生产反应性环糊精的方法，具有该反应性环糊精的纺织品材料和所述环糊精衍生物的用途 本发明涉及制备反应性环糊精的方法，环糊精衍生物或它们的混合物，用它们上浆整理的纺织品材料，以及它们的用途。
环糊精一般被理解为环直链淀粉和环葡聚糖，它们在淀粉被软化芽孢杆菌和/或环状芽孢杆菌的降解中通过环糊精糖基转移酶的作用作为环状糊精形成。它们由α-1，4-连接成环状结构的6、7或8个葡萄糖单元组成，从而分别形成了α-，β-和γ-环糊精，并且是可以用通式I表示的一类化合物：
通式I
该环糊精具有其中n为5、6、7或8地环尺寸。取代基R被定义为OH基团。
环糊精键接成晶格，并且互相层叠，使得它们形成了连续的分子内通道，其中疏水客体分子可以以不同量引入，直至饱和，例如气体，醇或烃类。该过程被称之为“分子包封”(“molekulareVerkapselung”，Rmpp“Chemie Lexikon”，第2卷，1995，9th增订版)。凭借该性能，环糊精用于生产食品，化妆品，药物和杀虫剂以及固相萃取。
已知有大量的反应性环糊精衍生物及其制备方法。EP-A-0 483 380披露了其中利用缩醛键将环糊精(在以下的式中使用缩写CD)键接于聚合物的方法。在这些环糊精的衍生物的制备中，将保护或未保护形式的醛基引入到环糊精化合物中。这些化合物然后与聚合物的亲核羟基反应。该键接的缺点是缩醛对于酸性条件的稳定性低。
还已知的是，β-环糊精在含水条件下与表氯醇在路易斯酸条件下反应。A.Deratani和B.Ppping发表在Makromol.Chem.，RapidCommun.13，237-41(1992)中的文章描述了能够使用Zn(BF4)2作为催化剂让β-环糊精在含水条件下与表氯醇在路易斯酸条件下反应，形成环糊精-氯醇(3-氯-2-羟丙基-环糊精衍生物)。该衍生物能够在碱性条件下与亲核体，例如OH-离子反应。该反应的缺点是，在路易斯酸条件下，仅能获得非常低的表氯醇引入率。为此，要使用大量过量的表氯醇。然而，这些大量产生了毒性或致癌副产物，它们必须要进行分离和破坏。
DE-A-44 29 229披露了含有至少一具有至少一个亲电子中心的含氮杂环的环糊精衍生物的制备和用途。该含氮杂环通常是三嗪类和喹喔啉类，它们用作例如键接于例如膜、箔、薄膜、纺织品、皮革、色谱分离相等的反应性锚固剂。在用β-环糊精上浆整理的这些材料的情况下，不是所有固定环糊精中的空穴可以进入。
这种反应性锚固剂在纺织品染色中是公知的。在该方法的情况下，在键接的过程中也形成了副产物-所谓的水解产物，它不能再使用，因此不得不作为废物丢弃。
本发明的问题因此是提供仅产生少量的有害或不能再用的副产物且没有现有技术的其它已知缺点，而同时适合于与纤维素和蛋白材料，尤其纤维反应的方法。
本发明因此涉及制备反应性环糊精的方法，在该方法中，环糊精CD与双官能烷基化合物X-间隔基-Y反应，其中X是与CD反应的基团，间隔基是含有2-25个碳原子的烃基和Y是与基团Z反应的基团，或是能够与纤维素或蛋白材料反应的基团-Reactiv，和任选在进一步的步骤中，在Y是与基团Z反应的基团的情况下，所得产物与反应性锚固化合物Z-Reactiv反应，从而形成反应性环糊精。
根据本发明，环糊精被认为是含有6-8个葡萄糖单元的那些化合物，以及它们的衍生物，取代产物和混合物。
根据本发明的方法能够按一步进行，直接产物是利用间隔基-(CH2)n-提供反应性锚固官能团的环糊精。或者，该方法按两步进行，在第一步中引入提供反应性官能团的间隔基，然后，其本身与反应性锚固化合物Z-Reactiv反应。
反应性锚固官能团指的是能够进入纤维素和/或蛋白材料的化学键内和因此能够通过间隔基化学键接环糊精的化学活性基团。这些反应性锚固官能团对于本领域的技术人员来说是已知的，并且-为了其它目的-用于纺织品用反应性染料的染色。
双官能烷基化合物X-(CH2)n-Y被认为是具有两个不同官能团，其一能够与环糊精反应，而另一个能够与反应性锚固化合物反应，或本身是能够与蛋白或纤维材料进行化学反应的反应性锚固官能团的那些化合物。这些官能团的实例是卤素，伯胺和仲胺，羟基，巯基，异氰酸酯基，磺酰基，羧基，重氮基和芳基等。
作为间隔基，可以使用含有1-25个碳原子的脂族、环脂族或芳族烃基。优选的是含有至多20个碳原子的直链或支化脂族基团，尤其-(CH2)n-，n是1-20，优选1-8和尤其2-6的整数。同样优选的是环状和芳族间隔基，如-(C6H10)-和-(C6H4)-，以及芳烷基，如-CH2-(C6H4)-或-(CH2)2-(C6H4)-。
双官能烷基化合物的官能团被安排在末端位置，使得它们彼此尽可能远地隔开。结果，所述双官能烷基化合物完成了它们作为间隔基的功效，即在环糊精和它所想要粘附的材料之间产生了最大间隔的有机化合物。这显著改进了环糊精的可进入性，以便它们加载有用或有害的物质。
作为双官能烷基化合物，优选使用卤代氨基烷基化合物(盐形式)或卤代烷芳基化合物，例如2-氯乙基苯，3-氯丙基苯，氯乙基铵盐或溴丙基铵盐。在这种情况下，胺官能团提供了用于粘附反应性锚固化合物的连接点，然后使环糊精便于偶联于纤维素或蛋白材料。
在本发明的第二步中使用的那类反应性锚固化合物包括例如2-溴丙烯酸，2，3-二溴丙酸，2-氯丙烯酸，甲基丙烯酸或丙烯酸，或乙烯基砜的反应性衍生物。作为反应性基团，这些化合物在前一步骤中作为酰氯或酰溴使用。还适合的是反应性三嗪和喹喔啉衍生物，尤其它们的卤化化合物，如在DE-A-44 29 229中所述。
当双官能烷基化合物是卤代烷基苯时，反应性锚固剂与苯环的偶联有利地通过用与具有能够与纤维素或蛋白材料反应的另外的官能团的适合芳族重氮化合物的重氮化来进行。这种官能团例如是如在纺织品工业中已知用于纺织品的反应性染色的磺酸基团和硫酸氢根基团。适合的化合物的实例是硫酸氢2-[(对氨基苯基)磺酰基]乙基酯，其在转化为重氮盐之后，能够偶联于用双官能烷基化合物官能化的环糊精的苯基或取代苯基上，然后利用硫酸氢根官能团，反应性地键接于棉。
以下利用路线1简要地说明了该两种方法变型。
路线1：新型反应性环糊精衍生物的合成
在以上所示路线图中的缩写CD表示环糊精。根据用两步法进行的第一个方法变型，所使用的环糊精分子首先与双官能烷基化合物反应。如上所述，该双官能烷基化合物例如是具有卤代氨基官能团(氨基-CD)或卤代芳基官能团(芳基-CD)的化合物。例如，可以描述具有卤代氨基官能团的双官能烷基化合物；如可从图1看出的那样，双官能烷基化合物的卤素官能团与环糊精的游离OH基团反应(在起始化合物中胺官能团以铵盐的形式被保护)。
图1：具有氨基官能团的环糊精的合成的一般反应机理，其中n是1-20的整数。
该反应在50-100℃的温度，优选在80-100℃的温度下进行。使用碱性水溶液作为反应介质。除了NaOH以外，还可以使用KOH，LiOH或CsOH。优选的是KOH和NaOH。
该反应在常压下进行，使得有利地不必使用加压容器来进行该反应工序，而这在迄今已知的现有技术中是必要的，以便获得高收率。
反应时间为1-12小时，优选的是2-7小时的反应时间。
环糊精与所用双官能烷基化合物的比率为至多1∶15，优选至多1∶8，尤其1∶5，基于所用起始原料的相对摩尔量。选择反应工序，使得pH随反应时间的迁移而降低，不必使用现有技术已知的缓冲体系。这样确保了改进的反应工序，没有因为去除助剂而引起的进一步产物损失。当pH不再降低时，反应结束。在真空下除去溶剂，残留物再结晶。
根据该反应工序，可以在环糊精和氨基或芳族结构部分之间引入任何所需尺寸的间隔基-即双官能烷基化合物含有任意合乎需要的数目的碳原子。该氨基和芳环因此可供进一步反应使用。
在第二反应步骤中，在根据本发明的方法中，反应性锚固剂，或Z-Reactiv与该方法第一步的纯化产物反应。如可从图2中看出的那样，作为反应性锚固剂，例如可以使用二溴丙酰氯。反应在无水有机溶剂中在30-70℃的温度下进行。
该反应也在常压下进行，使得有利地不必使用加压容器来进行该反应工序，而这在迄今已知的现有技术中是必要的，以便获得高收率。
反应时间为1小时到12小时；优选的是2小时到7小时的反应时间。
图2：用于将2，3-二溴丙酰氯键接于氨基-CD产物上的反应
在另一个实施方案中，能够在一步反应中使用间隔基将环糊精直接偶联于反应性锚固剂。该反应条件几乎与两步反应的那些相同。然而，与之相反，在这种情况下可以使用含水溶剂。
本发明还涉及具有键接于间隔基和能够与纤维素和/或蛋白材料反应的反应性锚固官能团-Reactiv的反应性环糊精。
与包括例如用含氮杂环键接的β-环糊精的体系相比，该体系的优点是所有固定环糊精的空穴的更好的可进入性。
作为间隔基，可以使用含有1-25个碳原子的脂族、环脂族或芳族烃基。优选的是含有至多20个碳原子直链或支化脂族基团，尤其-(CH2)n-，n是1-20，优选1-8和尤其2-6的整数。同样优选的是环状和芳族间隔基，如-(C6H10)-和-(C6H4)-，以及芳烷基，如-CH2-(C6H4)-或-(CH2)2-(C6H4)-。
这里使用的反应性锚固官能团-Reactiv是官能团，如2，3-二溴-丙酰基，2-溴丙烯酰基，2-氯丙烯酰基，甲基丙烯酰基，丙烯酰基或乙烯基砜基，磺酸基团或硫酸氢根基团，以及三嗪基和喹唑啉基，尤其它们的卤化衍生物。
本发明还涉及用反应性环糊精上浆整理的材料，其中反应性环糊精通过利用间隔基官能团的反应性锚固官能团键接于该材料的游离OH或NH2官能团。
上浆整理材料包括由含天然蛋白或含纤维素的复合物或合成复合物组成的材料。该上浆整理材料尤其是纺织品材料。
术语“纺织品材料”被理解为包括纤维，长丝，纱线，纺丝材料，堆叠材料(Haufwerk)和片材以及阻挡膜。
在本发明的上下文中术语“环糊精”被认为包括α-，β-和γ-环糊精，包括它们的混合物以及其已知的衍生物形式，只要它们能够根据本发明反应。
在本发明的上下文中的术语“环糊精衍生物”被认为包括了尤其部分甲基化，乙基化，取代或未取代的环糊精或它们的混合物。
在本发明的上下文中，术语“取代环糊精衍生物”是指环糊精可以被C1-14烷基，C2-14链烯基，OH，羰基，羧基或胺基取代一次或多次。
纺织品材料被认为包括了天然和合成材料或含合成纤维的材料。天然纺织品材料被认为包括了棉，毛织物，亚麻布和丝织品。纤维素型纺织品纤维是棉，亚麻布，嫘萦短纤维或人造丝。它们还包括粘胶，亚铜(Cupro)和醋酸酯。术语“合成纤维”被认为包括了通过聚合、缩聚或加聚由简单的结构单元生产的完全合成纤维。它们包括弹性纤维，弹性二烯(Elastodien)，含氟纤维，聚丙烯酸树脂，改性聚丙烯腈系纤维，聚酰胺，芳族聚酰胺，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚酯，聚乙烯，聚丙烯和聚乙烯醇。含合成纤维的材料是既包括纯合成纤维又包括天然材料(如以纤维素为基础的那些)的那些材料。
通过根据本发明的方法制备的反应性环糊精通过反应性锚固剂以共价键连接于该材料的基质。
本发明还涉及用根据本方法的反应性环糊精上浆整理的材料在吸收和输送药物活性物质中的用途。由于用间隔基键接的所有环糊精或衍生物能够完全利用的事实，所以它们能够有利地引入和控制地输送相对大量的活性物质。另外，凭借用环糊精引入及其结合特性，通常或在某些情况下可以省去制剂中的助剂。作为活性物质，例如这里可以提及药物活性成分，除草剂，杀真菌剂，杀虫剂，生物杀伤剂，芳香剂，香料，调味料，稳定剂，染料或类似物。
另外，该上浆整理材料能够用于从空气中引入有害物质，或作为过滤器，或用于在废水纯化和水纯化中从水相中引入疏水或部分疏水物质。
该反应性环糊精此外能够用于将化合物，如携带亲核基团，尤其游离羟基的不溶性聚合物或生物聚合物转化为改性聚合物，使得它们具有使在水中溶解度低的物质增溶的性能。作为聚合物，这里例如可以提及纤维素，纤维素衍生物，明胶，壳多糖，聚烷基胺类或聚乙烯醇类。
其它应用有引入能够以该方式稳定和以可控方式释放的化合物。此外，用反应性环糊精上浆整理的材料能够吸收选择性物质。
实施例
以下的实施例用来更详细地说明本发明，然而，决不限制本发明。
实施例1
起始物质，具有氨基官能团(氨基-CD)或芳族结构部分(Ar-CD)环糊精的合成
a.环糊精用1-氯-3-氨基丙烷衍生化
将2.06g(0.022mol)的1-氯-3-氨基丙烷(盐酸盐形式)，5.00g(0.0044mol)β-环糊精和0.88g(0.022mol)的NaOH溶解在250ml蒸馏水中，并在100℃下回流6小时。在反应完成之后，pH仍然呈弱碱性。然后去除水，直至干燥状态。为了纯化，使用少量的蒸馏水进行再结晶。获得了白色结晶粉末(氨基-CD(a))。
b.环糊精用1-溴-4-氨基丁烷衍生化
将3.35g(0.022mol)的1-溴-4-氨基丁烷(盐酸盐形式)，5.00g(0.0044mol)β-环糊精和0.88g(0.022mol)的NaOH溶解在250ml蒸馏水中，并在100℃下回流6小时。在反应完成之后，pH仍然呈弱碱性。然后去除水，直至干燥状态。为了纯化，使用少量的蒸馏水进行再结晶。获得了白色结晶粉末。
c.环糊精用1-氯-2-苯基乙烷衍生化
将3.09g(0.022mol)的1-氯-2-苯基乙烷，5.00g(0.0044mol)β-环糊精和0.88g(0.022mol)的NaOH溶解在100ml丙酮和100ml蒸馏水的混合物中，并在90℃下回流6小时。在反应完成之后，pH仍然呈弱碱性。然后去除溶剂混合物，直至干燥状态。为了纯化，使用少量的蒸馏水进行再结晶。获得了白色结晶粉末。
然后按使用正是这些反应性锚固剂染色的通常做法来进行结合。
实施例2
氨基-CD的进一步加工
与反应性锚固剂的连接
1、2，3-二溴丙酰氯
将5.00g(0.0035mol)的由实施例1.a获得的氨基-CD与4.41g(0.018mol)的2，3-二溴丙酰氯在250ml的无水二噁烷中制浆，再于50℃下处理5小时。在处理期之后，在真空中除去溶剂。获得了白色结晶粉末(1)，参看图2。
图2：用于将2，3-二溴丙酰氯键接于氨基-CD(a)的反应
产物：1
使用所得粉料，将环糊精共价键接于纤维素和蛋白材料上。
2、2-甲基丙烯酰氯
将5.00g(0.0035mol)的氨基-CD(a)与1.84g(0.018mol)的2-甲基丙烯酰氯在250ml的干燥二噁烷中制浆，再于50℃下处理5小时。在处理期之后，在真空中除去溶剂。获得了白色结晶粉末(2)。
实施例3
使用所得粉料，将环糊精共价键接于纤维素和蛋白材料上。
以该方式生产的反应性CD衍生物可以通过与用于反应性染料的普通染色技术类似的简单方式施加于纺织品载体材料(例如棉布，毛织品)上。所用棉布和ECE毛织品从Testex Prüftextilien(Windheckenweg 53，D-53902 Bad Münstereifel/Germany)那里购买。
1、与产物1连接
将5g棉布浸渍在10g的由实施例2.1获得的1在100ml软化水中形成的溶液中。使用1.0mol/l NaOH溶液将该溶液的pH调至10.0。在完全润湿之后，将织物浸轧(带液率80％)，在80℃的Matthis干燥机中干燥10分钟和在160℃下固定7分钟。该织物然后用一次热水和三次冷水进行彻底漂洗。通过测定从碱性酚酞溶液拔染的颜色来检测棉布上的共价键接的环糊精。
环糊精使碱性酚酞溶液脱色(J.Chem.Soc.Perkin Trans.2，1992)。因此，可以利用碱性酚酞溶液的脱色来测定环糊精的固着。
2、与产物2连接
将5g ECE-毛织品浸渍在10g的由实施例2.2获得的2在100ml软化水中形成的溶液中。使用1.0mol/l NaOH溶液将该溶液的pH调至10.0。在完全润湿之后，将织物浸轧(带液率80％)，在80℃的Matthis干燥机中干燥10分钟和在160℃下固定7分钟。该织物然后用一次热水和三次冷水进行彻底漂洗。通过测定从碱性酚酞溶液拔染的颜色来检测毛织品上的共价键接的环糊精。
实施例4
Ar-CD的进一步加工
在冷却的同时(T＜5℃)，将5.06g(0.018mol)的硫酸氢2-[(对氨基苯基)磺酰基]乙酯溶解在54ml的1摩尔浓度盐酸(0.054mol)中。在强力搅拌和冷却的同时，添加1.24g(0.018mol)的亚硝酸钠，使温度不超过5℃。在亚硝酸盐添加的末尾，使用碘淀粉试纸测试游离亚硝酸。添加亚硝酸，直到在添加之后5分钟试验仍然获得了正结果为止。用少量的脲破坏过量亚硝酸。
然后，在0-5℃下，还添加5.00g(0.0035mol)的由实施例1.c获得的Ar-CD。该溶液用碳酸钠中和，产物使用精细研磨的氯化钠盐析。过滤产物，从少量的水中再结晶出来。获得了浅黄色晶体粉末(3)。
实施例5
将5g的棉布浸渍在10g的由实施例4获得的3在100ml软化水中形成的溶液中。使用1.0mol/l NaOH溶液将该溶液的pH调至10.0。在完全润湿之后，将织物浸轧(带液率80％)，在80℃的Matthis干燥机中干燥10分钟和在160℃下固定7分钟。该织物然后用一次热水和三次冷水进行彻底漂洗。通过测定从碱性酚酞溶液拔染的颜色来检测棉布上的共价键接的环糊精。
实施例6
CD用硫酸氢2-[(对氨基苯基)磺酰基]乙酯衍生化
在冷却的同时(T＜5℃)，将5.06g(0.018mol)的硫酸氢2-[(对氨基苯基)磺酰基]乙酯溶解在54ml的1M盐酸(0.054mol)中。在强力搅拌和冷却的同时，然后添加1.24g(0.018mol)的亚硝酸钠，使温度不超过5℃。在亚硝酸盐添加的末尾，使用碘淀粉试纸测试游离亚硝酸。添加亚硝酸，直到在添加之后5分钟试验仍然获得了正结果为止。用少量的脲破坏过量亚硝酸。
将含有5.00g(0.0044mol)的β-环糊精的盐酸溶液(10ml的1M盐酸)加入到所得溶液中，再回流5小时。该溶液用碳酸钠中和，产物使用精细研磨的氯化钠盐析。过滤产物，从少量的水中再结晶出来。获得了浅黄色晶体粉末(4)。
实施例7
将5g的棉布浸渍在10g的由实施例6获得的4在100ml软化水中形成的溶液中。使用1.0mol/l NaOH溶液将该溶液的pH调至10.0。在完全润湿之后，将织物浸轧(带液率80％)，在80℃的Matthis干燥机中干燥10分钟和在160℃下固定7分钟。该织物然后用一次热水和三次冷水进行彻底漂洗。通过测定从碱性酚酞溶液拔染的颜色来检测棉布上的共价键接的环糊精。