[发明专利]一种硫酸化壳聚糖的新制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在不使用有机溶剂的条件下制备硫酸化壳聚糖的新方法。

背景技术

多糖是生物体内除蛋白质和核酸外的又一类重要的生物大分子物质，具有增强免疫、抗衰老、抗氧化、抗癌、抗风湿和预防艾滋病等作用。硫酸化多糖是一类糖羟基上带有硫酸根的多糖，它具有抗病毒、抗肿瘤、抗凝血和增强免疫等生物学活性。日本学者研究了海藻中的硫酸化多糖，发现其具有体内抗肿瘤作用。美国国家癌症研究所对海洋无脊椎动物筛选发现，其水相提取物显示出较强的抗艾滋病病毒(HIV)活性，这些活性组分基本上是硫酸化多糖。为了提高中药多糖的生物学活性，可通过硫酸化修饰等方法对其进行结构改造，获取更多的多糖硫酸酯。甲壳素和壳聚糖作为一种天然高分子多糖，在生物界中其年生物合成量达数百亿吨之多，仅次于纤维素，但与其庞大的产量极不相称的是在这方面的研究开发还很不够，特别是年产量颇丰的虾、蟹壳，尚未被充分地开发利用，造成了资源的莫大浪费。壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。由于壳聚糖具有生物兼容性、易于被生物降解、无毒以及优良的成膜性、保湿性等特点且它在食品、轻纺、化工、环保、医药、生物等领域有着非常广泛的应用前景，因此，壳聚糖及其衍生物也越来越受到人们的重视，其中硫酸化壳聚糖是壳聚糖及其衍生物与硫酸化试剂反应得到的产物，硫酸化壳聚糖的结构与肝素类似，同时也具有良好的抗凝血和降血酯的活性并且价格低廉，因此，硫酸化壳聚糖是制备类肝素药物的基础，极有希望成为肝素的替代物，研究壳聚糖的硫酸化有着重大的理论及实际意义。

壳聚糖具有羟基和氨基，容易发生硫酸化反应，故硫酸化壳聚糖的研究比较多。关于硫酸化壳聚糖的制备方法，目前为止，主要是通过化学合成的方法来实现壳聚糖的硫酸化，一般所用的试剂有浓硫酸、二氧化硫-三氧化硫、氯磺酸等，反应一般在非均相进行，但壳聚糖可在DMF(N，N-二甲基甲酰胺)中与以偶极离子存在的SO₃-DMF的络合物进行均相反应，这种络合物的特点是稳定且能在低温下进行反应。广东工业大学吴勇(壳聚糖的磺化及其应用研究，中国硕士学位论文全文数据库，2002，25-26)采用S0₂/S0₃的方法来合成硫酸化壳聚糖，由于反应是在非均相进行的，因此壳聚糖上的氨基反应很不完全，产品的取代度也不稳定，这就会使得硫酸化壳聚糖的产率很低。国外有关硫酸化壳聚糖的制备主要是通过吡啶-氯磺酸来实现的(Sulfated chitin and chitosan asnovel biomaterials.International Journal of Biological Macromolecules.2007，40，175-181)。在制备过程中，一般用DMF或吡啶做反应介质，而吡啶是一种有毒且有恶臭的物质。这些试剂不仅会对环境造成污染，而且对人的皮肤、粘膜、神经等系统有强烈的刺激作用，并且残留物会对其在食品、药品、仿生材料等应用方面造成不利影响。吉林化工学院学报王翠艳等(壳聚糖磺化改性及应用研究，2007，24，1007-2853)采用浓硫酸来合成硫酸化壳聚糖，但浓硫酸反应必须在低温下进行，否则会由于浓硫酸的碳化作用而使产物颜色较深，且浓硫酸是无机强酸，它会给环境带来很大的污染。西华大学蒋珍菊等(硫酸-氯磺酸混酸酯化壳聚糖的研究，化学研究与应用，2005，17，1004-1656)采用硫酸-氯磺酸混酸合成硫酸化壳聚糖，但在制备过程中使用了硫酸和氯磺酸等无机和有机强酸，这些强酸会使得反应非常剧烈，操作过程难以控制，并且残留物会对其在食品或药品中的应用产生不利影响。

总之，当前硫酸化壳聚糖的制备过程中，普遍使用了吡啶、DMF等有毒的有机溶剂，而硫酸化壳聚糖其中一个用途就是在食品、药品、仿生材料中使用，这样残留的试剂可能会影响其应用。另外，使用强酸作为催化剂使反应剧烈，不易控制，而且会对环境造成污染。

发明内容