。水解產(chǎn)物的特征在于它們含有不超過天冬氨酸片段中含有的仲酰胺基團的3％的伯酰胺基團。聚脫水天冬氨酸及其水解物可通過天冬氨酸熱聚合得到，然后任選地水解，所述聚合操作在含至少一個B-OH鍵的硼衍生物或其前體存在下進行。這些酸和水解物可用作洗滌劑中的“增效劑”或“助增效劑”。
文檔編號C08L101/16GK1097429SQ9410462
公開日1995年1月18日 申請日期1994年4月23日 優(yōu)先權日1993年4月23日
發(fā)明者V·寶紹尼克, M·查潑尼爾, J-L·樂帕格 申請人:羅納·布朗克化學公司