[发明专利]一种壳聚糖类似物的合成方法及作为绿色粘胶剂的应用

说明书

一种壳聚糖类似物的合成方法及作为绿色粘胶剂的应用。本发明涉及一种以生物基硫酸单酯盐为原料人工合成壳聚糖类似物的新工艺方法及将其作为绿色粘胶剂的应用。新工艺在优化工艺条件下得到了6‑位氨取代的壳聚糖类似物，可作为质优价廉、环保安全的生物基胶黏剂。

技术领域

本发明涉及一种类似壳聚糖物质的制备及其作为绿色粘胶剂的应用。

背景技术

甲壳素(CS)又名甲壳质、几丁质，化学名称为β-(1，4)-2-乙酰氨基-2- 脱氧-D-葡萄糖，通常存在于虾、蟹的甲壳及一些植物的细胞壁等中。在自然界 中蕴藏量丰富，年产量高达十亿吨，是地球上仅次于纤维素的第二大天然有机 高分子物质，通常应用于医疗卫生等领域。化学结构与天然纤维素和淀粉相似：

由于甲壳素分子间通过强烈的氢键作用而形成稳定的结晶体，同样不溶于 水、烯酸、碱、乙醇及其他有机溶剂，影响了甲壳素的应用。用浓碱在醇～水 混合溶剂中加热处理可脱去乙酰基，当脱乙酰度高于55％时，则称为壳聚糖 (CTS)，化学名称为(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，壳聚糖结构如下：

可见，壳聚糖同样是2-氨基葡萄糖通过β-通过1-4糖甙键集合形成的生 物高分子，因为其具有很好的生物功能，不但可作为植物生长的促进剂、保鲜 剂、成膜剂、抗菌剂及土壤生态的调节剂，而且具有良好的粘合性、生物相容 性，因此广泛应用于农业、医药、日化品等许多领域，被誉为影响人类二十一 世纪科技进步的关键物质。

现有获取甲壳素及壳聚糖的生产方法都是使用来源受限和收集、保存困难 的虾壳、蟹壳等原料，不但存在与饲料争原料的问题，而且提取过程需要消耗 大量酸和碱，造成严重环境污染，造成生产成本高(甲壳素和壳聚糖产品市面 售价分别约为4万元/吨和8万元/吨左右)，制约了产业的发展。因此，探索用 廉价易得天然生物质原料，通过清洁生产工艺合成类似壳聚糖高分子的化合物， 替代天然壳聚糖，拓展其应用是很有价值的工作。

粘胶剂是一类使用范围广泛的有机合成高分子，绝大部分粘结剂是用毒性 很大的甲醛合成的脲醛树脂或脲醛树脂、酚醛树脂，残留和分解释放的甲醛对 环境及人的健康危害极大。虽然有用植物蛋白改性替代脲醛树脂的粘胶剂开发 出来，但难过成本关。利用淀粉及纤维素高分子骨架进行氨基化不失为一条值 得开发的人工合成之路。如果能够利用分子中6-位游离羟基被磺酸基团取代的、 可中和为稳定的水溶性生物基硫酸单酯盐，再利用硫酸基很容易离去的性质， 通过氨取代反应，是有可能合成6-氨基淀粉或6-氨基纤维素、半纤维素等类似 壳聚糖的高分子化合物。由于6-磺酸基淀粉及6-氨基纤维素等生物基产品均具 有成膜性和水溶性好、粘结力强等特点，因此可以开发具有强粘结性能、低成 本绿色生物基粘结剂等系列绿色产品。

发明内容

我们成功探索出一条生物基磺酸盐氨化的工艺路线，并将氨化产品作为粘 结剂进行应用效果的评价。以此证明人工合成高性能的生物基6-氨基壳聚糖类 似物(即6-氨基类壳聚糖，6-NH₂CTS)的可行性，以及工艺与产品的重要开发价 值。并希望通过配方的开发和优化开发出质优价廉、绿色环保粘胶剂，从源头 解决现有粘胶剂因甲醛长期释放严重危害人体健康的致命缺陷。

为此，我们确定了如下生物基类壳聚糖合成新工艺方案：

将以淀粉、微晶纤维素或秸秆粉等其他天然纤维物质为底物制备的生物基 硫酸酯，与氨气、氨水、乙二胺、氨基酸、氢氧化钙等碱性物质中和得到的产 物——生物基硫酸单酯盐溶解于水中，通入NH₃或加入其他含氨基的碱性物质， 在密闭条件下加热进行氨取代反应，除去副产物，可得到6-氨基类壳聚糖。

具体实施方案如下：