專利名稱：一種高取代度淀粉硫酸酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及一種高取代度淀粉硫酸酯的制備方法，屬于精細功能高分子材 料的合成領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多糖硫酸酯是一種具有抗HIV活性，抗腫瘤和抗病毒活性，還具有抗凝血作用 及抑制胃蛋白酶作用的糖衍生化物質(zhì)，在生物醫(yī)藥和醫(yī)用材料領(lǐng)域具有很高研究價值和 廣泛應用前景。淀粉硫酸酯是淀粉經(jīng)硫酸酯化的產(chǎn)物，通過硫酸酯化反應可以獲得適當分子量 的多糖硫酸酯，也可以獲得具有表面活性的大分子淀粉硫酸酯。淀粉硫酸酯也是重要的淀粉衍生物，目前淀粉硫酸酯從理化性質(zhì)和生產(chǎn)成本上 尚不具有商業(yè)競爭力，但是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，具有生物活性的淀粉硫酸酯合成具有極高 的產(chǎn)品附加值，淀粉硫酸酯是最具有產(chǎn)業(yè)化前景的多糖硫酸酯之一。通常的淀粉硫酸酯酯化技術(shù)采用濃硫酸或者氯磺酸作為酯化劑，都存在強腐蝕 性或劇毒，對反應設(shè)備和操作的要求較高，后處理難度大，規(guī)?；瘧玫碾y度極大，而 且制得的淀粉硫酸酯取代度普遍不高，例如在CN1911852A中，以劇毒氯磺酸為酯化劑 在氯代烴溶劑中采用半干法得到取代度最大0.12的淀粉硫酸酯，而在CN101284878A中 采用濃硫酸低溫-10 0°C反應，盡管獲得了取代度最高為0.6的淀粉硫酸酯，但整個過 程需要低溫完成，能耗高，設(shè)備腐蝕嚴重，處理過程較為苛刻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有淀粉硫酸酯制備方法的不足，提供一種操作方便有 效，易于過程控制的高純高取代度淀粉硫酸酯的制備方法。本發(fā)明是采用下述方案實施一種高取代度淀粉硫酸酯的制備方法，是采用固 體三氧化硫吡啶作為酯化劑，非質(zhì)子極性溶劑二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑，對淀粉進行 酯化，其中三氧化硫吡啶與淀粉的質(zhì)量比為1 1 5 1，得到取代度為0.2 0.9的高 取代度淀粉硫酸酯。該制備方法包括以下步驟(1)將淀粉進行預干處理，得到干淀粉；再將干淀粉與相當于干淀粉質(zhì)量3 5 倍的DMF混合，攪拌分散；(2)在上述混合物中加入相當于干淀粉質(zhì)量1 5倍的三氧化硫吡啶粉末，在惰 性氣體保護下，于25 95°C反應2 24小時，其中，當反應體系粘度增加速度加快時， 適時加入醇作為分散劑，以避免產(chǎn)物團聚；(3)反應結(jié)束后，提純，得到高取代度淀粉硫酸酯。在上述制備方法中，其中步驟(1)中所述的淀粉優(yōu)選玉米淀粉、小麥淀粉、大米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉或豆類淀粉中的至少一種；步驟(1)中所述預干溫度在105 130°C，優(yōu)選為105°C干燥4h ；步驟(1)中所述攪拌分散的條件優(yōu)選為溫度為25 60°C，攪拌速度為45rpm ；步驟(2)中采用惰性氣體為保護性氣體，優(yōu)選氮氣；步驟(2)中所述的醇為乙醇、正丙醇、異丙醇或正丁醇中的至少一種，優(yōu)選乙 醇和異丙醇；步驟(2)中所述醇的用量優(yōu)選為相當于干淀粉質(zhì)量的1/10 4倍；步驟(3)中所述的提純優(yōu)選包括以下步驟進行待體系冷卻，從三口瓶中傾倒 出混合液，進行抽濾，取濾餅，用無水乙醇清洗，然后用堿性乙醇溶液對產(chǎn)物進行洗滌 抽濾，至產(chǎn)物的pH值為中性，完成凈化過程，得到高取代度淀粉硫酸酯；其中所述的堿性乙醇溶液，為氫氧化鈉與95%乙醇(v/v，以下同)的混合溶 液，優(yōu)選為氫氧化鈉在堿性乙醇溶液中的濃度為0.5 l.Omol/L。步驟(3)中所述的提純還包含以下步驟使用體積百分比78%乙醇(v/v，以下 同)在索氏抽提器中抽提前述得到的高取代度淀粉硫酸酯4小時，經(jīng)冷凍干燥，獲得高純 度、高取代度狀淀粉硫酸酯，用于定量測試。取代度的測定采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶 燃燒法)，測定獲得的高純淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知取代度數(shù)值， 為 0.2 0.9。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果本發(fā)明的制備方法采用非均相反應，使用三氧化硫吡啶作為磺化試劑，DMF為 溶劑和分散劑，通過磺化反應，獲得取代度在0.2 0.9的淀粉硫酸酯。該制備方法是用 固體三氧化硫吡啶作為磺化劑，反應操作方便，易于控制，磺化反應程度較高，而且避 免了強酸性液體對設(shè)備的腐蝕，所采用溶劑便于回收再用，較好地避免對環(huán)境的危害。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于 此。實施例1(1)取玉米淀粉，于105°C烘箱中預烘4小時；(2)稱取IOOg按步驟(1)處理的玉米淀粉，置入反應釜中，加入500gDMF， 40°C溫度下，以45rpm恒速攪拌4小時，加入150g三氧化硫吡啶粉末，同時通入干燥的 氮氣，升溫至90°C恒溫反應6小時后，再加入IOg異丙醇，2小時后結(jié)束；(3)反應結(jié)束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅， 用無水乙醇清洗、抽濾3次，再用0.5mol/L的堿性乙醇溶液(氫氧化鈉溶解在體積百分比 95%乙醇溶液中制備得到，以下實施例同)洗滌抽濾至產(chǎn)物pH值為中性，再用95% (ν/ ν)乙醇溶液反復抽濾3次，獲得高取代度淀粉硫酸酯。使用78% (ν/ν)乙醇溶液在索氏抽提器中抽提高取代度淀粉硫酸酯4小時，經(jīng)冷 凍干燥得到淡黃色高純度的高取代度淀粉硫酸酯。采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶燃燒法)，測定獲得的高純度的高取代度淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知本實施例制備的 高取代度淀粉硫酸酯的取代度為0.7。實施例2(1)取木薯淀粉，于105°C烘箱中預烘4小時；(2)稱取50g按步驟(1)處理的玉米淀粉，置入三口瓶中，加入200gDMF，60°C 溫度下，以45rpm恒速攪拌6小時，加入250g三氧化硫吡啶粉末，同時通入干燥的氮 氣，升溫至95°C恒溫反應12小時后，再加入IOg異丙醇，2小時后結(jié)束；(3)反應結(jié)束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅， 用無水乙醇清洗、抽濾3次，再用0.8mol/L的堿性乙醇溶液，洗滌抽濾至產(chǎn)物pH值為中 性，再用95%乙醇溶液反復抽濾3次，獲得高取代度淀粉硫酸酯。使用78% (ν/ν)乙醇溶液在索氏抽提器中抽提高取代度淀粉硫酸酯4小時，經(jīng)冷 凍干燥得到淡黃色高純度的高取代度淀粉硫酸酯。采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶燃燒法)，測定獲 得的高純度的高取代度淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知本實施例制備的 高取代度淀粉硫酸酯的取代度為0.9。實施例3(1)取小麥淀粉，于105°C烘箱中預烘4小時；(2)稱取50g按步驟(1)處理的玉米淀粉，置入三口瓶中，加入150gDMF，60°C 溫度下，以45rpm恒速攪拌6小時，加入250g三氧化硫吡啶粉末，同時通入干燥的氮 氣，繼續(xù)恒溫反應12小時后，再加入200g乙醇，2小時后結(jié)束；(3)反應結(jié)束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅， 用無水乙醇清洗、抽濾3次，再用0.5mol/L的堿性乙醇溶液，洗滌抽濾至產(chǎn)物pH值為中 性，再用95%乙醇溶液反復抽濾3次，獲得高取代度淀粉硫酸酯。使用78% (ν/ν)乙醇溶液在索氏抽提器中抽提高取代度淀粉硫酸酯4小時，經(jīng)冷 凍干燥得到淡黃色高純度的高取代度淀粉硫酸酯。采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶燃燒法)，測定獲 得的高純度的高取代度淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知本實施例制備的 高取代度淀粉硫酸酯的取代度為0.5。實施例4(1)取馬鈴薯淀粉，于105°C烘箱中預烘4小時；(2)稱取IOOg按步驟(1)處理的玉米淀粉，置入三口瓶中，加入300gDMF，于 室溫25°C下，以45rpm攪拌0.5小時，通氮氣并加入IOOg三氧化硫吡啶，繼續(xù)反應12小 時后，再加入200g乙醇，1小時后結(jié)束；(3)反應結(jié)束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅， 用無水乙醇清洗、抽濾3次，再用0.5mol/L的堿性乙醇溶液，洗滌抽濾至產(chǎn)物pH值為中 性，再用95%乙醇溶液反復抽濾3次，獲得高取代度淀粉硫酸酯。使用78% (ν/ν)乙醇溶液在索氏抽提器中抽提高取代度淀粉硫酸酯4小時，經(jīng)冷 凍干燥得到淡黃色高純度的高取代度淀粉硫酸酯。采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶燃燒法)，測定獲得的高純度的高取代度淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知本實施例制備的 高取代度淀粉硫酸酯的取代度為0.4。實施例5(1)取木薯淀粉，于105°C烘箱中預烘4小時；(2)稱取IOOg按步驟(1)處理的玉米淀粉，置入三口瓶中，加入300gDMF，于 45°C下，以45rpm攪拌1小時，通氮氣并加入IOOg三氧化硫吡啶及200g乙醇，繼續(xù)反應 4小時結(jié)束；(3)反應結(jié)束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅， 用無水乙醇清洗、抽濾3次，再用l.Omol/L的堿性乙醇溶液，洗滌抽濾至產(chǎn)物pH值為中 性，再用95%乙醇溶液反復抽濾3次，獲得高取代度淀粉硫酸酯。使用78% (ν/ν)乙醇溶液在索氏抽提器中抽提高取代度淀粉硫酸酯4小時，經(jīng)冷 凍干燥得到淡黃色高純度的高取代度淀粉硫酸酯。采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶燃燒法)，測定獲 得的高純度的高取代度淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知本實施例制備的 高取代度淀粉硫酸酯的取代度為0.2。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例 的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組 合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高取代度淀粉硫酸酯的制備方法，其特征在于該制備方法采用三氧化硫吡 啶作為酯化劑，二甲基甲酰胺為溶劑，對淀粉進行酯化，其中三氧化硫吡啶與淀粉的質(zhì) 量比為1 1 5 1，得到取代度為0.2 0.9的高取代度淀粉硫酸酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟(1)將淀粉進行預干處理，得到干淀粉；再將干淀粉與相當于干淀粉質(zhì)量3 5倍的 DMF混合，攪拌分散；(2)在上述混合物中加入相當于干淀粉質(zhì)量1 5倍的三氧化硫吡啶粉末，在惰性氣 體保護下，于25 95°C反應2 24小時，其中，當反應體系粘度增加速度加快時，適時 加入醇作為分散劑，避免產(chǎn)物團聚；(3)反應結(jié)束后，提純，得到高取代度淀粉硫酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的淀粉為玉米 淀粉、小麥淀粉、大米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉或豆類淀粉中的至少一 種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述預干的條件為于 105°C干燥 4h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述攪拌分散的條件5 為溫度為25 60°C，攪拌速度為45rpm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的惰性氣體為氮氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的醇為乙醇、正丙 醇、異丙醇或正丁醇中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述醇的體積用量8為 相當于干淀粉質(zhì)量的1/10 4倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的提純包括以下步 驟進行反應結(jié)束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅，用 無水乙醇清洗、抽濾3次，再用0.5mol/L的堿性乙醇溶液，洗滌抽濾至產(chǎn)物pH值為中 性，再用體積百分比95%乙醇溶液反復抽濾3次，得到高取代度淀粉硫酸酯；其中所述 的堿性乙醇溶液為氫氧化鈉溶解于體積百分比95%的乙醇溶液得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于所述的提純還包含以下步驟使 用體積百分比78%乙醇溶液在索氏抽提器中，抽提權(quán)利要求9得到的高取代度淀粉硫酸 酯4小時，經(jīng)冷凍干燥，獲得高純度、高取代度淀粉硫酸酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高取代度淀粉硫酸酯的制備方法。本發(fā)明所述的制備方法為通過采用三氧化硫吡啶作為酯化劑，使用二甲基甲酰胺為溶劑，對淀粉進行酯化，其中三氧化硫吡啶與淀粉的質(zhì)量比為1∶1～5∶1，得到取代度為0.2～0.9的高取代度淀粉硫酸酯。該制備方法用固體三氧化硫吡啶作為磺化劑，反應操作方便，易于控制，磺化反應程度較高，而且避免了強酸性液體對設(shè)備的腐蝕，所采用溶劑便于回收再用，較好地避免對環(huán)境的危害。
文檔編號C08B31/02GK102010474SQ20101053825
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者侯成敏, 李建, 陳文寧, 陳玉放 申請人:中科院廣州化學有限公司