[发明专利]一种羧甲基壳聚糖固相反应制备方法

说明书

本发明公开了一种羧甲基壳聚糖固相反应制备方法。其具体过程为：将壳聚糖、醇钠和一氯乙酸混均，在加热、低压和超声波处理条件下进行反应，待反应结束后，经分离即可得到羧甲基壳聚糖。本发明所述制备方法属于固相反应，相较于液相制备方法，克服了有机溶剂的大量使用，以及因为有机溶剂的大量使用而导致的成本高和污染大的问题；同时，本发明制备方法属于一步法，不仅制备过程简单，而且便于通过控制反应物料用量比例，控制羧甲基壳聚糖的羧化度，以及杂质的种类，便于后续反应混合物的分离和纯化，同时保证羧甲基壳聚糖的高得率和高纯度。

技术领域

本发明涉及壳聚糖改性制备领域，更具体地，涉及一种羧甲基壳聚糖固相反应制备方法。

背景技术

羧甲基壳聚糖(CMCS)在医疗卫生、食品和化妆品领域具有极其特殊和广泛的应用价值，但目前受制备技术工艺上的限制，产品制备成本居高不下，限制了其在部分领域的应用。目前的制备工业，普遍利用壳聚糖与氯乙酸在液相中反应制备而得，反应需要用到大量异丙醇作为溶剂，并需要添加高浓度氢氧化钠溶液使壳聚糖溶胀形成碱性中心。该制备路线和方法，一方面需要消耗大量的异丙醇，既增加了生产成本也给环境带来污染；另一方面在异丙醇水溶液的液相中用氢氧化钠对壳聚糖进行的碱化反应处理，由于此碱化是一个脱水的可逆反应过程，体系中的水分会抑制正向反应的进行，使最终获得的羧甲基壳聚糖产率很低。如何提高制备过程的产率，降低生产成本，获得高纯度羧甲基壳聚糖产品成为行业急需解决的重要问题之一。

为解决上述液相制备方法的缺陷，开启了羧甲基壳聚糖的非水溶液反应制备方法的研究，例如专利CN106046200，其中记载了采用固相反应方法制备羧甲基壳聚糖的方法，相较于上述液相制备方法，其采用少量水为反应介质，避免了有机溶剂的大量使用，生产成本低，环境污染小，且合成效率和产率较高，显著改善了传统工艺中使用有机溶剂、消耗大量氢氧化钠和洗涤用乙醇/水等缺点。虽然上述专利中记载的方法克服了液相制备方法中溶剂大量使用、生产成本高、环境污染的问题，但是其制备的羧甲基的得率和纯度相较而言较低，难以达到可以工业化大规模生产的要求，因此无法采用上述方法进行工业大批量生产。因此有必要开发一种制备方法，既能克服液相制备方法中溶剂大量使用的问题，又能保证羧甲基壳聚糖的高得率和高纯度。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前羧甲基壳聚糖固相制备方法中存在的得率和纯度较低的缺陷，提供一种新的制备方法，用以制备得到高得率和高纯度的羧甲基壳聚糖。

本发明的上述目的是通过以下方案予以实现的：

一种羧甲基壳聚糖固相反应制备方法，将壳聚糖、醇钠和一氯乙酸混均，在加热、低压和超声波处理条件下进行反应，待反应结束后，经分离即可得到羧甲基壳聚糖。

本申请发明人通过长时间试验证实，利用醇钠，特别是乙醇钠或丙醇钠作为催化剂，在通过50-80℃条件与氯乙酸进行一步反应，催化壳聚糖和一氯乙酸发生脱HCl小分子反应，可获得较高产率和较高取代度的羧甲基壳聚糖产品。此方法在避免异丙醇使用的同时，也能将体系中反应生成的HCL小分子快速蒸发，确保反应不断向正向移动，能够有效提高产率。为此，本申请利用一步固相反应法，对壳聚糖进行羧甲基化改性，获得高得率和高纯度，且具有不同取代度的羧甲基壳聚糖。

相较于专利CN106046200中的制备方法，其采用的是两步法，即先将壳聚糖碱化，然后再进行接枝反应；其中两步反应中，均加入了少量的水进行反应；由于碱化反应属于可逆反应，水分的存在会明显影响反应向正向(即碱化)反应方向进行，从而容易导致反应得率降低。

优选地，所述壳聚糖、醇钠和一氯乙酸的质量比例为100:0.1～1:150～400。

优选地，所述壳聚糖、醇钠和一氯乙酸的量比例为100:0.2～0.5:160～200；更优选地为100:0.3～0.6:160～200。

最优选地，所述壳聚糖、醇钠和一氯乙酸的用量比例为100:0.5:160。