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<title>Polysuccinimid</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Polysuccinimid</span></h1>
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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><table class="float-right infobox wikitable" style="font-size:90%; margin-top:0; width:350px;">

<tbody><tr>
<th colspan="2" style="background:#fff68f; color:#202122;">Strukturformel
</th></tr>
<tr>
<td colspan="2" style="text-align:center;" class="hintergrundfarbe-basis skin-invert-image"><span typeof="mw:File"></span>
</td></tr>
<tr>
<td colspan="2" align="center"><small>Strukturelement ohne Angabe zur <a href="Stereochemie" title="Stereochemie">Stereochemie</a></small>
</td></tr>
<tr>
<th colspan="2" style="background:#fff68f; color:#202122;">Allgemeines
</th></tr>
<tr>
<td style="width:33%;">Name</td>
<td>Polysuccinimid
</td></tr>
<tr>
<td>Andere Namen</td>
<td>
<ul><li>Polyanhydroasparaginsäure</li>
<li>Polyaspartimid</li></ul>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="CAS-Nummer" title="CAS-Nummer">CAS-Nummer</a></td>
<td><span title="Untervorlage eingebunden: CASRN"></span><a rel="nofollow" class="external text" href="https://commonchemistry.cas.org/detail?cas_rn=39444-67-2">39444-67-2</a><span class="editoronly" style="display:none;"></span><sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</td></tr>





<tr>
<td><a href="Monomer" title="Monomer">Monomer</a></td>
<td><a href="Succinimid" title="Succinimid">Succinimid</a>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Summenformel" title="Summenformel">Summenformel</a> der <a href="Konstitutionelle_Repetiereinheit" title="Konstitutionelle Repetiereinheit">Wiederholeinheit</a></td>
<td>C<sub>4</sub>H<sub>3</sub>NO<sub>2</sub>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Molare_Masse" title="Molare Masse">Molare Masse</a> der Wiederholeinheit</td>
<td>97,07&nbsp;g·<a href="Mol" title="Mol">mol</a><sup>−1</sup>
</td></tr>









<tr>
<td>Art des Polymers</td>
<td>
<p>Polykondensationsprodukt
</p>
</td></tr>












<tr>
<th colspan="2" style="background:#fff68f; color:#202122;">Eigenschaften
</th></tr>
<tr>
<td><a href="Aggregatzustand" title="Aggregatzustand">Aggregatzustand</a></td>
<td>
<p>fest
</p>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Dichte" title="Dichte">Dichte</a></td>
<td>
<p>0,55&nbsp;g·cm<sup>−3</sup><sup id="cite_ref-Baypure_DSP_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-Baypure_DSP-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
</td></tr>


















<tr>
<td><a href="L%C3%B6slichkeit" title="Löslichkeit">Löslichkeit</a></td>
<td>
<ul><li>30 bis 35 bei 20&nbsp;°C in g·100 ml<sup>−1</sup> in <a href="Triethylenglycol" title="Triethylenglycol">Triethylenglycol</a><sup id="cite_ref-Baypure_DSP_2-1" class="reference"><a href="#cite_note-Baypure_DSP-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup></li>
<li>nahezu unlöslich in Wasser<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup></li>
<li>in <a href="Dimethylformamid" title="Dimethylformamid">Dimethylformamid</a>, <a href="Dimethylacetamid" title="Dimethylacetamid">Dimethylacetamid</a>, <a href="Dimethylsulfoxid" title="Dimethylsulfoxid">Dimethylsulfoxid</a><sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>, <a href="N-Methylpyrrolidon" class="mw-redirect" title="N-Methylpyrrolidon"><i>N</i>-Methylpyrrolidon</a>, und Mesitylen+Sulfolan<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> löslich</li></ul>
</td></tr>
















<tr>
<th colspan="2" style="background:#FFF68F; color:#202122;">Sicherheitshinweise
</th></tr>
<tr>
<td colspan="2">
<table cellspacing="0" cellpadding="2" style="width:100%;">




<tbody><tr>
<td colspan="2" style="text-align:center"><b><a href="Global_harmonisiertes_System_zur_Einstufung_und_Kennzeichnung_von_Chemikalien" title="Global harmonisiertes System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien">GHS-Gefahrstoffkennzeichnung</a></b><br><i>keine Einstufung verfügbar</i><sup id="cite_ref-NV_6-0" class="reference"><a href="#cite_note-NV-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</td></tr></tbody></table>
</td></tr>


<tr>
<th colspan="2" style="background:#fff68f; color:#202122; font-size:80%; line-height:150%; padding:.25em;">Soweit möglich und gebräuchlich, werden <a href="Internationales_Einheitensystem" title="Internationales Einheitensystem">SI-Einheiten</a> verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei <a href="Standardbedingungen" title="Standardbedingungen">Standardbedingungen</a>.
</th></tr></tbody></table><p><span class="editoronly" style="display:none;"></span>
</p><p><b>Polysuccinimid</b> (PSI), auch als Polyanhydroasparaginsäure oder Polyaspartimid bezeichnet, entsteht bei der thermischen <a href="Polykondensation" title="Polykondensation">Polykondensation</a> von <a href="Asparagins%C3%A4ure" title="Asparaginsäure">Asparaginsäure</a> und stellt das einfachste <a href="Polyimide" title="Polyimide">Polyimid</a> dar. PSI ist wasserunlöslich, aber in einigen <a href="Aprotisch" class="mw-redirect" title="Aprotisch">aprotisch</a> dipolaren Lösungsmitteln löslich. Seine reaktive Natur macht Polysuccinimid zu einem vielseitigen Ausgangsmaterial für funktionelle Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen.
</p><p>Der Name ist von dem der Salze der <a href="Bernsteins%C3%A4ure" title="Bernsteinsäure">Bernsteinsäure</a>, der strukturell verwandten <a href="Succinate" title="Succinate">Succinate</a>, abgeleitet.
</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Darstellung">Darstellung</h2></div>
<p>Die Darstellung von PSI wurde bereits 1897 von Hugo Schiff<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> berichtet. Beim Erhitzen trockener Asparaginsäure für etwa 20 Stunden im Flüssigkeitsbad auf 190 °C bis 200&nbsp;°C wurden farblose Produkte erhalten. Oberhalb 200&nbsp;°C tritt schwache Gelbfärbung auf, Ausbeute fast quantitativ.<sup id="cite_ref-K.M._Doll_et_al._8-0" class="reference"><a href="#cite_note-K.M._Doll_et_al.-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>

<p>Bei den schiffschen Versuchen entstanden in einer Feststoffreaktion durch Polykondensation unter Wasserabspaltung Oligomere und niedrigmolekulare Polymere, wie generell bei Abwesenheit starker Säuren, die die thermische Zersetzung von freien Aminoendgruppen und damit Kettenabbruchsreaktionen unterdrücken. Die Bildung des <a href="Polyimid" class="mw-redirect" title="Polyimid">Polyimids</a> PSI lässt sich anhand der intensiven Absorptionsbande im <a href="Infrarotspektroskopie" title="Infrarotspektroskopie">Infrarotspektrum</a> bei 1714&nbsp;cm<sup>−1</sup> verfolgen.
Neben dem relativ niedrigen Polymerisationsgrad liefern viele in der Patentliteratur beschriebene Verfahrensvarianten oft verzweigte und gelb bis braun verfärbte Produkte.<sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Bei neueren Arbeiten stand das Ziel der Erhöhung der molaren Masse und einer linearen Kettenstruktur unter Vermeidung von Zersetzungsreaktionen im Vordergrund. Mit einem einfachen „Backofenverfahren“, bei dem eine Mischung oder Paste aus kristalliner Asparaginsäure und konzentrierter <a href="Phosphors%C3%A4ure" title="Phosphorsäure">Phosphorsäure</a> oder <a href="Polyphosphors%C3%A4ure" class="mw-redirect" title="Polyphosphorsäure">Polyphosphorsäure</a> in dünner Schicht für 2 Stunden bis 4 Stunden auf 200&nbsp;°C erhitzt wird, fällt PSI mit molaren Massen im Bereich von 30,000&nbsp;g/mol und creme-weißem Farbton an.<sup id="cite_ref-P._Neri_10-0" class="reference"><a href="#cite_note-P._Neri-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Durchführung der Polykondensation in mehreren Schritten<sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> (Vorkondensation, Zerkleinerung des Vorkondensats, Nachkondensation), mit anderen wasserentziehenden Substanzen (z.&nbsp;B. <a href="Zeolithe_(Stoffgruppe)" title="Zeolithe (Stoffgruppe)">Zeolithe</a>, <a href="Triphenylphosphit" title="Triphenylphosphit">Triphenylphosphit</a><sup id="cite_ref-Uenaka_12-0" class="reference"><a href="#cite_note-Uenaka-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>) oder in Gegenwart von Lösungsmitteln<sup id="cite_ref-13" class="reference"><a href="#cite_note-13"><span class="cite-bracket">[</span>13<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> (z.&nbsp;B. <a href="Propylencarbonat" title="Propylencarbonat">Propylencarbonat</a>) liefert höhermolekulare Produkte mit molaren Massen im Bereich von 10.000&nbsp;g/mol bis 200.000&nbsp;g/mol. In der Patentliteratur wird allerdings nicht auf die Polymermorphologie, insbesondere auf den Verzweigungsgrad, eingegangen.
</p><p>Ein neueres Patent<sup id="cite_ref-14" class="reference"><a href="#cite_note-14"><span class="cite-bracket">[</span>14<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> beschreibt die einfache Darstellung von hochmolekularem, praktisch farblosem und linearem, unverzweigtem PSI, indem zunächst die als <a href="Zwitterion" title="Zwitterion">Zwitterion</a> vorliegende kristalline und praktisch wasserunlösliche Asparaginsäure mit einer wässrigen, flüchtigen Säure, bevorzugt Salzsäure, gelöst und mit dem Kondensationsmittel Phosphorsäure versetzt wird. Die resultierende homogene Lösung wird bei 120&nbsp;°C eingedampft und die erhaltene glasartige Masse anschließend bei 180 °C bis 200&nbsp;°C für mindestens eine Stunde polykondensiert. Die Phosphorsäure wird ausgewaschen und das getrocknete PSI durch milde alkalische Hydrolyse in wasserlösliche Polyasparaginsäure überführt, deren molare Masse durch <a href="Gelpermeationschromatographie" class="mw-redirect" title="Gelpermeationschromatographie">Gelpermeationschromatographie</a> bestimmt werden kann. Das Verfahren liefert reproduzierbar PSI mit molaren Massen über 100.000&nbsp;g/mol.
</p><p>Syntheserouten für PSI, die von Maleinsäure-Monoammoniumsalz,<sup id="cite_ref-15" class="reference"><a href="#cite_note-15"><span class="cite-bracket">[</span>15<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> <a href="Maleins%C3%A4ureanhydrid" title="Maleinsäureanhydrid">Maleinsäureanhydrid</a> und <a href="Ammoniak" title="Ammoniak">Ammoniak</a><sup id="cite_ref-16" class="reference"><a href="#cite_note-16"><span class="cite-bracket">[</span>16<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> oder von dem dabei intermediär gebildeten Maleinsäuremonoamid<sup id="cite_ref-17" class="reference"><a href="#cite_note-17"><span class="cite-bracket">[</span>17<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> ausgehen, erzielen nur niedrige molare Massen von einigen 1.000&nbsp;g/mol und gefärbte Produkte, ebenso wie „grüne“ Prozessvarianten in <a href="%C3%9Cberkritisches_Kohlendioxid" class="mw-redirect" title="Überkritisches Kohlendioxid">überkritischem Kohlenstoffdioxid</a> und unter Vermeidung von Mineralsäuren als Katalysatoren.<sup id="cite_ref-K.M._Doll_et_al._8-1" class="reference"><a href="#cite_note-K.M._Doll_et_al.-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>

<p>Wegen der niedrigeren Kosten der aus fossilen Rohstoffen hergestellten Edukte Maleinsäureanhydrid und Ammoniak wird auch in der Herstellung des kommerziellen Produkts Baypure® PSI keine L-Asparaginsäure eingesetzt.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigenschaften">Eigenschaften</h2></div>
<p>Polysuccinimid fällt bei der thermischen Polykondensation als geruchsloses, nicht-hygroskopisches, creme-weißes bis braunes Pulver an, das in <a href="Aprotisch" class="mw-redirect" title="Aprotisch">aprotisch</a> <a href="Dipol_(Physik)" title="Dipol (Physik)">dipolaren</a> Lösungsmitteln wie <a href="Dimethylformamid" title="Dimethylformamid">Dimethylformamid</a>, <a href="Dimethylacetamid" title="Dimethylacetamid">Dimethylacetamid</a>, <a href="Dimethylsulfoxid" title="Dimethylsulfoxid">Dimethylsulfoxid</a>, <a href="N-Methylpyrrolidon" class="mw-redirect" title="N-Methylpyrrolidon"><i>N</i>-Methylpyrrolidon</a>, <a href="Triethylenglycol" title="Triethylenglycol">Triethylenglycol</a> oder <a href="Mesitylen" title="Mesitylen">Mesitylen</a>/<a href="Sulfolan" title="Sulfolan">Sulfolan</a>-Gemisch löslich ist. PSI hydrolysiert in Wasser nur sehr langsam. In verdünnt alkalischen Medien (z.&nbsp;B. 1N <a href="Natronlauge" title="Natronlauge">Natronlauge</a>) erfolgt <a href="Hydrolyse" title="Hydrolyse">Hydrolyse</a> in α- und β-Position der <a href="Succinimid" title="Succinimid">Succinimid</a>-(2,5-Pyrrolidindion)-Ringstrukturen und Racemisierung am chiralen Zentrum der Asparaginsäure zum gut wasserlöslichen <a href="Natriumsalz" class="mw-redirect" title="Natriumsalz">Natriumsalz</a> der Poly-(α, β)-DL-Asparaginsäure. Dabei wird zu ca. 30&nbsp;% die α-Form, zu ca. 70&nbsp;% die β-Form in zufälliger Anordnung entlang der Polymerkette gebildet.<sup id="cite_ref-18" class="reference"><a href="#cite_note-18"><span class="cite-bracket">[</span>18<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>

<p>Bei höheren Alkalikonzentrationen oder längeren Einwirkungszeiten werden auch die Amidverknüpfungen in der Polymerkette unter Abbau der molaren Masse angegriffen. Das Vorliegen von <a href="S%C3%A4ureamide" title="Säureamide">Amidbindungen</a> macht die bei der Hydrolyse selbst von hochvernetztem PSI erhaltene Polyasparaginsäure relativ gut (ca. 70&nbsp;% in Abwasser) bioabbaubar.<sup id="cite_ref-19" class="reference"><a href="#cite_note-19"><span class="cite-bracket">[</span>19<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Verwendung">Verwendung</h2></div>
<p>Das von der Bayer AG entwickelte<sup id="cite_ref-T._Klein_20-0" class="reference"><a href="#cite_note-T._Klein-20"><span class="cite-bracket">[</span>20<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> und von Lanxess AG unter dem Markennamen Baypure® DSP vermarktete Polysuccinimid<sup id="cite_ref-Baypure_DSP_2-2" class="reference"><a href="#cite_note-Baypure_DSP-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> mit einem Gewichtsmittel der mittleren Molmasse MG von 4,400&nbsp;g/mol wird bereits bei leicht erhöhten pH-Werten partiell hydrolysiert und dadurch in hochvernetzter Form quellbar bzw. in linearer Form wasserlöslich. Die durch Teilhydrolyse entstehende Copoly-(succinimid-asparaginsäure) und insbesondere die Polyasparaginsäure (Handelsname Baypure® DS 100) eignet sich als langanhaltend wirksamer Inhibitor gegen Kalkablagerungen in der Wasseraufbereitung und bei Anwendungen in der Öl- und Bergbauindustrie, sowie als Abbindeverzögerer für Zement in der Bauindustrie.<sup id="cite_ref-T._Klein_20-1" class="reference"><a href="#cite_note-T._Klein-20"><span class="cite-bracket">[</span>20<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> In der Patentliteratur<sup id="cite_ref-Uenaka_12-1" class="reference"><a href="#cite_note-Uenaka-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> werden für PSI Anwendungen als Chelatbildner, Inhibitor gegen Kesselsteinbildung, Dispergier- und Feuchthaltemittel, sowie Düngemitteladditiv erwähnt.
</p><p>Bei der Öffnung der Pyrrolidindion-Ringstrukturen im PSI im Sinne einer <a href="Aminolyse" class="mw-redirect" title="Aminolyse">Aminolyse</a> mit <a href="Ammoniumhydroxid" class="mw-redirect" title="Ammoniumhydroxid">Ammoniakwasser</a> entsteht Poly-(α, β)-<small>DL</small>-asparagin, mit <a href="Hydrazin" title="Hydrazin">Hydrazin</a> Poly-(α, β)-DL-aspartylhydrazid (PAHy) und mit funktionellen Aminen, z.&nbsp;B. <a href="Ethanolamin" class="mw-redirect" title="Ethanolamin">Ethanolamin</a> Poly-(α, β)-DL-2-hydroxyethylaspartat (PHEA),<sup id="cite_ref-P._Neri_10-1" class="reference"><a href="#cite_note-P._Neri-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> das als <a href="Plasmaexpander" class="mw-redirect" title="Plasmaexpander">Plasmaexpander</a> mit guter Biokompatibilität und -abbaubarkeit, hoher Wasserlöslichkeit bei niedrigen Herstellkosten charakterisiert und intensiver als potentieller Wirkstoffträger (engl. <i>drug carrier</i>) in medizinischen Anwendungen untersucht wurde.<sup id="cite_ref-21" class="reference"><a href="#cite_note-21"><span class="cite-bracket">[</span>21<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-22" class="reference"><a href="#cite_note-22"><span class="cite-bracket">[</span>22<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>

<p>Vernetztes Poly-(α, β)-DL-Asparaginsäure-Natriumsalz als kommerziell interessantestes PSI-Derivat wurde in umfangreichen Untersuchungen auf seine Eignung als bioabbaubarer <a href="Superabsorber" title="Superabsorber">Superabsorber</a> im Vergleich zum nicht-bioabbaubaren Standard vernetztes <a href="Natriumpolyacrylat" class="mw-redirect" title="Natriumpolyacrylat">Natriumpolyacrylat</a> geprüft.<sup id="cite_ref-23" class="reference"><a href="#cite_note-23"><span class="cite-bracket">[</span>23<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-24" class="reference"><a href="#cite_note-24"><span class="cite-bracket">[</span>24<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-25" class="reference"><a href="#cite_note-25"><span class="cite-bracket">[</span>25<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Die erzielten Resultate haben bisher noch nicht zum Einsatz vernetzter Polyasparaginsäure in großvolumigen Anwendungen für Superabsorber (z.&nbsp;B. <a href="Babywindel" class="mw-redirect" title="Babywindel">Babywindeln</a>) geführt.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
<ol class="references">
<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Baypure® Lanxess AG, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://techcenter.lanxess.com/fcc/emea/en/products/datasheet/24602644.pdf?docId=24602645&amp;gid=24599394&amp;pid=6497504">DSP, Technical Information</a></span>
</li>
<li id="cite_note-Baypure_DSP-2"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-Baypure_DSP_2-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Baypure_DSP_2-1">b</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Baypure_DSP_2-2">c</a></sup></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.aniq.org.mx/pqta/pdf/BAYPURE%20DS%2010040%20%28HT%29.pdf">Baypure® General Product Information</a> (PDF; 1,7&nbsp;MB) Lanxess AG</span>
</li>
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