專利名稱：季銨化n,o－羧乙基殼聚糖的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種殼聚糖衍生物的制備方法，特別涉及一種季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)殼聚糖作為產(chǎn)量?jī)H次于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(jīng)過(guò)脫乙酰化得到。由于殼聚糖具有比甲殼素更多的氨基，因而其應(yīng)用性能較之于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(zhì)中的溶解性能也較甲殼素有了明顯的提高。但由于殼聚糖分子間的氫鍵作用依然比較強(qiáng)，使得殼聚糖在單純的水中以及在堿性介質(zhì)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(jìn)一步應(yīng)用。針對(duì)殼聚糖存在的這一不足，人們提出了多種不同的可用于對(duì)殼聚糖進(jìn)行化學(xué)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(gè)方面(1)烷?；赐ㄟ^(guò)向殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中的C-6位的羥基及/或C-2位的氨基上直接引進(jìn)具有不同相對(duì)分子質(zhì)量的脂肪族或芳香族?；?，以改進(jìn)殼聚糖產(chǎn)品在有機(jī)溶劑中的溶解性能；(2)羧烷基化即通過(guò)向殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中的C-6位的羥基及/或C-2位的氨基上直接引進(jìn)不同的羧烷基，從而得到可溶于水的弱兩性殼聚糖衍生物；(3)羥烷基化即在堿性條件下，用環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和環(huán)氧氯丙烷等環(huán)氧化合物和/或鹵代醇等作為羥烷基化試劑對(duì)殼聚糖進(jìn)行化學(xué)改性以向殼聚糖分子中引進(jìn)羥烷基，從而得到親水性顯著增強(qiáng)、水溶性大為提高的殼聚糖衍生物產(chǎn)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(duì)C-6位和/或C-3位的羥基進(jìn)行硫酸酯化反應(yīng)，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(duì)殼聚糖進(jìn)行化學(xué)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)直接季銨化利用鹵代烴在堿性條件下對(duì)殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中C-2位的-NH2直接進(jìn)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(tuán)的活性季銨化試劑，在一定的條件下對(duì)殼聚糖分子結(jié)構(gòu)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(tuán)進(jìn)行改性以形成殼聚糖季銨鹽；(8)希夫堿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(jié)構(gòu)中的C-2位的氨基(-NH2)作用以形成殼聚糖希夫堿，生成的殼聚糖希夫堿再經(jīng)還原氫化、與鹵代烴反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為殼聚糖季銨鹽；(9)交聯(lián)改性以環(huán)氧氯丙烷、脂肪族二醛、芳二醛、甲醛等作為交聯(lián)劑對(duì)殼聚糖進(jìn)行化學(xué)改性，以形成能夠在不同環(huán)境中具有化學(xué)穩(wěn)定性的殼聚糖樹脂；(10)氧化改性以化學(xué)氧化劑氧化殼聚糖單元環(huán)中C-6位的羥甲基并使其轉(zhuǎn)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(guò)氧化氫或次鹵酸為氧化劑，使高分子的殼聚糖轉(zhuǎn)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(jī)酸或無(wú)機(jī)酸或殼聚糖酶作為催化劑，使殼聚糖在水介質(zhì)中或含有水的混合介質(zhì)中轉(zhuǎn)化為具有較好水溶性的低聚糖或寡聚糖，甚至于完全水解轉(zhuǎn)化為氨基葡萄糖；(13)鹽化用有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸直接與殼聚糖作用以形成相應(yīng)的殼聚糖鹽。所有這些對(duì)殼聚糖的改性方法都能夠使殼聚糖的某一方面或幾個(gè)方面性能得到了較大的改善。
對(duì)于目前而言，對(duì)殼聚糖的改性往往主要集中于采用一種方法對(duì)殼聚糖進(jìn)行化學(xué)改性，這使得經(jīng)過(guò)化學(xué)改性后所得到的殼聚糖衍生物的性能仍然比較單一，尤其是在改性后得到的殼聚糖衍生物產(chǎn)品的電性方面。在現(xiàn)有的使用于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(fù)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、形成希夫堿或席夫堿后再季銨化及用殼聚糖直接與有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸反應(yīng)形成殼聚糖的有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的鹽。在以既增加殼聚糖正電性，又增加殼聚糖負(fù)電性為目的，并用于對(duì)殼聚糖進(jìn)行化學(xué)改性以得到具有強(qiáng)兩性特征的殼聚糖衍生物產(chǎn)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(yīng)用性能為目的的方法在實(shí)際用于對(duì)殼聚糖進(jìn)行化學(xué)改性后得到的殼聚糖衍生物產(chǎn)品在應(yīng)用性能上仍有不足，如生成的具有強(qiáng)兩性特征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(shí)際應(yīng)用的要求。針對(duì)這一情況，在本發(fā)明中提出了對(duì)殼聚糖采用兩步化學(xué)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(fù)電性的羧乙基基團(tuán)，又引入能夠增加殼聚糖的荷正電性的季銨基團(tuán)，從而使殼聚糖轉(zhuǎn)化為一具有強(qiáng)兩性電學(xué)特征和適當(dāng)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(jié)構(gòu)上含有兩個(gè)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供了一種水溶性、荷電特性、抑菌抗菌性、吸濕保濕性、絮凝性、乳化穩(wěn)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-羧乙基殼聚糖的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的制備方法，其特征在于以100g脫乙酰度為30～90％的殼聚糖原料為基準(zhǔn)，加入100～1000cm3質(zhì)量百分比為10～50％的堿金屬氫氧化物水溶液和200～2000cm3異丙醇，在20～80℃堿化0.5～24小時(shí)后，用季銨化試劑和羧乙基化試劑對(duì)殼聚糖進(jìn)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(zhì)量百分比為30～90％的醇溶液200～3000cm3洗滌1～3次除鹽，并每次進(jìn)行抽濾分離；將上步所得除鹽后物料用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并置于蒸餾水中進(jìn)行透析除鹽；透析除鹽后的含季銨化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(jīng)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；濃縮后的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液用200～4000cm3無(wú)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-羧乙基殼聚糖濕物料；季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料用200～4000cm3無(wú)水乙醇、丙酮或乙醇與丙酮的混合液洗滌脫水1～3次，并每次進(jìn)行抽濾分離；洗滌脫水后的固體物料干燥即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖產(chǎn)品。
本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為通過(guò)向殼聚糖分子中引入羧乙基和不同類型的季銨基團(tuán)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(xiàn)為在這一殼聚糖衍生物的分子結(jié)構(gòu)中既包含有荷負(fù)電的羧乙基，又包含有荷正電的季銨基團(tuán)，整個(gè)分子呈現(xiàn)出明顯的強(qiáng)兩性電學(xué)特征，且整個(gè)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(diǎn)，并且這一等電點(diǎn)隨羧乙基和季銨基團(tuán)數(shù)量和比例的不同可以呈現(xiàn)出不同的值。同時(shí)隨著分子中季銨基團(tuán)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(chǔ)上有了進(jìn)一步增加；另外由于季銨化N，O-羧乙基殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中的羧乙基和季銨基團(tuán)都有很強(qiáng)的親水性能，這使得季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的吸濕、保濕性能顯著提高。季銨化N，O-羧乙基殼聚糖與羧甲基殼聚糖的季銨化產(chǎn)物相類似，都是屬于兩性殼聚糖衍生物，在它們的分子結(jié)構(gòu)中由于存在帶有不同電性的基團(tuán)，使其對(duì)金屬離子以及其它帶電性膠粒或離子的絮凝性能更為優(yōu)越，對(duì)中性分子也具有非常強(qiáng)的極化能力，因而適用范圍也更加廣泛；同時(shí)由于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(yōu)于羧甲基殼聚糖的季銨化產(chǎn)物或殼聚糖季銨鹽的羧甲基化產(chǎn)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(chǎn)物一樣，由于不但保持了天然多糖類高分子化合物的結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)又具有了類似于兩性表面活性劑的結(jié)構(gòu)以及更強(qiáng)的電性特征，使其具有特別的乳化穩(wěn)定特性。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1)100克脫乙酰度為30％～100％的殼聚糖產(chǎn)品，用100～1000cm3的質(zhì)量百分比為10％～50％的氫氧化鈉和/或氫氧化鉀水溶液，在200～2000cm3的異丙醇中于20～80℃下進(jìn)行堿化，堿化時(shí)間為0.5～24小時(shí)；(2)堿化后的物料用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(tài)下于20～90℃的條件下進(jìn)行羧乙基化，堿化后的物料經(jīng)2～12小時(shí)的羧乙基化后得到羧乙基化取代度為30～300％的N，O-羧乙基殼聚糖；或者堿化后的物料用50～1000cm3的質(zhì)量百分比為20～90％的環(huán)氧丙基三烷基氯化銨和/或50～1000cm3的質(zhì)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(tài)于20-95℃下進(jìn)行季銨化，堿化后的物料經(jīng)季銨化2～18小時(shí)后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(zhì)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(zhì)量百分比為20～90％的環(huán)氧丙基三烷基氯化銨水溶液和/或50～1000cm3的質(zhì)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(xù)攪拌狀態(tài)下于20～95℃下進(jìn)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(jīng)季銨化2～18小時(shí)后即得到含季銨化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(zhì)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，并在攪拌狀態(tài)下于20～90℃進(jìn)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(jīng)羧乙基化2～12小時(shí)后即得到含季銨化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(zhì)量百分比為30～90％的甲醇水溶液和/或質(zhì)量百分比為30～90％乙醇水溶液200～3000cm3洗滌除鹽1～3次，并每次進(jìn)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并置于蒸餾水中進(jìn)行透析除鹽；(7)對(duì)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(jìn)行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮后的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入200～4000cm3無(wú)水乙醇和/或200～4000cm3丙酮以使存在于濃縮后的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經(jīng)過(guò)濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料；(9)過(guò)濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料用200～2000cm3無(wú)水乙醇和/或200～2000cm3丙酮洗滌脫水1～3次，并每次進(jìn)行抽濾分離；(10)將洗滌脫水后的固體物料置于真空干燥器中于30～150℃溫度下進(jìn)行干燥或置于真空冷凍干燥器中進(jìn)行冷凍干燥，至物料中水的質(zhì)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(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的發(fā)明。
實(shí)施例2(1)100克脫乙酰度為100％的殼聚糖產(chǎn)品，用1000cm3的質(zhì)量百分比為50％的氫氧化鉀水溶液，在2000cm3的異丙醇中于80℃下進(jìn)行堿化，堿化時(shí)間為24小時(shí)；(2)堿化后的物料用300克3-氯丙酸作為羧乙基化試劑，在攪拌狀態(tài)下于90℃的條件下進(jìn)行羧乙基化，堿化后的物料經(jīng)12小時(shí)的羧乙基化后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(zhì)量百分比為50％的氫氧化鉀水溶液存在下，用1000cm3質(zhì)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(xù)攪拌狀態(tài)下于95℃下進(jìn)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(jīng)季銨化18小時(shí)后即得到含季銨化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(zhì)量百分比為90％的乙醇水溶液3000cm3洗滌除鹽1～3次，并每次進(jìn)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并置于蒸餾水中進(jìn)行透析除鹽；(7)對(duì)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(jìn)行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮后的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入4000cm3丙酮以使存在于濃縮后的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經(jīng)過(guò)濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料；(9)過(guò)濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料用2000cm3丙酮洗滌脫水1～3次，并每次進(jìn)行抽濾分離；(10)將洗滌脫水后的固體物料置于真空干燥器中于30～150℃溫度下進(jìn)行干燥，至物料中水的質(zhì)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(chǎn)品。
實(shí)施例3(1)100克脫乙酰度為30％的殼聚糖產(chǎn)品，用100cm3的質(zhì)量百分比為10％的氫氧化鈉水溶液，在200cm3的異丙醇中于20℃下進(jìn)行堿化，堿化時(shí)間為0.5小時(shí)；(2)堿化后的物料用20克2-氯丙酸作為羧乙基化試劑，在攪拌狀態(tài)下于20℃的條件下進(jìn)行羧乙基化，堿化后的物料經(jīng)2小時(shí)的羧乙基化后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(zhì)量百分比為10％的氫氧化鈉水溶液存在下，用50cm3質(zhì)量百分比為20％的環(huán)氧丙基三烷基氯化銨水溶液為季銨化試劑，在持續(xù)攪拌狀態(tài)下于20℃下進(jìn)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(jīng)季銨化2小時(shí)后即得到含季銨化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(zhì)量百分比為30％的甲醇水溶液200cm3洗滌除鹽1～3次，并每次進(jìn)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并置于蒸餾水中進(jìn)行透析除鹽；(7)對(duì)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(jìn)行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮后的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入200cm3無(wú)水乙醇以使存在于濃縮后的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經(jīng)過(guò)濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料；(9)過(guò)濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料用200cm3無(wú)水乙醇洗滌脫水1～3次，并每次進(jìn)行抽濾分離；(10)將洗滌脫水后的固體物料置于真空冷凍干燥器中進(jìn)行冷凍干燥，至物料中水的質(zhì)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(chǎn)品。
實(shí)施例4(1)100克脫乙酰度為80％的殼聚糖產(chǎn)品，用800cm3的質(zhì)量百分比為30％的氫氧化鈉水溶液，在1000cm3的異丙醇中于60℃下進(jìn)行堿化，堿化時(shí)間為4小時(shí)；(2)堿化后的物料用800cm3的質(zhì)量百分比為90％的環(huán)氧丙基三烷基氯化銨水溶液作為季銨化試劑，在攪拌狀態(tài)于95℃下進(jìn)行季銨化，堿化后的物料經(jīng)季銨化18小時(shí)后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(zhì)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，并在攪拌狀態(tài)下于90℃進(jìn)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(jīng)羧乙基化12小時(shí)后即得到含季銨化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(zhì)量百分比為90％的甲醇水溶液3000cm3洗滌除鹽1～3次，并每次進(jìn)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并置于蒸餾水中進(jìn)行透析除鹽；(7)對(duì)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(jìn)行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮后的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入4000cm3無(wú)水乙醇以使存在于濃縮后的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經(jīng)過(guò)濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料；(9)過(guò)濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料用2000cm3無(wú)水乙醇洗滌脫水1～3次，并每次進(jìn)行抽濾分離；(10)將洗滌脫水后的固體物料置于真空干燥器中于30～150℃溫度下進(jìn)行干燥，至物料中水的質(zhì)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(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的發(fā)明。
實(shí)施例5(1)100克脫乙酰度為70％的殼聚糖產(chǎn)品，用600cm3的質(zhì)量百分比為30％的氫氧化鈉水溶液，在1000cm3的異丙醇中于60℃下進(jìn)行堿化，堿化時(shí)間為5小時(shí)；(2)堿化后的物料用100克2-氯丙酸作為羧乙基化試劑，在攪拌狀態(tài)下于90℃的條件下進(jìn)行羧乙基化，堿化后的物料經(jīng)10小時(shí)的羧乙基化后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(zhì)量百分比為10％的氫氧化鈉水溶液存在下，用500cm3質(zhì)量百分比為60％的環(huán)氧丙基三烷基氯化銨水溶液為季銨化試劑，在持續(xù)攪拌狀態(tài)下于80℃下進(jìn)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(jīng)季銨化2～18小時(shí)后即得到含季銨化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(zhì)量百分比為70％的甲醇水溶液或質(zhì)量百分比為70％乙醇水溶液1200cm3洗滌除鹽1～3次，并每次進(jìn)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并置于蒸餾水中進(jìn)行透析除鹽；(7)對(duì)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(jìn)行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮后的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入1200cm3無(wú)水乙醇或1200cm3丙酮以使存在于濃縮后的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經(jīng)過(guò)濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料；(9)過(guò)濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料用1200cm3無(wú)水乙醇或1500cm3丙酮洗滌脫水1～3次，并每次進(jìn)行抽濾分離；(10)將洗滌脫水后的固體物料置于真空干燥器中于120℃溫度下進(jìn)行干燥或置于真空冷凍干燥器中進(jìn)行冷凍干燥，至物料中水的質(zhì)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(chǎn)品。
實(shí)施例6(1)100克脫乙酰度為30％的殼聚糖產(chǎn)品，用600cm3的質(zhì)量百分比為50％的氫氧化鉀水溶液，在500cm3的異丙醇中于40℃下進(jìn)行堿化，堿化時(shí)間為15小時(shí)；(2)堿化后的物料用100克3-氯丙酸作為羧乙基化試劑，在攪拌狀態(tài)下于70℃的條件下進(jìn)行羧乙基化，堿化后的物料經(jīng)10小時(shí)的羧乙基化后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(zhì)量百分比為10％的氫氧化鉀水溶液存在下，用300cm3質(zhì)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(xù)攪拌狀態(tài)下于40℃下進(jìn)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(jīng)季銨化2～18小時(shí)后即得到含季銨化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(zhì)量百分比為70％的甲醇水溶液或質(zhì)量百分比為70％乙醇水溶液1200cm3洗滌除鹽1～3次，并每次進(jìn)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并置于蒸餾水中進(jìn)行透析除鹽；(7)對(duì)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(jìn)行減壓濃縮或在常壓直接濃縮；(8)向濃縮后的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分2～5次分批加入1200cm3無(wú)水乙醇或1200cm3丙酮以使存在于濃縮后的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經(jīng)過(guò)濾或離心分離即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料；(9)過(guò)濾分離得到的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料用1200cm3無(wú)水乙醇或1500cm3丙酮洗滌脫水1～3次，并每次進(jìn)行抽濾分離；(10)將洗滌脫水后的固體物料置于真空干燥器中于120℃溫度下進(jìn)行干燥或置于真空冷凍干燥器中進(jìn)行冷凍干燥，至物料中水的質(zhì)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(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的制備方法，其特征在于以100g脫乙酰度為30～90％的殼聚糖原料為基準(zhǔn)，加入100～1000cm3質(zhì)量百分比為10～50％的堿金屬氫氧化物水溶液和200～2000cm3異丙醇，在20～80℃堿化0.5～24小時(shí)后，用季銨化試劑和羧乙基化試劑對(duì)殼聚糖進(jìn)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(zhì)量百分比為30～90％的醇溶液200～3000cm3洗滌1～3次除鹽，并每次進(jìn)行抽濾分離；將上步所得除鹽后物料用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并置于蒸餾水中進(jìn)行透析除鹽；透析除鹽后的含季銨化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(jīng)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；向濃縮后的含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的水溶液中分批加入200～4000cm3無(wú)水乙醇、丙酮或乙醇與丙酮的混合液以使存在于濃縮后的水溶液中的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖殼聚糖沉析，再經(jīng)過(guò)濾或離心分離得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料；季銨化N，O-羧乙基殼聚糖濕物料用200～4000cm3無(wú)水乙醇、丙酮或乙醇與丙酮的混合液洗滌脫水并進(jìn)行抽濾分離；洗滌脫水后的固體物料干燥即得到季銨化N，O-羧乙基殼聚糖產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的制備方法，其特征在于所述的用季銨化試劑和羧乙基化試劑對(duì)殼聚糖進(jìn)行雙重改性的操作步驟為向經(jīng)過(guò)堿化的殼聚糖原料加入20～300克氯丙酸，在20～90℃下持續(xù)攪拌2～12小時(shí)，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(zhì)量百分比為20～90％的環(huán)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(zhì)量百分比為10～50％的堿金屬氫氧化物，在持續(xù)攪拌狀態(tài)下于20～95℃反應(yīng)2～18小時(shí)，即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料；或向經(jīng)過(guò)堿化的殼聚糖原料加入50～1000cm3質(zhì)量百分比為20～90％的環(huán)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(shí)后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(zhì)量百分比為10～50％的堿金屬氫氧化物存在下，用20～300克氯丙酸作為羧乙基化試劑，并在攪拌狀態(tài)下于20～90℃進(jìn)行羧乙基化，羧乙基化2～12小時(shí)后即得到含季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的混合物料。
3.如權(quán)利要求1所述的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的制備方法，其特征在于所述的醇溶液為甲醇或乙醇。
4.如權(quán)利要求1所述的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的制備方法，其特征在于所述的干燥為將洗滌脫水后的固體物料置于真空干燥器中于30～150℃溫度下進(jìn)行干燥或置于真空冷凍干燥器中進(jìn)行冷凍干燥。
5.如權(quán)利要求1或2所述的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的制備方法，其特征在于所述的堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
6.如權(quán)利要求2所述的季銨化N，O-羧乙基殼聚糖的制備方法，其特征在于所述的氯丙酸為2-氯丙酸或3-氯丙酸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水溶性、荷電特性、抑菌抗菌性、吸濕保濕性、絮凝性、乳化穩(wěn)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－羧乙基殼聚糖的制備方法。該制備方法，以100g脫乙酰度為30～90％的殼聚糖原料為基準(zhǔn)，加入堿金屬氫氧化物水溶液和異丙醇，堿化后，用季銨化試劑和羧乙基化試劑對(duì)殼聚糖進(jìn)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，并抽濾分離；將除鹽后物料用水溶解，得含季銨化N，O－羧乙基殼聚糖的水溶液；洗滌除鹽脫水后的固體物料干燥即得到季銨化N，O－羧乙基殼聚糖產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08B37/00GK101037486SQ20071002174
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者宋湛謙, 蔡照勝, 楊春生, 商士斌 申請(qǐng)人:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所