[发明专利]一种基于酯交换法的壳聚糖吡啶季铵盐及其制备方法

权利要求书

1.一种基于酯交换法的壳聚糖吡啶季铵盐，其特征在于，其原料按照摩尔比为：4-吡啶甲酸：氯化亚砜：无水甲苯：无水乙醚：二甲基甲酰胺＝1：2-5：10-25：2.5-5：1-5。

2.根据权利要求1所述一种基于酯交换法的壳聚糖吡啶季铵盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(一)吡啶季铵盐的制备

(1)异烟酸酰氯的制备

室温下，向含有无水甲苯和二甲基甲酰胺的反应容器中按配方加入4-吡啶甲酸，搅拌均匀后，加热体系至45-50℃，用恒压漏斗滴入氯化亚砜反应3-5h，然后提高体系温度至60-70℃，继续搅拌反应1-2h后，减压蒸馏除去由溶剂和过量氯化亚砜组成的低沸物，停止加热，加入无水乙醚，得到异烟酸酰氯沉淀，静置后抽滤，滤饼再次用无水乙醚洗涤3次，室温下真空干燥后得到异烟酸酰氯；

(2)异烟酸聚乙二醇二酯的制备

按配方将异烟酸酰氯溶于干燥氯仿中，用恒压漏斗往体系中滴入适量聚乙二醇，在加热搅拌下反应1-3h，得到异烟酸聚乙二醇二酯粗产物，将其抽滤，滤饼用适量去离子水洗涤3次，并将滤饼在40℃下真空干燥，得到异烟酸聚乙二醇二酯；

(3)异烟酸聚乙二醇二酯的季胺化

向盛有无水乙腈的干燥容器中，按配方加入异烟酸聚乙二醇二酯，维持体系在N₂气气氛中，通过恒压漏斗将三乙胺以一定的速度滴加到反应体系中，加热搅拌反应2-3h，除去体系的N₂气气氛，升温蒸馏除杂，过滤，滤液用无水乙醚沉淀，得到季铵化的异烟酸聚乙二醇二酯，再用无水乙醚洗涤3次后，于40℃真空干燥后待用；

(二)酯交换法制备壳聚糖吡啶季铵盐

(1)壳聚糖的预处理：搅拌下，将壳聚糖溶解于乙酸稀溶液中，然后逐滴滴入氨水，调节溶液pH值在9-10之间，使壳聚糖溶胀析出；静置碱化一段时间后真空减压抽滤，去离子水洗至中性，除去水分，得到预处理好的壳聚糖；

(2)酯交换反应：按配方将预处理好的壳聚糖分散在聚乙二醇中，加热搅拌，然后加入浓度为5-10％(w/v，mg/100mL)的季铵化异烟酸聚乙二醇二酯聚乙二醇溶液，反应一定时间，得到壳聚糖吡啶季铵盐粗产物；

(3)纯化：将得到的壳聚糖吡啶季铵盐粗产物装入半透膜袋子，浸入去离子水中1-2h，干燥后得纯净的壳聚糖吡啶季铵盐。

3.根据权利要求2所述一种基于酯交换法的壳聚糖吡啶季铵盐的制备方法，其特征在于，反应过程的温度需分段控制，45-50℃反应3-5h后将体系升温至60-70℃反应1-2h，然后停止加热，自然冷却到室温。

4.根据权利要求2所述一种基于酯交换法的壳聚糖吡啶季铵盐的制备方法，其特征在于，在异烟酸聚乙二醇二酯的制备过程中，所述聚乙二醇的分子量在200-400之间，且异烟酸酰氯和聚乙二醇的摩尔比为1：1-3，聚乙二醇在15-30min内滴加到体系中，反应温度控制在40-50℃之间。

5.根据权利要求2所述一种基于酯交换法的壳聚糖吡啶季铵盐的制备方法，其特征在于，在异烟酸聚乙二醇二酯的季胺化步骤中，异烟酸聚乙二醇二酯和三乙胺的摩尔比控制在1：3.5-4.5，溶剂选择无水乙腈，且异烟酸聚乙二醇二酯无水乙腈的浓度为3-5％(w/v，mg/100mL)，三乙胺在10-15min内滴加完毕，反应温度控制在40-50℃，蒸馏温度控制在70℃，蒸馏前体系控制在N2气氛中。

6.根据权利要求2所述一种基于酯交换法的壳聚糖吡啶季铵盐的制备方法，其特征在于，在酯交换法制备壳聚糖吡啶季铵盐壳聚糖的预处理步骤中，稀乙酸溶液浓度为2-4％(w/v，mg/100mL)，壳聚糖稀乙酸溶液的浓度为1-10％(w/v，mg/100mL)，氨水的浓度为17％(w/v，mg/100mL)，静置碱化时间为0.5-1h。

7.根据权利要求2所述一种基于酯交换法的壳聚糖吡啶季铵盐的制备方法，其特征在于，在酯交换法制备壳聚糖吡啶季铵盐酯交换反应步骤中，用到的聚乙二醇的分子量在200-400之间，体系反应温度控制在50-70℃,反应时间为4-6h，壳聚糖与季铵化异烟酸聚乙二醇二酯的摩尔比控制在1：1.5-2.5，用到的季铵化异烟酸聚乙二醇二酯以一定浓度(5-10％，(w/v，mg/100mL)的其聚乙二醇溶液形式加入到体系中。