疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物及其製備方法
2023-10-10 07:46:59
專利名稱：疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物及其製備方法，屬於生物及醫用高分子材料技術領域。
背景技術：
甲殼素是自然界中產量僅次於纖維素的第二大可再生資源，具有無刺激、無致敏、無溶血、無致突變作用，加之可以自然降解，因而具有良好的組織相容性和安全性，另外具有很多特殊的生理功能，被譽為「生命的第六要素」。近年來得到廣泛應用。
然而甲殼素本身不溶於水及一般的溶劑，脫乙醯基成為殼聚糖後也只溶於酸性溶液，限制了其應用。為拓寬其應用範圍，可以利用其分子中的活性基團進行化學改性，改善溶解性能，賦予新的功能，提高應用價值。其中醯基化改性得到人們的關注。如丁二醯化殼聚糖對癌細胞具有選擇性，可以作為靶向藥物的載體，公開報導見卡米亞瑪等人，N-丁二醯化殼聚糖和乙二醇殼聚糖對正常及攜帶腫瘤的老鼠所表現的生物學特性，生物醫學快報，1999，22(2)179(Kamiyama K，et al.Biodisposition characteristics ofN-succinyl-chitosan and glycol-chitosan in normal and tumor-bearing mice[J].Biol PharmBull，1999，22(2)179)和卡託等人，N-丁二醯化殼聚糖作為全身長期循環高分子的評價，生物材料，2000，211579(Kato Y，et al Evaluation of N-succinyl-chitosan as asystemic long-circulating polymer[J].Biomaterials，2000，211579)，丁二醯化殼聚糖還具有很強的吸溼保溼作用，參見CN98126756(申請日1999.8.18)水溶性殼聚糖衍生物的製備方法，和CN 98110568(申請日2000.5.24)殼聚糖衍生物化妝品保溼劑的製備。
然而在實際使用過程中，往往存在某些難溶性成分，單純親水改性的衍生物難以達到增溶乳化的效果。
發明內容本發明針對現有技術中殼聚糖水溶性差、沒有增溶乳化能力等缺點，提供一種水溶性好的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物及其製備方法。
本發明通過在殼聚糖分子上引入親水基和疏水基，得到具有高分子表面活性劑性能的兩親性高分子。使其除具有天然高分子的生物相容性、生理活性外，還具有高分子表面活性劑的優良性能，具有綠色、環保、多功能的特點，為化妝品、醫藥等領域提供質優價廉的原料。
本發明的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物，通式如下
其中n為20-2000，R1為H/COCH3，脫乙醯度為60-100％，R2、R3分別為COCH2CH2COO-、(CH2)mCH3或CH2CHOHCH2O(CH2)mCH3，m＝3～17。
本發明的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物製備方法如下首先將殼聚糖的醋酸/甲醇混合溶液，與丁二酸苷於20-60℃反應3-12小時，殼聚糖單元與丁二酸苷的摩爾比為1∶0.4-1.4，產物由乙醇充分浸泡脫水，沉澱、過濾，濾餅分別用含水乙醇和丙酮洗滌，真空乾燥，得到水溶性丁二醯化殼聚糖。然後將上述製備的丁二醯化殼聚糖用鹼性異丙醇鹼化，加入長鏈烷烴衍生物，殼聚糖單元與長鏈烷烴衍生物摩爾比為1∶1-10，30-80℃反應3-24小時，冷至室溫，用醋酸或鹽酸中和，過濾，依次用含水乙醇和丙酮洗滌，乾燥。然後將產物溶解於水，經過透析後減壓濃縮、再用丙酮沉澱、經真空乾燥得到純的產品。
所述殼聚糖是脫乙醯甲殼素，脫乙醯度為60-100％，分子量為5,000～500,000。
所述長鏈烷烴衍生物為烷基縮水甘油醚或滷代烷，烷烴鏈長為4～18。
上述烷基縮水甘油醚選自丁基縮水甘油醚或十二烷基縮水甘油醚，或者通過環氧氯丙烷與烷基醇反應製備的其它烷基縮水甘油醚，製備方法參照公開特許公報昭56-63974和公開特許公報昭54-115307。
上述殼聚糖的醋酸/甲醇混合溶液是將殼聚糖用重量百分比1-3％的醋酸溶液溶解為1-3％(w/v)的溶液，再加入等體積甲醇。
上述鹼性異丙醇溶液為0.5-3％(w/v)KOH分散於異丙醇，然後將重量百分比2-6％丁二醯化殼聚糖分散於鹼性異丙醇溶液中鹼化。
本發明通過優選的改性方法，在殼聚糖分子上引入親水基和疏水基，合成出新型的兩親性衍生物，除具有原有的天然高分子的優良性能以外，還具有表面活性劑的性質，能夠降低溶液的表面張力，具有乳化性、增溶性等特點。
與現有技術相比本發明的優良效果在於獲得一種水溶性好，兼有羧基、胺基、長鏈烷基的兩親性殼聚糖衍生物，該產品既有兩性聚電解質的特性，又有良好的表面活性，既有天然高分子的生物相容性，又有高分子表面活性的特性，製備方法簡便易行，產品質量好。可以為化妝品、醫藥、食品等領域提供多功能的、質優價廉的原料。
具體實施方式
實施例1疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物可表示為 其中R1為H/COCH3，脫乙醯度為90％，R2、R3分別為COCH2CH2COO-或CH2CHOHCH2O(CH2)3CH3。
製備方法如下將0.5g殼聚糖用25ml的2％醋酸溶解，然後再加入25ml甲醇，攪拌均勻後加入0.5g丁二酸酐30℃反應5h。產物由乙醇充分浸泡脫水，然後用含水乙醇，丙酮洗滌後真空乾燥。將上述製備的丁二醯化殼聚糖分散於0.15gKOH的15ml異丙醇溶液後鹼化4小時，取3.3g丁基縮水甘油醚用分壓滴液漏鬥逐滴加入至燒瓶中。在55℃水浴中回流冷凝反應20小時後，冷至室溫。冷至室溫，用醋酸中和、過濾，依次用含水乙醇和丙酮洗滌，乾燥。然後將產物溶解於水，經過透析後減壓濃縮、再用丙酮沉澱、經真空乾燥得到純的產品。丁基縮水甘油醚選自上海樹脂廠。
實施例2本實施例的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物通式如實施例1，所不同的是，脫乙醯度為80％，R2、R3分別為COCH2CH2COO-或CH2CHOHCH2O(CH2)11CH3。
製備方法如下將6g殼聚糖用250ml的2％醋酸溶液溶解，然後再加入250ml甲醇，攪拌均勻後加入100g丁二酸酐35℃反應3h。產物由乙醇充分浸泡脫水，然後用含水乙醇，丙酮洗滌後真空乾燥。將上述製備的丁二醯化殼聚糖分散於1％KOH的200ml異丙醇溶液後鹼化5小時，取15g十二烷基縮水甘油醚用分壓滴液漏鬥逐滴加入至燒瓶中。在60℃水浴中反應24小時後，冷至室溫。用醋酸中和、過濾，依次用含水乙醇和丙酮洗滌，乾燥。然後將產物溶解於水，經過透析後減壓濃縮、再用丙酮沉澱、經真空乾燥得到純的產品。十二烷基縮水甘油醚選自上海樹脂廠。
實施例3本實施例的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物如實施例1，所不同的是脫乙醯度為75％，R2、R3分別為COCH2CH2COO-或(CH2)7CH3。
製備方法如下將0.5g殼聚糖用25ml的2％醋酸溶解，然後再加入25ml甲醇，攪拌均勻後加入0.5g丁二酸酐25℃反應5h。產物由乙醇充分浸泡脫水，然後用含水乙醇，丙酮洗滌後真空乾燥。將上述製備的丁二醯化殼聚糖分散於0.1gKOH的15ml異丙醇溶液後鹼化4小時以上，取2.9g溴辛烷用分壓滴液漏鬥逐滴加入至燒瓶中。在60℃水浴中反應5小時後，冷至室溫。用醋酸中和、過濾，依次用含水乙醇和丙酮洗滌，乾燥。然後將產物溶解於水，經過透析後減壓濃縮、再用丙酮沉澱、經真空乾燥得到純的產品。上述溴辛烷選自江蘇龍生精細化工廠。
實施例4本實施例的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物如實施例1，所不同的是脫乙醯度為70％，R2、R3分別為COCH2CH2COO-或(CH2)9CH3。
製備方法如下將6g殼聚糖用250ml的2％醋酸溶液溶解，然後再加入250ml甲醇，攪拌均勻後加入100g丁二酸酐35℃反應3h。產物由乙醇充分浸泡脫水，然後用含水乙醇，丙酮洗滌後真空乾燥。將上述製備的丁二醯化殼聚糖分散於1gKOH的1500ml異丙醇溶液後鹼化5小時，取28g溴癸烷用分壓滴液漏鬥逐滴加入至燒瓶中。在65℃水浴中反應6小時後，冷至室溫。用醋酸中和、過濾，依次用含水乙醇和丙酮洗滌，乾燥。然後將產物溶解於水，經過透析後減壓濃縮、再用丙酮沉澱、經真空乾燥得到純的產品。上述溴癸烷選自江蘇龍生精細化工廠。
權利要求
1.疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物，其特徵在於，通式如下 其中n為20-2000，R1為H/COCH3，脫乙醯度為60-100％，R2、R3分別為COCH2CH2COO-、(CH2)mCH3或CH2CHOHCH2O(CH2)mCH3，m＝3～17。
2.權利要求1所述的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物製備方法，步驟如下首先將殼聚糖的醋酸/甲醇混合溶液，與丁二酸苷於20-60℃反應3-12小時，殼聚糖單元與丁二酸苷的摩爾比為1∶0.4-1.4，產物由乙醇充分浸泡脫水，沉澱、過濾，濾餅分別用含水乙醇和丙酮洗滌，真空乾燥，得到水溶性丁二醯化殼聚糖；然後將上述製備的丁二醯化殼聚糖用鹼性異丙醇鹼化，加入長鏈烷烴衍生物，殼聚糖單元與長鏈烷烴衍生物摩爾比為1∶1-10，30-80℃反應3-24小時，冷至室溫，用醋酸或鹽酸中和、過濾，依次用含水乙醇和丙酮洗滌，乾燥；最後將上述產物溶解於水，經過透析後減壓濃縮，再用丙酮沉澱，經真空乾燥得到純的產品。
3.如權利要求2所述的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物的製備方法，其特徵在於所述殼聚糖是脫乙醯甲殼素，脫乙醯度為60-100％，分子量為5,000～500,000。
4.如權利要求2所述的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物的製備方法，其特徵在於所述殼聚糖的醋酸/甲醇混合溶液是將殼聚糖用重量百分比1-3％的醋酸溶液溶解為1-3％(w/v)的溶液，再加入等體積甲醇。
5.如權利要求2所述的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物的製備方法，其特徵在於所述長鏈烷烴衍生物為烷基縮水甘油醚或滷代烷，烷烴鏈長為4～18。
6.如權利要求5所述的疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物的製備方法，其特徵在於所述長鏈烷烴衍生物為烷基縮水甘油醚選自丁基縮水甘油醚或十二烷基縮水甘油醚，或者通過環氧氯丙烷與烷基醇反應製備的其它烷基縮水甘油醚。
7.如權利要求2所述的兩親性醯化殼聚糖衍生物的製備方法，其特徵在於所述鹼性異丙醇溶液為0.5-3％(w/v)KOH分散於異丙醇，然後將重量百分比2-6％丁二醯化殼聚糖分散於鹼性異丙醇溶液中鹼化。
全文摘要
一種疏水改性的丁二醯化殼聚糖衍生物及其製備方法，屬於生物及醫用高分子材料領域。通式為R
文檔編號C08B37/00GK1673235SQ20051004253
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月2日 優先權日2005年3月2日
發明者隋衛平, 王素芬 申請人:濟南大學