一種殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物及其製備方法
2023-11-06 04:25:52 1
專利名稱：一種殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物及其製備方法
技術領域：
本發明屬於海洋化工工程技術，具體涉及一種殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物及其製備方法。
背景技術：
隨著社會的發展，市場對抗菌藥物，包括獸藥及飼料添加劑、農藥、抗菌材料、食品保鮮劑等的需求越來越大。抗生素由於成本低、產量大、抗菌效果好等特點被廣泛應用。但是，抗生素的濫用導致耐藥微生物的產生，並且造成藥物殘留汙染環境，危害人類身體健康。因此開發綠色新型抗菌藥物成為國內外的研究熱點。殼聚糖(chitosan)亦稱幾丁聚糖，是甲殼素脫乙醯化的產物，化學名稱為聚(1，4 苷)-2-氨基-D-葡萄糖。它廣泛存在於蝦、蟹等甲殼類動物和昆蟲的外殼，真菌的細胞壁，是一種十分豐富的自然資源。殼聚糖具有無毒，可生物降解及生物相容性好等特性，在化工、農業、食品、生物工程、環境保護及化妝品方面都有廣泛的用途。殼聚糖在酸性條件下對細菌、真菌等有一定的抑制作用，但是由於其在PH中性的條件下溶解性較差，且本身的抑菌活性不強，所以使其直接作為抗菌劑的使用受到限制。因此根據不同原理對殼聚糖進行化學修飾以增強其抗菌活性成為近年來研究的熱點。許多含有陽離子的聚合物可以通過與帶負電的微生物細胞膜相結合使細胞裂解， 或與微生物細胞內的帶負電的物質如DNA、RNA等結合幹擾細胞的代謝，從而發揮殺菌、抑黴和抗病毒的作用。其中，聚六亞甲基胍(PHMG)作為環保型高分子聚合物殺菌消毒劑已經作為商品上市銷售，在工業、農業、醫用和日常生活中有著極其廣泛的用途。我們以殼聚糖作為骨架引入氨乙基，並對氨基進行不同程度的季銨化增加其正電荷，以期獲得高效的廣譜抗菌藥。目前還未見到關於殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物的報導。在殼聚糖的結構中引入氨乙基，然後進一步季銨化的新型衍生物具有廣譜、快速、高效的殺菌活性和良好的水溶性， 可用於醫藥、保健品、化妝品和農業領域。
發明內容
本發明目的在於在於提供了一種水溶性好、結構新穎、抑菌活性好的殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物及其製備方法。為實現上述目的，本發明採用的技術方案為一種殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物，殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物如式I所示，
權利要求
1. 一種殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物，其特徵在於殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物如式I 所示，
2.—種權利要求1所述的殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物的製備方法，其特徵在於將氨乙基殼聚糖溶於N-甲基吡咯烷酮中，在氫氧化鈉的催化下用碘甲烷將氨基季銨化，得殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物，即N，N，N-三甲基銨乙基殼聚糖；其中，乙基殼聚糖與N-甲基吡咯烷酮的質量體積比為1 20-100;氨乙基殼聚糖中的伯胺基與碘甲烷的摩爾比為1 3-7 ； 碘甲烷與氫氧化鈉的摩爾比為11;或將氨乙基殼聚糖在溶劑中與醛反應，繼而用硼氫化鈉還原胺化得到N取代氨乙基殼聚糖；再將N取代氨乙基殼聚糖溶於N-甲基吡咯烷酮中，在氫氧化鈉的催化下用碘甲烷將氨基季銨化，得殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物，即N，N- 二甲基-N取代銨乙基殼聚糖衍生物；其中溶劑與氨乙基殼聚糖體積質量比為100-300 1，醛與氨乙基殼聚糖摩爾比為 1 0.5-10，硼氫化鈉與醛的摩爾比為1-3 1，Ν取代氨乙基殼聚糖與N-甲基吡咯烷酮的質量體積比為1 20-100 ;Ν-取代氨乙基殼聚糖中的氨基與碘甲烷的摩爾比為1 3-7; 碘甲烷與氫氧化鈉的摩爾比為1 1。
3.權利要求2所述的殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物的製備方法，其特徵在於將上述所得殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物經過乙醇乙醚沉澱，洗滌後用NaCl溶液溶解，而後過濾，透析，濃縮凍幹。
4.權利要求3所述的殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物的製備方法，其特徵在於將上述所得殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物經過乙醇乙醚沉澱，洗滌後用NaCl溶液溶解18h，而後過濾， 在用截留分子量為IOOO-HOODa的透析袋，透析時間為M-4 !，溫度為。濃縮後在_50°C冷凍乾燥。
5.權利要求2所述的殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物的製備方法，其特徵在於所述製備 N，N，N-三甲基銨乙基殼聚糖過程中反應時間為30min-ai。
6.權利要求2所述的殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物的製備方法，其特徵在於所述氨乙基殼聚糖在溶劑中與醛反應時醛基為烷基醛或芳香醛；溶劑為水和甲醇或乙醇的混合溶劑。
7.權利要求2所述的殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物的製備方法，其特徵在於所述將氨乙基殼聚糖在溶劑中與醛反應，反應溫度20-40°C反應2- 後，用硼氫化鈉溶液還原反應 2-6h0
全文摘要
本發明屬於海洋化工工程技術，具體涉及一種殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物及其製備方法。殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物如式I所示，式I中，R1為甲基或-H；R2為-CH3、直鏈烷基、支鏈烷基或-Ar；n＝4-4000。本發明中2-氯乙胺主要與殼聚糖C2位上的-NH2和C6位上的-OH發生親電取代反應生成氨乙基殼聚糖，然後氨乙基殼聚糖上的氨基直接與碘甲烷反應生成N-三甲基季銨鹽衍生物，或與芳香醛或脂肪醛發生縮合反應生成西弗鹼，經硼氫化鈉還原後在碘甲烷作用下進行季銨化反應，得到殼聚糖氨乙基季銨鹽衍生物。所得的衍生物經紅外光譜分析表明殼聚糖與接入的基團有效地結合生成氨乙基季銨鹽衍生物。本發明在殼聚糖結構中引入氨乙基季銨鹽基團後，可增加殼聚糖正電荷水平，顯著提高殼聚糖的生物活性，如抗菌、殺菌等活性。式I
文檔編號C08B37/08GK102321195SQ201110271738
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者於華華, 劉松, 孟祥濤, 崔金會, 李克成, 李冰, 李榮鋒, 李鵬程, 秦玉坤, 邢榮娥 申請人:中國科學院海洋研究所