專利名稱：一種反應(yīng)性殼聚糖衍生物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)性N,O-殼聚糖衍生物的制備方法。屬于天然生物 高分子材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
甲殼素是自然界中儲(chǔ)存量?jī)H次于纖維素的第二大天然生物高分子，殼 聚糖是甲殼素經(jīng)化學(xué)處理脫乙酰基后的產(chǎn)物，是一種環(huán)境友好型天然高分 子。殼聚糖具有無毒抗菌消炎、良好的生物相容性、生物可降解性強(qiáng)的優(yōu) 點(diǎn)，同時(shí)，殼聚糖又具有抗癌性、止血性、增強(qiáng)免疫能力等諸多優(yōu)異性能。 因此其在食品、化妝品、包裝材料、紡織印染、油田處理、農(nóng)業(yè)應(yīng)用等方 面有較大的應(yīng)用價(jià)值，尤其在生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域可以作為燒傷敷料、術(shù)后 粘連材料、藥物載體、酶抑制劑等。
殼聚糖不溶解于水及有機(jī)溶劑，這極大地限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。 為拓寬其應(yīng)用范圍，研究人員研究對(duì)殼聚糖中的羥基和胺基進(jìn)行了多種化 學(xué)改性，如醚化、烷基化、酯化、磺化、羧基化、季銨化等，從而得到了 溶解于水溶液和有機(jī)溶劑的殼聚糖衍生物。但是得到的水溶性殼聚糖衍生 物的取代度比較低，且需要在酸性條件下制備，容易引起殼聚糖在酸性溶 液中的降解，不僅使得制備的殼聚糖衍生物的分子量降低，且改變了原有 的生物性能；反應(yīng)周期較長(zhǎng)，后處理麻煩。
與水溶性殼聚糖衍生物的制備方法相比較，反應(yīng)性殼聚糖衍生物的制 備方法國(guó)內(nèi)外報(bào)道較少。Ramb Gupta等人(J. Biomater. Sci. Polymer Edn, 2005(4):473-488)報(bào)道了殼聚糖和甲基丙烯酸縮水甘油酯在酸性條件下開 環(huán)反應(yīng)制備反應(yīng)性殼聚糖衍生物，Mary B.Chan-Park等人 (Adv.Funct.Mater.,2007(17):2139-2150)報(bào)道了殼聚糖和甲基丙烯酸縮水甘 油酯在催化條件下開環(huán)反應(yīng)制備反應(yīng)性殼聚糖衍生物。但上述制備方法存 在以下缺點(diǎn)l.制備出的反應(yīng)性殼聚糖衍生物的取代度很低，大約在0.4左右；2.制備方法復(fù)雜需催化劑，后處理提純麻煩，增加了成本；3.殼聚糖 須溶解在有機(jī)酸中，反應(yīng)過程中容易引起降解，使得殼聚糖衍生物的分子 量降低；4.制備出的反應(yīng)性殼聚糖衍生物的水溶解性和有機(jī)溶劑溶解性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中殼聚糖改性方法成本較高，工藝復(fù)雜， 產(chǎn)物取代度低，易于發(fā)生降解的缺點(diǎn)，提供一種成本低，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)物 取代度高，且不易發(fā)生降解的反應(yīng)性殼聚糖衍生物的制備方法。
本發(fā)明所提供的一種反應(yīng)性殼聚糖衍生物的制備方法，包括以下步驟 (O將殼聚糖加入到體積比為1 3:1的有機(jī)胺和氯代烷烴或有機(jī)胺和丙
酮的混合溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)；
(2) 在-5。C的冰浴下冷卻攪拌2小時(shí)；
(3) 滴加40 60wtn/。不飽和酰氯的氯代烷烴溶液，滴加時(shí)間為2 4小時(shí)， 滴加的不飽和酰氯是殼聚糖摩爾數(shù)的2 4倍；
(4) 繼續(xù)在常溫下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀即為反應(yīng)性殼聚糖衍生物。 上述步驟(1)中的殼聚糖是脫乙酰甲殼素，其脫乙酰度(DP)為50
90%，重均分子量為3，000 1,000,000。 上述有機(jī)胺為三乙胺、乙胺或苯胺。
上述步驟(1)禾卩(3)中的氯代烷烴為二氯甲垸、三氯甲烷、四氯化 碳或二氯乙垸。
上述不飽和酰氯為甲基丙烯酰氯或丙烯酰氯。
本發(fā)明制備出的反應(yīng)性殼聚糖衍生物具有以下結(jié)構(gòu)通式(I)，取代度為 1 3.8，<formula>formula see original document page 5</formula>
通式①
式中，R為COCH=CH2或COCH=CHCH3 。
本發(fā)明通過在殼聚糖分子上的氨基和羥基引入不飽和酰氯，得到反應(yīng) 性殼聚糖衍生物。可以通過調(diào)整反應(yīng)條件來控制殼聚糖衍生物的取代度， 不僅使其具有天然高分子的生物相容性、生理活性外，還成功實(shí)現(xiàn)了其衍 生物在紫外光照下的聚合。
用lwt^乙酸溶液溶解20wt^反應(yīng)性殼聚糖衍生物，再加入lwt^自 由基光引發(fā)劑，在紫外光強(qiáng)30mw/m2的條件下照射20秒即可引發(fā)聚合。 自由基引發(fā)劑是2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173)、 l-[4-(2-羥基羥乙基)-苯 基]_2_羥基_2_甲基_ 1 -丙烷(2959)或1 -羥基-環(huán)已基-苯基甲酮(l 84)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于固液懸浮法容易進(jìn)行，反應(yīng)過 程易于操作；反應(yīng)過程可控性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；實(shí) 驗(yàn)原料不飽和酰氯在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，其他有機(jī)溶劑在實(shí)驗(yàn)后可回收利用， 降低了生產(chǎn)成本；改性后的殼聚糖衍生物可以溶解在多種有機(jī)溶劑中，尤 其是可以溶解在乙醇中，其改性后的殼聚糖衍生物的取代度可以控制在需 要范圍內(nèi)，這為殼聚糖衍生物的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用墊定了良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l
將2.0g殼聚糖(DP:85。/。， Mw-100，000)加入到200mL體積比為1:1的 三乙胺和三氯甲烷的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下冷 卻攪拌2小時(shí)，將1.24g甲基丙烯酰氯溶解在20mL三氯甲烷中，攪拌均勻， 在-5。C的冰浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)2小時(shí)，繼續(xù)在常
溫下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖 衍生物。
實(shí)施例2
將2.0g殼聚糖(DP二85。/。， Mw^00，000)加入到200mL體積比為1:1的
三乙胺和二氯甲垸的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下 冷卻攪拌2小時(shí)，將2.2g丙烯酰氯溶解在30mL二氯甲烷中，攪拌均勻， 在-5。C的冰浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)3小時(shí)，繼續(xù)在常 溫下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖 衍生物。
將2.0g殼聚糖(DP-85。/。， M『200,000)加入到200mL體積比為2:1的 乙胺和二氯甲垸的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下冷 卻攪拌2小時(shí)，將1.5g丙烯酰氯溶解在20mL二氯甲烷中，攪拌均勻，在 -5。C的冰浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)3小時(shí)，繼續(xù)在常溫 下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖衍 生物。
實(shí)施例4
將2.0g殼聚糖(DP-50。/。， Mw-200,000)加入到200mL體積比為2:1的 乙胺和四氯化碳的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下冷 卻攪拌2小時(shí)，將2.2g丙烯酰氯溶解在25mL四氯化碳中，攪拌均勻，在 -5。C的冰浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)3小時(shí)，繼續(xù)在常溫 下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖衍 生物。
實(shí)施例5
將2.0g殼聚糖(DP:50。/。， Mw二3，000)加入到200mL體積比為2:1三乙 胺和二氯甲烷的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下冷卻 攪拌2小時(shí)，將1.2g甲基丙烯酰氯溶解在15mL 二氯甲烷中攪拌均勻，在
-5°0的冰浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)2小時(shí)，繼續(xù)在常溫 下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖衍 生物。
將2.0g殼聚糖(DP-90。/。， Mw^3，000)加入到200mL體積比為2:1的乙 胺和二氯甲烷的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下冷卻 攪拌2小時(shí)，將2.3g甲基丙烯酰氯溶解在30mL二氯甲烷中，攪拌均勻， 在-5。C的冰浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)4小時(shí)，繼續(xù)在常 溫下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖 衍生物。
實(shí)施例7
將2.0g殼聚糖(DP二90。/。， Mw-1,000,000)加入到200mL體積比為3:1 的苯胺和三氯甲烷的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下 冷卻攪拌2小時(shí)，將2.3g甲基丙烯酰氯溶解在30mL三氯甲烷中，攪拌均 勻，在-5。C的冰浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)3小時(shí)，繼續(xù) 在常溫下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼 聚糖衍生物。
實(shí)施例8
將2.0g殼聚糖(DP:50。/0， Mw^,000，000)加入到200mL體積比為3:1 的苯胺和三氯甲烷的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下 冷卻攪拌2小時(shí)，將3.8g丙烯酰氯溶解在40mL三氯甲烷中，攪拌均勻， 在-5。C的冰浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)4小時(shí)，繼續(xù)在常 溫下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖 衍生物。
實(shí)施例9
將2.0g殼聚糖(DP-85。/。， M『100,000)加入到200mL體積比為2:1的 三乙胺和丙酮的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下冷卻 攪拌2小時(shí)，將2.2g丙烯酰氯溶解在30mL丙酮中攪拌均勻，在-5。C的冰 浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)3小時(shí)，繼續(xù)在常溫下反應(yīng)6 小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖衍生物。 實(shí)施例10
將2.0g殼聚糖(DP:80。/。， Mw-60，000)加入到200mL體積比為2:1的 乙胺和丙酮的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下冷卻攪 拌2小時(shí)，將2.2g丙烯酰氯溶解在30mL丙酮中，攪拌均勻，在-5。C的冰 浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)4小時(shí)，繼續(xù)在常溫下反應(yīng)6 小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖衍生物。
實(shí)施例11
將2.0g殼聚糖(DP二80。/0， Mw-1，000,000)加入到200mL體積比為2:1 的三乙胺和二氯乙烷的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴 下冷卻攪拌2小時(shí)，將2.8g丙烯酰氯溶解在30mL 二氯乙烷中，攪拌均勻， 在-5。C的冰浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)3小時(shí)，繼續(xù)在常 溫下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖 衍生物。
實(shí)施例12
將2.0g殼聚糖(DP二85。/。， M『60，000)加入到200mL體積比為3:1的 乙胺和四氯化碳的溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5。C的冰浴下冷 卻攪拌2小時(shí)，將3.0g甲基丙烯酰氯溶解在30mL四氯化碳中，攪拌均勻， 在-5。C的冰浴條件下慢慢滴加到殼聚糖的溶液中，反應(yīng)4小時(shí)，繼續(xù)在常 溫下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀用丙酮洗滌三次，即得到該反應(yīng)性殼聚糖 衍生物。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)性殼聚糖衍生物的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將殼聚糖加入到體積比為1～3:1的有機(jī)胺和氯代烷烴或有機(jī)胺和丙酮的混合溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)；(2)在-5℃的冰浴下冷卻攪拌2小時(shí)；(3)滴加40～60wt％不飽和酰氯的氯代烷烴溶液，反應(yīng)2～4小時(shí)，滴加的不飽和酰氯是殼聚糖摩爾數(shù)的2～4倍；(4)繼續(xù)在常溫下反應(yīng)6小時(shí)，過濾后的沉淀即為反應(yīng)性殼聚糖衍生物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的殼聚糖 是脫乙酰甲殼素，其脫乙酰度為50 90%，重均分子量為3,000 1,000，000。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)胺為三乙胺、乙 胺或苯胺。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)和(3)中所述的 氯代烷烴為二氯甲烷、三氯甲垸、四氯化碳或二氯乙烷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的不飽和酰氯為甲基丙 烯酰氯或丙烯酰氯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(4)中所述的反應(yīng)性 殼聚糖衍生物具有以下結(jié)構(gòu)通式(I)，取代度為1 3.8，<formula>formula see original document page 2</formula>通式 式中，R為COCH=CH2或COCH=CHCH3,
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)性殼聚糖衍生物的制備方法。該方法是將殼聚糖加入到體積比為1～3∶1的有機(jī)胺和氯代烷烴或有機(jī)胺和丙酮的混合溶液中，室溫下攪拌放置48小時(shí)，在-5℃的冰浴下冷卻攪拌2小時(shí)，在2～4小時(shí)內(nèi)向上述混合溶液中滴加40～60wt％不飽和酰氯的氯代烷烴溶液，繼續(xù)在室溫下反應(yīng)6小時(shí)，滴加的長(zhǎng)鏈酰氯是殼聚糖摩爾數(shù)的2～4倍，得到含有雙鍵的反應(yīng)性殼聚糖衍生物。本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了殼聚糖衍生物在有機(jī)溶劑中的溶解，在紫外光照射下可以反應(yīng)聚合，成本較低，反應(yīng)過程可控性強(qiáng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)過程易于操作，產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)C08B37/00GK101367886SQ20081022449
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者楊冬芝, 俊 聶, 馬貴平 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)