[发明专利]一种季铵化壳聚糖衍生物的均相合成方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种季铵化壳聚糖衍生物的均相合成方法，具体涉及一种在壳聚糖的氢氧化锂/氢氧化钾/尿素溶液中进行季铵化反应制备季铵化壳聚糖衍生物的方法。

背景技术

季铵化壳聚糖(QCh)是一种水溶性的离子型壳聚糖衍生物。由于具有良好的抗菌性、成膜性、阳离子吸附性、吸湿保湿性、絮凝性以及抗静电性等性能，近年来被广泛用于药物运载、抗菌、食品等领域。(Wan A.,Xu Q.,Sun Y.,Li H.,J.Agric.Food Chem.,2013,61,6921-6928.；Belalia R.,Grelier S.,Benaissa M.,Coma A.V.,J.Agric.Food Chem.2008,56,1582–1588.)目前，壳聚糖季铵化改性的方法主要有三种：(1)在碱性条件下壳聚糖分子结构中的氨基直接与活性卤代烃作用转化为季铵基团，生成壳聚糖的季铵盐衍生物。(2)在碱性条件下壳聚糖上的羟基与氨基直接与季铵化试剂作用，发生取代反应制得季铵化壳聚糖。(3)在酸性条件下，首先利用壳聚糖分子结构中的氨基与含羰基的化合物形成希夫碱，随后将希夫碱中的C＝N还原为-NH-CH-，最后再与活性卤代烃作用转化为季铵盐。(de Britto D.,Assis O.,Carbohyd.Poly.2007,69,305–310.；Wan A.,Xu Q.,Sun Y.,Li H.,J.Agric.Food Chem.,2013,61,6921-6928.)。然而，由于壳聚糖在碱性条件下难以溶解，前两种方法属于异相反应，只有表面的产物溶解离去时，反应才能由表及里地进行。因此，得到的壳聚糖季铵盐衍生物的取代度与均匀性都极为有限。第三种方法虽然是均相反应，但是只有氨基可以被取代，因此取代度也较低。此外，这一方法过程繁琐，并使用较多的有毒化学试剂，无疑会增加成本并带来严重的环境污染，不利于用于工业化大规模生产。由此，开发廉价、无污染并可制备高取代壳聚糖季铵盐衍生物的新方法是目前壳聚糖研究的一个热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种碱/水溶液中均相合成季铵化壳聚糖衍生物的方法，本发明在碱/水溶液中均相合成季铵化壳聚糖衍生物，制得的试样取代度高，水溶性好

本发明的技术方案具体如下：

一种季铵化壳聚糖衍生物的均相合成方法，包括以下步骤：壳聚糖粉末分散于7wt％KOH/8wt％LiOH/8wt％尿素水溶液中，然后迅速冷冻至溶液完全结冰，再在室温下搅拌解冻，得到壳聚糖溶液；向壳聚糖溶液中逐滴加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液，于0℃～50℃机械搅拌反应，得到季铵化壳聚糖衍生物。

所述的壳聚糖溶液中壳聚糖的浓度为0.5wt％～6wt％。

所述的壳聚糖粉末，其脱乙酰度≥90％。

3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的加入量为壳聚糖氨基葡萄糖单元摩尔量的0.5～24倍。

向均相壳聚糖溶液中逐滴加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液，于0℃～50℃机械搅拌反应1小时～48小时，然后加入盐酸中和反应液至偏酸性停止反应，反应液经透析后冷冻干燥，得到季铵化壳聚糖衍生物。此处所述的偏酸性为pH小于6。

所述的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液的浓度为69wt％。

迅速冷冻至溶液完全结冰的温度为-25℃。

本发明具有以下优点和有益效果：

(1)首次在碱性条件下均相合成了季铵化壳聚糖衍生物，所用试剂无毒、无污染、价格低廉、合成方法简便且反应过程易控制。

(2)与现有技术相比，本发明制备的季铵化壳聚糖衍生物具有高取代度。

(3)与现有技术相比，本发明制备的季铵化壳聚糖衍生物具有更加优异的溶解性能(图1)。

附图说明

图1为本发明制得的季铵化壳聚糖溶液的流变行为图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不用于限制本发明。

实施例1