一種製備羧甲基殼聚糖的方法及其應用的製作方法
2023-05-10 09:08:21
專利名稱：一種製備羧甲基殼聚糖的方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製備羧甲基殼聚糖的方法及其在製備納濾膜和治療胃酸病藥物中的應用。
背景技術：
羧甲基殼聚糖是一種重要的水溶性的甲殼素衍生物，可用作化妝品保溼劑，果蔬的保鮮劑，植物生長促進劑，水處理中的絮凝劑及多種藥物輔劑。現有的製備羧甲基殼聚糖的方法大多以殼聚糖為原料，用乙醛酸法和氯乙酸法及氯乙酸和乙醛酸聯用的方法。乙醛酸法是將適量的殼聚糖溶解在10％的乙醛酸水溶液中，在60℃左右攪拌4h後得Shiff鹼，用2mol/L的NaOH溶液將PH調至6，再加入適量的氰基硼氫化鈉(NaCNBH3)，在室溫下攪拌處理4h，使Shiff鹼還原，將反應液倒入乙醇中析出白色沉澱，過濾，用無水乙醇或丙酮洗滌，在五氧化二磷存在下真空乾燥得白色粉末狀的N-羧甲基化殼聚糖產品。氯乙酸法制羧甲基殼聚糖大多以殼聚糖為原料，以異丙醇為反應介質。
美國專利(USP4619995)公開了Hayes將20g甲殼素加入200ml異丙醇在25℃下攪拌20min，然後加入56ml 16mol的NaOH溶液，加熱至80℃下保溫攪拌反應3h，待脫乙醯化反應結束後，靜置0.5h，將固體氯乙醇40.4g分5等份加入，20min內加完。將物料加熱至60℃後保溫攪拌反應3h。用冰乙酸調節PH＝7，過濾，將濾出物用500ml 70％的甲醇水溶液洗滌兩次，再用500ml無水甲醇洗滌，然後在60℃下烘乾過夜，得N，O-羧甲基殼聚糖27g。
現有的製備羧甲基殼聚糖的方法大多以殼聚糖為原料，在濃鹼溶液中鹼化，以異丙醇或正丁醇為反應介質進行羧化反應。這些方法的主要缺點在於(1)原料殼聚糖是由甲殼素在40～50％NaOH溶液中脫乙醯化，經分離、洗滌、乾燥得到的產品，而用殼聚糖製備羧甲基殼聚糖時又需要在濃鹼液中鹼化，才能進行羧化反應。這樣前後兩次浸鹼處理，不但用鹼量大，操作麻煩、中間步驟多，反應時間長，廢水排放汙染嚴重，而且經濃鹼處理後殼聚糖分子鏈降解嚴重，產品黏度大大降低；(2)異丙醇，正丁醇反應介質成本高，毒性較大。
發明內容
本發明的目的是提供一種羧甲基殼聚糖的製備方法，並把它用於製備納濾膜和治療胃酸病藥物它能克服現有羧甲基殼聚糖製備方法的上述缺點。
一種製備羧甲基殼聚糖的方法，其特徵是用甲殼素為原料，以95％乙醇為介質，一次浸入低濃度鹼，80-95℃下恆溫、攪拌回流1.5-3.0h，分3～7次加入一氯乙酸，在40℃～50℃下再攪拌回流2-4h，洗滌沉澱並乾燥，所述的甲殼素、鹼、一氯乙酸、95％乙醇最佳重量比例範圍為1∶2.5～3.5∶2～4∶16～20。
上述羧甲基殼聚糖用於製備對胃酸過多病有特殊療效的羧甲基殼聚糖鋁鹽。
上述羧甲基殼聚糖用於製備納濾膜。
本發明的優點是直接採用甲殼素為原料，用95％乙醇為反應介質，用鹼量大大減少，反應時間短，操作簡單，無濃鹼液排放，鹼和乙醇容易回收，既減少了鹼液汙染危害，也降低了生產成本，所得產品黏度高，比通常方法高出幾十到100多倍，產品質量容易控制。用羧甲基殼聚糖為原料製備的三種羧甲基殼聚糖鋁鹽CMCS-Al(OH)2、(CMCS)2-AlOH和(CMCS)3-Al均具有明顯的治療胃酸過多的功效。同時以羧甲基殼聚糖為原料與聚丙稀腈、聚碸、聚醚碸、聚乙烯醇、聚氯乙烯、尼龍-6、聚偏氟乙烯、聚乙烯超濾膜基膜複合製得的膜具有納濾膜的功效。
具體實施例方式
實施例1.
量取80～100ml 95％的乙醇倒入具塞三頸瓶中，加入12.5～17.5gNaOH和5g甲殼素，先在90℃恆溫水浴中攪拌，回流反應2h，冷卻、得到鹼性殼聚糖懸浮液。然後為防止過熱分3～5次加入10～20g一氯乙酸，加時每次間隔10min左右，在40～50℃下攪拌，回流3h，冷卻後離心分離出固體沉澱，用70～80％乙醇洗滌沉澱，直到洗滌液中無氯離子，真空乾燥得羧甲基殼聚糖粗產品。將粗產品溶於100ml去離子水中，過濾除掉不溶物，在旋轉蒸發儀中濃縮，濃縮液加95％的乙醇沉澱出白色絮狀沉澱，再用無水乙醇或丙酮徹底脫出水分，擠幹，真空乾燥。產品回收率為110～120％，樣品羧化度為1.07～1.25，其4％水溶液黏度為850～1660mpa·a。所述的甲殼素、氫氧化鈉、一氯乙酸、95％乙醇最佳重量比例範圍為1∶2.5～3.5∶2～4∶16～20。
實施例2.
將80～100L 95％的乙醇倒入帶回流裝置的夾層反應釜中，加入12.5～17.5kgNaOH和5kg甲殼素，蒸汽控溫加熱，攪拌，回流反應2h，冷卻，得鹼性殼聚糖懸浮液，然後為防止過熱5次加入10～2.kg一氯乙酸，每次間隔10min左右，在40～50℃下攪拌，回流3h，冷卻後離心分離出固體沉澱，用70～80％乙醇洗滌沉澱，直到洗滌液中無氯離子，真空乾燥得羧甲基殼聚糖粗產品。將粗產品溶於100L去離子水中，過濾除掉不溶物，在旋轉蒸發儀中濃縮，濃縮液加95％的乙醇沉澱出白色絮狀沉澱，再用無水乙醇或丙酮徹底脫出水分，擠幹，真空乾燥。產品回收率為110～120％，樣品羧化度為1.07～1.25，其4％水溶液黏度為850～1660mpa·a。
應用實施例1或2製得的羧甲基殼聚糖(CMCS)，分別將3份羧甲基殼聚糖每份0.5g(約0.002摩爾量)配成1％(重量百分數，下同)的水溶液，標號為1號、2號和3號，然後按CMCS∶ALCL3·6H2O∶NaOH摩爾量比分別為1∶2∶2，2∶1∶1和3∶1∶0的比例在室溫下將CMCS溶液，ALCL3·6H2O和NaOH三者混合，並且攪拌2h.使其充分反應後，將其倒入大量丙酮中沉澱出大量白色沉澱，抽濾分離出沉澱，用大量的75％乙醇水溶液反覆洗至無氯離子，取出沉澱在50℃下真空乾燥，分別得到CMCS-Al(OH)2、(CMCS)2-AlOH和(CMCS)3-Al三種羧甲基殼聚糖鋁鹽。在37.5℃下用其進行中和胃酸，結果表明他們均具有中和胃酸的性能。每克CMCS-Al(OH)2能中和人工胃酸(取10mlC.P濃鹽酸用蒸餾水稀釋定容於1000ml的容量瓶中配成鹽酸溶液，經標定其濃度為0.1172ml/L)109.59ml；(CMCS)2-AlOH每克能中和胃酸69.85ml；(CMCS)3-Al每克能中和胃酸41.75ml，每克CMCS能中和胃酸30.79ml。說明它們具有治療胃酸過多的功效。
以截留相對分子量為6000～10000的聚丙烯腈超濾膜用去離子水徹底清洗其表面，將其固定在平整的玻璃板上，涼至近幹，在膜四周貼一圈普通透明膠帶(寬1cm)，待用。然後取羧甲基殼聚糖3～7g溶於2％～5％的乙酸水溶液中，充分攪拌，溶解後配成3％～7％的羧甲基殼聚糖溶液，用G4砂芯漏鬥抽濾，除去不溶物，取出濾液靜置去泡後，將其小心倒入上述聚丙烯腈超濾膜表面上，用玻璃棒小心平整其表面上的溶液，使溶液均勻浸塗於聚丙烯腈超濾膜表面上，表面上多餘的溶液讓其溢出膜表面，將浸塗羧甲基殼聚糖溶液後的膜在50℃下熱處理1h，然後取出膜平行放置，再在其表面上倒入0.5％～2％的戊二醛水溶液，同樣用玻璃棒平整戊二醛溶液，多餘的讓其溢出，然後將此膜在60℃熱交聯1.5h後，用去離子水徹底清洗後在去離子水中浸泡24h，預壓後即可使用。用此膜進行脫鹽實驗發現在流量為40L/h，操作壓力為4.0Mpa時，對1000mg/L的NaCl，Na2SO4水溶液通量分別為10.4和7.1kg/m3h截流率分別為40～50％和81～90％，說明該膜具有納濾膜的功能。將聚丙烯腈超濾膜基膜換成聚碸、聚醚碸、聚乙烯醇、聚氯乙烯、尼龍-6、聚偏氟乙烯、聚乙烯超濾膜基膜以後同樣具有納濾膜的功效。
權利要求
1.一種製備羧甲基殼聚糖的方法，其特徵是用甲殼素為原料，以95％乙醇為介質，一次浸入低濃度鹼，80-95℃下恆溫、攪拌回流1.5-3.0h，分3～7次加入一氯乙酸，在40℃～50℃下再攪拌回流2-4h，洗滌沉澱並乾燥，所述的甲殼素、鹼、一氯乙酸、95％乙醇最佳重量比例範圍為1∶2∶5～3.5∶2～4∶16～20。
2.權利要求1所述的羧甲基殼聚糖用於製備對胃酸過多病有明顯療效的羧甲基殼聚糖鋁鹽。
3.權利要求1所述的羧甲基殼聚糖用於製備納濾膜。
全文摘要
一種製備羧甲基殼聚糖的方法，其特徵是用甲殼素為原料，以95％乙醇為介質，一次浸入低濃度鹼，80－95℃下恆溫、攪拌回流1.5－3.0h，分3～7次加入一氯乙酸，在40℃～50℃下再攪拌回流2－4h，洗滌沉澱並乾燥，所述的甲殼素、鹼、一氯乙酸、95％乙醇最佳重量比例範圍為1∶2.5～3.5∶2～4∶1 6～20。本發明的優點是用鹼量大大減少，反應時間短，操作簡單，無濃鹼液排放，鹼和乙醇容易回收，既減少了鹼液汙染危害，也降低了生產成本，所得產品黏度高，比用通常方法製得的高出幾十到100多倍。用羧甲基殼聚糖製備的羧甲基殼聚糖鋁鹽具有明顯的治療胃酸過多病的功效。製得的納濾膜的功效好。
文檔編號C08B37/00GK1629196SQ20041003611
公開日2005年6月22日 申請日期2004年10月20日 優先權日2004年10月20日
發明者陳國華, 劉長霞, 晉治濤, 孫明昆, 高從堦 申請人:中國海洋大學