季銨化n,o－羧乙基殼聚糖的製備方法
2023-07-14 00:15:56
專利名稱：季銨化n,o－羧乙基殼聚糖的製備方法
技術領域：
本發明屬於一種殼聚糖衍生物的製備方法，特別涉及一種季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的製備方法。
背景技術：
現有技術殼聚糖作為產量僅次於纖維素的天然多糖類生物高分子化合物，一般是由甲殼素經過脫乙醯化得到。由於殼聚糖具有比甲殼素更多的氨基，因而其應用性能較之於甲殼素有了明顯提高和改善。殼聚糖不但保持了甲殼素良好的生物降解性和相容性，而且在酸性介質中的溶解性能也較甲殼素有了明顯的提高。但由於殼聚糖分子間的氫鍵作用依然比較強，使得殼聚糖在單純的水中以及在鹼性介質中的溶解性能仍然不是很好，這一不足也影響和限制了殼聚糖的進一步應用。針對殼聚糖存在的這一不足，人們提出了多種不同的可用於對殼聚糖進行化學改性及修飾的方法和途徑，其中主要的改性和修飾的方法包括以下幾個方面(1)烷醯化即通過向殼聚糖分子結構中的C-6位的羥基及/或C-2位的氨基上直接引進具有不同相對分子質量的脂肪族或芳香族醯基，以改進殼聚糖產品在有機溶劑中的溶解性能；(2)羧烷基化即通過向殼聚糖分子結構中的C-6位的羥基及/或C-2位的氨基上直接引進不同的羧烷基，從而得到可溶於水的弱兩性殼聚糖衍生物；(3)羥烷基化即在鹼性條件下，用環氧乙烷、環氧丙烷和環氧氯丙烷等環氧化合物和/或滷代醇等作為羥烷基化試劑對殼聚糖進行化學改性以向殼聚糖分子中引進羥烷基，從而得到親水性顯著增強、水溶性大為提高的殼聚糖衍生物產品；(4)硫酸酯化利用H2SO4、SO3、氯磺酸、SO3-吡啶等作為硫酸化試劑對C-6位和/或C-3位的羥基進行硫酸酯化反應，從而得到具有抗凝血性能的殼聚糖衍生物；(5)磷酸酯化利用H3PO4、P2O5、多聚磷酸等作為磷酸酯化試劑，對殼聚糖進行化學改性，從而得到水溶性顯著提高的殼聚糖磷酸酯化衍生物；(6)直接季銨化利用滷代烴在鹼性條件下對殼聚糖分子結構中C-2位的-NH2直接進行季銨化以形成殼聚糖季銨鹽；(7)接枝季銨化用含有季銨基團的活性季銨化試劑，在一定的條件下對殼聚糖分子結構中的C-6位及C-3位的羥基(-OH)和/或C-2位的氨基(-NH2)等含有活潑氫的活性基團進行改性以形成殼聚糖季銨鹽；(8)希夫鹼化及其季銨化用含有羰基的醛、酮或它們的衍生物與殼聚糖分子結構中的C-2位的氨基(-NH2)作用以形成殼聚糖希夫鹼，生成的殼聚糖希夫鹼再經還原氫化、與滷代烴反應而轉化為殼聚糖季銨鹽；(9)交聯改性以環氧氯丙烷、脂肪族二醛、芳二醛、甲醛等作為交聯劑對殼聚糖進行化學改性，以形成能夠在不同環境中具有化學穩定性的殼聚糖樹脂；(10)氧化改性以化學氧化劑氧化殼聚糖單元環中C-6位的羥甲基並使其轉化為具有較好親水性能的羧基，以生成具有較好水溶性的殼聚糖衍生物；(11)氧化降解以過氧化氫或次滷酸為氧化劑，使高分子的殼聚糖轉化為具有較好水溶性的低聚糖或寡聚糖；(12)催化水解以有機酸或無機酸或殼聚糖酶作為催化劑，使殼聚糖在水介質中或含有水的混合介質中轉化為具有較好水溶性的低聚糖或寡聚糖，甚至於完全水解轉化為氨基葡萄糖；(13)鹽化用有機酸或無機酸直接與殼聚糖作用以形成相應的殼聚糖鹽。所有這些對殼聚糖的改性方法都能夠使殼聚糖的某一方面或幾個方面性能得到了較大的改善。
對於目前而言，對殼聚糖的改性往往主要集中於採用一種方法對殼聚糖進行化學改性，這使得經過化學改性後所得到的殼聚糖衍生物的性能仍然比較單一，尤其是在改性後得到的殼聚糖衍生物產品的電性方面。在現有的使用於殼聚糖的改性以改善或改變其電荷性能的方法中，以增加其負電性為目的的方法有羧烷基化、硫酸酯化、C-6位羥甲基直接氧化羧基化及磷酸酯化；以增加其正電性為目的的方法有直接季銨化和接枝季銨化、形成希夫鹼或席夫鹼後再季銨化及用殼聚糖直接與有機酸或無機酸反應形成殼聚糖的有機酸或無機酸的鹽。在以既增加殼聚糖正電性，又增加殼聚糖負電性為目的，並用於對殼聚糖進行化學改性以得到具有強兩性特徵的殼聚糖衍生物產品的方法中，也只是涉及羧甲基殼聚糖的接枝季銨化以及2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖的羧甲基化，這使得目前以改善殼聚糖荷電性能和應用性能為目的的方法在實際用於對殼聚糖進行化學改性後得到的殼聚糖衍生物產品在應用性能上仍有不足，如生成的具有強兩性特徵的殼聚糖衍生物在親水性能方面非常好，但在親水親油的平衡性能方面則有明顯不足，在分子的柔性方面也不能很好地滿足實際應用的要求。針對這一情況，在本發明中提出了對殼聚糖採用兩步化學改性的方法，以向殼聚糖的分子鏈中既引入能增加殼聚糖的荷負電性的羧乙基基團，又引入能夠增加殼聚糖的荷正電性的季銨基團，從而使殼聚糖轉化為一具有強兩性電學特徵和適當柔性及親水親油平衡性能的殼聚糖衍生物，即得到一種在分子結構上含有兩個不同荷電類型取代基的殼聚糖衍生物-季銨化N，O-羧乙基殼聚糖。
發明內容
本發明針對上述技術問題，提供了一種水溶性、荷電特性、抑菌抗菌性、吸溼保溼性、絮凝性、乳化穩定性、親水親油平衡性、金屬離子螯合性能、藥物緩釋及靶向性能、保鮮防腐性能均得到改善的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的製備方法。
本發明的技術解決方案為一種季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的製備方法，其特徵在於以100g脫乙醯度為30～90％的殼聚糖原料為基準，加入100～1000cm3質量百分比為10～50％的鹼金屬氫氧化物水溶液和200～2000cm3異丙醇，在20～80℃鹼化0.5～24小時後，用季銨化試劑和羧乙基化試劑對殼聚糖進行雙重改性，得季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料，將得到的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料用質量百分比為30～90％的醇溶液200～3000cm3洗滌1～3次除鹽，並每次進行抽濾分離；將上步所得除鹽後物料用200～20000cm3的水溶解，得含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液；將含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液裝入透析袋中並置於蒸餾水中進行透析除鹽；透析除鹽後的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液，在真空度為0.01Mpa～0.1Mpa的條件下經減壓濃縮或在常壓直接濃縮得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的濃縮液；濃縮後的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液用200～4000cm3無水乙醇、丙酮或乙醇與丙酮的混合液處理以分離得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料；季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料用200～4000cm3無水乙醇、丙酮或乙醇與丙酮的混合液洗滌脫水1～3次，並每次進行抽濾分離；洗滌脫水後的固體物料乾燥即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖產品。
本發明產生的有益效果為通過向殼聚糖分子中引入羧乙基和不同類型的季銨基團生成的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖，不但使殼聚糖衍生物在水溶性得到了明顯的提高，而且其成膜性能也明顯改善。季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的電荷特性表現為在這一殼聚糖衍生物的分子結構中既包含有荷負電的羧乙基，又包含有荷正電的季銨基團，整個分子呈現出明顯的強兩性電學特徵，且整個分子具有較好的柔性；季銨化N，O-羧乙基殼聚糖具有一等電點，並且這一等電點隨羧乙基和季銨基團數量和比例的不同可以呈現出不同的值。同時隨著分子中季銨基團的引入，季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的抗菌性能在殼聚糖原有的基礎上有了進一步增加；另外由於季銨化N，O-羧乙基殼聚糖分子結構中的羧乙基和季銨基團都有很強的親水性能，這使得季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的吸溼、保溼性能顯著提高。季銨化N，O-羧乙基殼聚糖與羧甲基殼聚糖的季銨化產物相類似，都是屬於兩性殼聚糖衍生物，在它們的分子結構中由於存在帶有不同電性的基團，使其對金屬離子以及其它帶電性膠粒或離子的絮凝性能更為優越，對中性分子也具有非常強的極化能力，因而適用範圍也更加廣泛；同時由於羧乙基的親油性和柔性比羧甲基好，這使季銨化N，O-羧乙基殼聚糖成膜和保鮮性能又優於羧甲基殼聚糖的季銨化產物或殼聚糖季銨鹽的羧甲基化產物。另外季銨化N，O-羧乙基殼聚糖與羧甲基殼聚糖的季銨化產物一樣，由於不但保持了天然多糖類高分子化合物的結構特徵，同時又具有了類似於兩性表面活性劑的結構以及更強的電性特徵，使其具有特別的乳化穩定特性。
具體實施例方式
實施例1(1)100克脫乙醯度為30％～100％的殼聚糖產品，用100～1000cm3的質量百分比為10％～50％的氫氧化鈉和/或氫氧化鉀水溶液，在200～2000cm3的異丙醇中於20～80℃下進行鹼化，鹼化時間為0.5～24小時；(2)鹼化後的物料用20～300克2-氯丙酸和/或20～300克3-氯丙酸作為羧乙基化試劑，在攪拌狀態下於20～90℃的條件下進行羧乙基化，鹼化後的物料經2～12小時的羧乙基化後得到羧乙基化取代度為30～300％的N，O-羧乙基殼聚糖；或者鹼化後的物料用50～1000cm3的質量百分比為20～90％的環氧丙基三烷基氯化銨和/或50～1000cm3的質量百分比為20～90％的3-氯-2-羥丙基三烷基氯化銨水溶液作為季銨化試劑，在攪拌狀態於20-95℃下進行季銨化，鹼化後的物料經季銨化2～18小時後得到含季銨化取代度為30～300％的殼聚糖季銨鹽物料；(3)將第二步工藝得到的羧乙基化取代度為30～300％的N，O-羧乙基化殼聚糖物料，在100～1000cm3質量百分比為10～50％的氫氧化鈉和/或氫氧化鉀水溶液存在下或在不存在氫氧化鈉和/或氫氧化鉀的條件下，用50～1000cm3質量百分比為20～90％的環氧丙基三烷基氯化銨水溶液和/或50～1000cm3的質量百分比為20～90％的3-氯-2-羥丙基三烷基氯化銨水溶液為季銨化試劑，在持續攪拌狀態下於20～95℃下進行季銨化，含羧乙基化取代度為30～300％的N，O-羧乙基化殼聚糖物料經季銨化2～18小時後即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料；或者將第二步工藝得到的季銨化取代度為30～300％的殼聚糖季銨鹽的物料在100～1000cm3質量百分比為10～50％的氫氧化鈉和/或氫氧化鉀水溶液存在下，用20～300克2-氯丙酸和/或20～300克3-氯丙酸作為羧乙基化試劑，並在攪拌狀態下於20～90℃進行羧乙基化，含季銨化取代度為30～300％的殼聚糖季銨鹽的混合物經羧乙基化2～12小時後即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料；(4)將第三步工藝所得的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料用質量百分比為30～90％的甲醇水溶液和/或質量百分比為30～90％乙醇水溶液200～3000cm3洗滌除鹽1～3次，並每次進行抽濾分離；(5)將第四步所得到的物料用200～20000cm3的去離子水或蒸餾水溶解以形成含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液；(6)將含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液裝入到透析袋中並置於蒸餾水中進行透析除鹽；(7)對已透析除鹽的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液在真空度為0.01Mpa～0.1Mpa的條件下進行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮後的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入200～4000cm3無水乙醇和/或200～4000cm3丙酮以使存在於濃縮後的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經過濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料；(9)過濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料用200～2000cm3無水乙醇和/或200～2000cm3丙酮洗滌脫水1～3次，並每次進行抽濾分離；(10)將洗滌脫水後的固體物料置於真空乾燥器中於30～150℃溫度下進行乾燥或置於真空冷凍乾燥器中進行冷凍乾燥，至物料中水的質量百分比含量為0.5～10％，即得到季銨化取代度為30～300％、羧乙基化取代度為30～300％的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖產品，從而實現相應的發明。
實施例2(1)100克脫乙醯度為100％的殼聚糖產品，用1000cm3的質量百分比為50％的氫氧化鉀水溶液，在2000cm3的異丙醇中於80℃下進行鹼化，鹼化時間為24小時；(2)鹼化後的物料用300克3-氯丙酸作為羧乙基化試劑，在攪拌狀態下於90℃的條件下進行羧乙基化，鹼化後的物料經12小時的羧乙基化後得到羧乙基化取代度為300％的N，O-羧乙基殼聚糖；(3)將第二步工藝得到的羧乙基化取代度為300％的N，O-羧乙基化殼聚糖物料，在1000cm3質量百分比為50％的氫氧化鉀水溶液存在下，用1000cm3質量百分比為90％的3-氯-2-羥丙基三烷基氯化銨水溶液為季銨化試劑，在持續攪拌狀態下於95℃下進行季銨化，含羧乙基化取代度為300％的N，O-羧乙基化殼聚糖物料經季銨化18小時後即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料；(4)將第三步工藝所得的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料用質量百分比為90％的乙醇水溶液3000cm3洗滌除鹽1～3次，並每次進行抽濾分離；(5)將第四步所得到的物料用20000cm3的去離子水溶解以形成含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液；(6)將含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液裝入到透析袋中並置於蒸餾水中進行透析除鹽；(7)對已透析除鹽的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液在真空度為0.01Mpa～0.1Mpa的條件下進行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮後的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入4000cm3丙酮以使存在於濃縮後的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經過濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料；(9)過濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料用2000cm3丙酮洗滌脫水1～3次，並每次進行抽濾分離；(10)將洗滌脫水後的固體物料置於真空乾燥器中於30～150℃溫度下進行乾燥，至物料中水的質量百分比含量為0.5～10％，即得到季銨化取代度為300％、羧乙基化取代度為300％的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖產品。
實施例3(1)100克脫乙醯度為30％的殼聚糖產品，用100cm3的質量百分比為10％的氫氧化鈉水溶液，在200cm3的異丙醇中於20℃下進行鹼化，鹼化時間為0.5小時；(2)鹼化後的物料用20克2-氯丙酸作為羧乙基化試劑，在攪拌狀態下於20℃的條件下進行羧乙基化，鹼化後的物料經2小時的羧乙基化後得到羧乙基化取代度為30％的N，O-羧乙基殼聚糖；(3)將第二步工藝得到的羧乙基化取代度為30％的N，O-羧乙基化殼聚糖物料，在100cm3質量百分比為10％的氫氧化鈉水溶液存在下，用50cm3質量百分比為20％的環氧丙基三烷基氯化銨水溶液為季銨化試劑，在持續攪拌狀態下於20℃下進行季銨化，含羧乙基化取代度為30％的N，O-羧乙基化殼聚糖物料經季銨化2小時後即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料；(4)將第三步工藝所得的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料用質量百分比為30％的甲醇水溶液200cm3洗滌除鹽1～3次，並每次進行抽濾分離；(5)將第四步所得到的物料用200cm3的蒸餾水溶解以形成含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液；(6)將含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液裝入到透析袋中並置於蒸餾水中進行透析除鹽；(7)對已透析除鹽的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液在真空度為0.01Mpa～0.1Mpa的條件下進行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮後的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入200cm3無水乙醇以使存在於濃縮後的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經過濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料；(9)過濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料用200cm3無水乙醇洗滌脫水1～3次，並每次進行抽濾分離；(10)將洗滌脫水後的固體物料置於真空冷凍乾燥器中進行冷凍乾燥，至物料中水的質量百分比含量為0.5～10％，即得到季銨化取代度為45％、羧乙基化取代度為30％的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖產品。
實施例4(1)100克脫乙醯度為80％的殼聚糖產品，用800cm3的質量百分比為30％的氫氧化鈉水溶液，在1000cm3的異丙醇中於60℃下進行鹼化，鹼化時間為4小時；(2)鹼化後的物料用800cm3的質量百分比為90％的環氧丙基三烷基氯化銨水溶液作為季銨化試劑，在攪拌狀態於95℃下進行季銨化，鹼化後的物料經季銨化18小時後得到含季銨化取代度為280％的殼聚糖季銨鹽物料；(3)將第二步工藝得到的季銨化取代度為280％的殼聚糖季銨鹽的物料在1000cm3質量百分比為30％的氫氧化鈉水溶液存在下，用300克2-氯丙酸作為羧乙基化試劑，並在攪拌狀態下於90℃進行羧乙基化，含季銨化取代度為280％的殼聚糖季銨鹽的混合物經羧乙基化12小時後即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料；(4)將第三步工藝所得的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料用質量百分比為90％的甲醇水溶液3000cm3洗滌除鹽1～3次，並每次進行抽濾分離；(5)將第四步所得到的物料用20000cm3的去離子水溶解以形成含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液；(6)將含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液裝入到透析袋中並置於蒸餾水中進行透析除鹽；(7)對已透析除鹽的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液在真空度為0.01Mpa～0.1Mpa的條件下進行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮後的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入4000cm3無水乙醇以使存在於濃縮後的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經過濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料；(9)過濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料用2000cm3無水乙醇洗滌脫水1～3次，並每次進行抽濾分離；(10)將洗滌脫水後的固體物料置於真空乾燥器中於30～150℃溫度下進行乾燥，至物料中水的質量百分比含量為0.5～10％，即得到季銨化取代度為290％、羧乙基化取代度為280％的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖產品，從而實現相應的發明。
實施例5(1)100克脫乙醯度為70％的殼聚糖產品，用600cm3的質量百分比為30％的氫氧化鈉水溶液，在1000cm3的異丙醇中於60℃下進行鹼化，鹼化時間為5小時；(2)鹼化後的物料用100克2-氯丙酸作為羧乙基化試劑，在攪拌狀態下於90℃的條件下進行羧乙基化，鹼化後的物料經10小時的羧乙基化後得到羧乙基化取代度為150％的N，O-羧乙基殼聚糖；(3)將羧乙基化取代度為150％的N，O-羧乙基化殼聚糖物料，在700cm3質量百分比為10％的氫氧化鈉水溶液存在下，用500cm3質量百分比為60％的環氧丙基三烷基氯化銨水溶液為季銨化試劑，在持續攪拌狀態下於80℃下進行季銨化；含羧乙基化取代度為150％的N，O-羧乙基化殼聚糖物料經季銨化2～18小時後即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料；(4)將第三步工藝所得的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料用質量百分比為70％的甲醇水溶液或質量百分比為70％乙醇水溶液1200cm3洗滌除鹽1～3次，並每次進行抽濾分離；(5)將第四步所得到的物料用200～20000cm3的去離子水或蒸餾水溶解以形成含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液；(6)將含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液裝入到透析袋中並置於蒸餾水中進行透析除鹽；(7)對已透析除鹽的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液在真空度為0.01Mpa～0.1Mpa的條件下進行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮後的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入1200cm3無水乙醇或1200cm3丙酮以使存在於濃縮後的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經過濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料；(9)過濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料用1200cm3無水乙醇或1500cm3丙酮洗滌脫水1～3次，並每次進行抽濾分離；(10)將洗滌脫水後的固體物料置於真空乾燥器中於120℃溫度下進行乾燥或置於真空冷凍乾燥器中進行冷凍乾燥，至物料中水的質量百分比含量為0.5～10％，即得到季銨化取代度為180％、羧乙基化取代度為150％的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖產品。
實施例6(1)100克脫乙醯度為30％的殼聚糖產品，用600cm3的質量百分比為50％的氫氧化鉀水溶液，在500cm3的異丙醇中於40℃下進行鹼化，鹼化時間為15小時；(2)鹼化後的物料用100克3-氯丙酸作為羧乙基化試劑，在攪拌狀態下於70℃的條件下進行羧乙基化，鹼化後的物料經10小時的羧乙基化後得到羧乙基化取代度為120％的N，O-羧乙基殼聚糖；(3)將羧乙基化取代度為120％的N，O-羧乙基化殼聚糖物料，在700cm3質量百分比為10％的氫氧化鉀水溶液存在下，用300cm3質量百分比為50％的3-氯-2-羥丙基三烷基氯化銨水溶液為季銨化試劑，在持續攪拌狀態下於40℃下進行季銨化；含羧乙基化取代度為120％的N，O-羧乙基化殼聚糖物料經季銨化2～18小時後即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料；(4)將第三步工藝所得的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料用質量百分比為70％的甲醇水溶液或質量百分比為70％乙醇水溶液1200cm3洗滌除鹽1～3次，並每次進行抽濾分離；(5)將第四步所得到的物料用200～20000cm3的去離子水或蒸餾水溶解以形成含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液；(6)將含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液裝入到透析袋中並置於蒸餾水中進行透析除鹽；(7)對已透析除鹽的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液在真空度為0.01Mpa～0.1Mpa的條件下進行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮後的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入1200cm3無水乙醇或1200cm3丙酮以使存在於濃縮後的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經過濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料；(9)過濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料用1200cm3無水乙醇或1500cm3丙酮洗滌脫水1～3次，並每次進行抽濾分離；(10)將洗滌脫水後的固體物料置於真空乾燥器中於120℃溫度下進行乾燥或置於真空冷凍乾燥器中進行冷凍乾燥，至物料中水的質量百分比含量為0.5～10％，即得到季銨化取代度為180％、羧乙基化取代度為120％的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖產品。
權利要求
1.一種季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的製備方法，其特徵在於以100g脫乙醯度為30～90％的殼聚糖原料為基準，加入100～1000cm3質量百分比為10～50％的鹼金屬氫氧化物水溶液和200～2000cm3異丙醇，在20～80℃鹼化0.5～24小時後，用季銨化試劑和羧乙基化試劑對殼聚糖進行雙重改性，得季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料，將得到的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料用質量百分比為30～90％的醇溶液200～3000cm3洗滌1～3次除鹽，並每次進行抽濾分離；將上步所得除鹽後物料用200～20000cm3的水溶解，得含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液；將含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液裝入透析袋中並置於蒸餾水中進行透析除鹽；透析除鹽後的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液，在真空度為0.01Mpa～0.1Mpa的條件下經減壓濃縮或常壓直接濃縮得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的濃縮液；向濃縮後的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分批加入200～4000cm3無水乙醇、丙酮或乙醇與丙酮的混合液以使存在於濃縮後的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經過濾或離心分離得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料；季銨化N，O-羧乙基殼聚糖溼物料用200～4000cm3無水乙醇、丙酮或乙醇與丙酮的混合液洗滌脫水並進行抽濾分離；洗滌脫水後的固體物料乾燥即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖產品。
2.如權利要求1所述的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的製備方法，其特徵在於所述的用季銨化試劑和羧乙基化試劑對殼聚糖進行雙重改性的操作步驟為向經過鹼化的殼聚糖原料加入20～300克氯丙酸，在20～90℃下持續攪拌2～12小時，得到羧乙基化取代度為30～300％的N，O-羧乙基殼聚糖；向羧乙基化取代度為30～300％的N，O-羧乙基殼聚糖中加入50～1000cm3質量百分比為20～90％的環氧丙基三烷基氯化銨或3-氯-2-羥丙基三烷基氯化銨水溶液和100～1000cm3質量百分比為10～50％的鹼金屬氫氧化物，在持續攪拌狀態下於20～95℃反應2～18小時，即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料；或向經過鹼化的殼聚糖原料加入50～1000cm3質量百分比為20～90％的環氧丙基三烷基氯化銨或3-氯-2-羥丙基三烷基氯化銨，在20～95℃季銨化2～15小時後得到含季銨化取代度為30～300％的殼聚糖季銨鹽物料；含殼聚糖季銨鹽的物料在100～1000cm3質量百分比為10～50％的鹼金屬氫氧化物存在下，用20～300克氯丙酸作為羧乙基化試劑，並在攪拌狀態下於20～90℃進行羧乙基化，羧乙基化2～12小時後即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料。
3.如權利要求1所述的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的製備方法，其特徵在於所述的醇溶液為甲醇或乙醇。
4.如權利要求1所述的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的製備方法，其特徵在於所述的乾燥為將洗滌脫水後的固體物料置於真空乾燥器中於30～150℃溫度下進行乾燥或置於真空冷凍乾燥器中進行冷凍乾燥。
5.如權利要求1或2所述的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的製備方法，其特徵在於所述的鹼金屬氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
6.如權利要求2所述的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的製備方法，其特徵在於所述的氯丙酸為2-氯丙酸或3-氯丙酸。
全文摘要
本發明提供了一種水溶性、荷電特性、抑菌抗菌性、吸溼保溼性、絮凝性、乳化穩定性、親水親油平衡性、金屬離子螯合性能、藥物緩釋及靶向性能、保鮮防腐性能均得到改善的季銨化N，O－羧乙基殼聚糖的製備方法。該製備方法，以100g脫乙醯度為30～90％的殼聚糖原料為基準，加入鹼金屬氫氧化物水溶液和異丙醇，鹼化後，用季銨化試劑和羧乙基化試劑對殼聚糖進行雙重改性，得季銨化N，O－羧乙基殼聚糖的混合物料，將得到的含季銨化N，O－羧乙基殼聚糖的混合物料用醇溶液洗滌除鹽，並抽濾分離；將除鹽後物料用水溶解，得含季銨化N，O－羧乙基殼聚糖的水溶液；洗滌除鹽脫水後的固體物料乾燥即得到季銨化N，O－羧乙基殼聚糖產品。
文檔編號C08B37/00GK101037486SQ20071002174
公開日2007年9月19日 申請日期2007年4月27日 優先權日2007年4月27日
發明者宋湛謙, 蔡照勝, 楊春生, 商士斌 申請人:中國林業科學研究院林產化學工業研究所