一種以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法
2023-06-07 05:17:21 1
一種以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法
【專利摘要】本發明涉及一種對甲殼素進行磷酸化修飾的方法，包括以下步驟：1）Eaton試劑的配製：在乾燥狀態下稱取五氧化二磷加入燒瓶中，不斷攪拌下與甲基磺酸混合溶解1-2小時；2）反應：將乾燥後的甲殼素粉碎，取通過篩孔的組份，在氮氣的保護下，將甲殼素乾粉溶解到Eaton試劑中，攪拌反應；3）分離：向反應體系添加乙醚沉澱、離心後，洗滌沉澱；然後用去離子水溶解沉澱；濁液透析後真空濃縮，濃縮液冷凍乾燥得產物。本發明具有以下的優點：1、方法簡單易操作、產率高、環境友好，適用於工業化生產。2、所得產物取代度高。3、本發明對甲殼素進行磷酸化修飾，溶解性增強後有利於生物體吸收，表現出新的生理生化活性。
【專利說明】一種以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於生物化工領域，具體涉及一種對甲殼素進行磷酸化修飾使其在水中可溶的製備方法。
【背景技術】
[0002]甲殼素(Chitin)又名幾丁質、聚乙醯氨基葡萄糖，化學名為(1，4)-2-乙醯氨基-2-脫氧-β -D-葡聚糖，是以β -1, 4糖苷鍵相連的線性生物高分子，可從甲殼動物外殼和真菌細胞壁中提取，是僅次於纖維素的第二大可再生天然生物高分子。但甲殼素由於分子內及分子間的氫鍵作用難溶於普通溶劑，這很大程度上限制了甲殼素的進一步推廣應用。為了增加其水溶性，通常對甲殼素脫乙醯製備得到殼聚糖。殼聚糖在酸性條件下才能溶解，限制了其應用範圍。且在脫乙醯的過程中，殘餘的濃鹼會對環境產生較大的汙染。
[0003]磷是人體的重要元素成分，在眾多的生命活動中具有極其重要的作用。目前，生命過程中還沒有發現不含磷的生命體。磷之所以是生命過程中的重要元素，是因為絕大多數酶的催化反應都是以它們的磷酸化和去磷酸化來調控的。生物體所需的基本儲存單元ATP參與了生命化學過程中的幾乎每一個反應，新陳代謝過程常以含磷衍生物為中間體而進行。生物體內的遺傳物質DNA和RNA的核苷之間是通過磷酸二酯鍵連接的。甲殼素是一種新興的生物功能材料，其已經應用於骨質替代、組織工程以及基因和藥物載體等與生命科學及醫學息息相關的領域。近年來，研究人員逐步意識到將磷結合到甲殼素結構上所形成的衍生物在生命科學以及醫學方面的某些特殊的應用價值。這也可能是磷酸化改性方法區別於其它改性修飾方法的獨到之處。尤其是磷酸化後的水溶性甲殼素在骨整合以及組織工程等方面的應用已取得了突破性的進展，這是其它水溶性甲殼素衍生物所望塵莫及的。
[0004]我國每年新增大 量的蝦蟹殼等廢棄物，不僅嚴重汙染了環境，同時也造成了極大的資源浪費。甲殼素與人體的組織器官及細胞有良好的生物相容性。但是由於甲殼素在多數溶劑中不溶以及其他一些結構方面的因素仍然限制著其廣泛應用。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種操作簡單、產率高、環境汙染小、應用廣泛的甲殼素磷酸化衍生物的製備方法。在反應中，甲基磺酸不僅是甲殼素的良好溶劑，也是該磷酸化反應的有效催化劑。該方法不僅效率高，而且還能得到取代度較高的產物。
[0006]為實現上述目的，本發明採用的技術方案為:一種以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特徵在於包括以下步驟:
[0007]I) Eaton試劑的配製:甲基磺酸置於燒瓶中；在乾燥狀態下稱取五氧化二磷加入燒瓶中，不斷攪拌下與甲基磺酸混合溶解1-2小時；甲基磺酸與五氧化二磷的質量比為8:1-14:1 ；
[0008]2)反應:將乾燥後的甲殼素粉碎，過60-100目篩，取通過篩孔的組份，在氮氣的保護下，將甲殼素乾粉溶解到Eaton試劑中，0-5°C持續攪拌反應；甲殼素乾粉與Eaton試劑的質量比為1:6-1:18;
[0009]3)分離:向反應體系添加乙醚沉澱、離心後，再依次用丙酮和甲醇洗滌沉澱；然後用去離子水溶解沉澱；濁液透析後真空濃縮，濃縮液冷凍乾燥得產物。
[0010]按上述方案，步驟I)所述燒瓶為帶氯化鈣乾燥管的燒瓶。
[0011]按上述方案，步驟2)在氮氣的保護下，持續攪拌反應時間為2-3小時。
[0012]按上述方案，步驟2)反應過程中可以通過在反應體系中添加五氧化二磷來提高最終產物的取代度，五氧化二磷添加質量為甲殼素乾粉的0.2-0.6倍。
[0013]按上述方案，步驟3)透析過程採用透析袋的截留分子量為3500-8000。
[0014]磷酸化甲殼素取代度的測定:使用硫酸-硝酸混合物消化破壞有機物質，並將磷酸鹽轉化為正磷酸鹽。在酸性條件下，正磷酸鹽與鑰酸銨反應生成的磷鑰酸銨通過還原劑作用，形成「鑰藍」，用分光光度計測定藍色在825nm波長的吸光值。從標準曲線上讀取相應磷含量。磷酸根的取代度(Degree of substitution, DS)定義為每個乙醯氨基葡萄糖單元中所含的磷酸根的數目，計算公式如下:
【權利要求】
1.一種以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)Eaton試劑的配製:甲基磺酸置於燒瓶中；在乾燥狀態下稱取五氧化二磷加入燒瓶中，不斷攪拌下與甲基磺酸混合溶解1-2小時；甲基磺酸與五氧化二磷的質量比為8:1-14:1 ； 2)反應:將乾燥後的甲殼素粉碎，過60-100目篩，取通過篩孔的組份，在氮氣的保護下，將甲殼素乾粉溶解到Eaton試劑中，0-5°C持續攪拌反應；甲殼素乾粉與Eaton試劑的質量比為1:6-1:18; 3)分離:向反應體系添加乙醚沉澱、離心後，再依次用丙酮和甲醇洗滌沉澱；然後用去離子水溶解沉澱；濁液透析後真空濃縮，濃縮液冷凍乾燥得產物。
2.按照權利要求1所述的以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特徵在於:步驟I)所述燒瓶為帶氯化鈣乾燥管的燒瓶。
3.按照權利要求1所述的以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特徵在於:步驟2)在氮氣的保護下，持續攪拌反應時間為2-3小時。
4.按照權利要求1所述的以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特徵在於:步驟2)反應過程中可以通過在反應體系中添加五氧化二磷來提高最終產物的取代度，五氧化二磷添加質量為甲殼素乾粉的0.2-0.6倍。
5.按照權利要求1所述的以甲基磺酸`為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特徵在於:步驟3)透析過程採用透析袋的截留分子量為3500-8000。
6.按照權利要求1所述的以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特徵在於:採用磷鑰藍分光光度法測定產物的磷含量，換算成磷酸化甲殼素的取代度。
【文檔編號】C08B37/08GK103709268SQ201310692000
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】魏凌雲, 王建華, 杜昱光 申請人:武漢工程大學