專利名稱：一種天然生物材料丙烯酸酯類衍生物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種殼聚糖衍生物即一種天然生物材料丙烯酸酯類衍生物，同時提供其制備方法。甲殼素在自然界中分布極廣，主要存在于甲殼動物外殼、植物及真菌類細(xì)胞壁中， 自然界每年生物合成量約為100億噸，是地球生物再生資源中纖維素之后的第二大生物合成資源，亦是地球上數(shù)量最多的含氮天然有機(jī)化合物。殼聚糖是甲殼素脫去大部分乙?；蟮漠a(chǎn)物，是甲殼素最為重要的衍生物。殼聚糖已經(jīng)在醫(yī)藥、功能材料、食品工業(yè)、紡織、化妝品、日用化學(xué)品、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、日用化學(xué)品及生命科學(xué)等領(lǐng)域形成新的研究熱點。近些年來，殼聚糖在臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)用生物材料和組織工程材料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外研究者已對甲殼素和殼聚糖進(jìn)行了大量的毒理學(xué)研究，結(jié)果證明，殼聚糖未顯示有遺傳毒性和亞急性毒性作用，相對無細(xì)胞毒性，不溶血、不致敏、生物相容性良好。甲殼素和殼聚糖的結(jié)構(gòu)如下甲殼素和殼聚糖的分子中存在羥基和氨基，通過化學(xué)改性可在重復(fù)單元上引入不同基團(tuán)。對甲殼素和殼聚糖進(jìn)行化學(xué)改性是甲殼素化學(xué)研究中最活躍的領(lǐng)域之一。殼聚糖的化學(xué)改性主要有主鏈水解、酰化、烷基化、羥基化、羧基化、硅烷基化、接枝共聚和季銨鹽以及樹型高分子等選擇性化學(xué)修飾的方法。但是制備具有光聚合活性基團(tuán)的殼聚糖衍生物的方法不是很多，主要有1)將(甲基)丙烯?；鶊F(tuán)接枝到殼聚糖分子鏈上， Elizalde-Pena 等(European Polymer Journal, 2007，43: 3963-3969.)采用開環(huán)反應(yīng)在6位-0-上接枝上丙烯?；鶊F(tuán)2)將疊氮基團(tuán)接枝到殼聚糖分子鏈上，3) Matsuda T.等 (Biomacromolecules, 2002, 3: 942-950.)將苯乙烯基團(tuán)接枝到殼聚糖分子鏈上三種方法。但是這三種方法不足之處在于雖然引入不飽和碳碳雙鍵，但是產(chǎn)品水溶性差，并且反應(yīng)條件激烈、苛刻；雖然通過兩步反應(yīng)引入可聚合基團(tuán)和水溶性基團(tuán)，但是反應(yīng)步驟多，產(chǎn)品純化步驟繁瑣，產(chǎn)率不高；將可聚合基團(tuán)接枝到殼聚糖的氨基上面，這樣就會影響到殼聚糖的生物性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種天然生物材料丙烯酸酯類衍生物其及制備方法。這種天然生物材料丙烯酸酯類衍生物，具有以下結(jié)構(gòu)式
背景技術(shù)：
CH3這種天然生物材料丙烯酸酯類衍生物的制備方法，包括以下步驟
取不同脫乙酰度、不同分子量的殼聚糖溶于水中，加入酸催化劑，加入丙烯酸類單體， 殼聚糖羥基與丙烯酸類單體的物質(zhì)的量比為1 廣5，攪拌，升溫至5(T70°C，反應(yīng)廣9小時終止反應(yīng)；
在反應(yīng)混合液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至10-12使其所有的羧酸全部轉(zhuǎn)化為鈉鹽，接著，將混合溶液倒入到丙酮或無水乙醇中沉淀后，凍干得到殼聚糖丙烯酸酯類產(chǎn)物。在本發(fā)明方法中，所述的不同脫乙酰度、不同分子量的殼聚糖是指脫乙酰度大于等于90%，分子量在300 3000的殼聚糖。在本發(fā)明方法中，所述的酸催化劑是濃硫酸或?qū)妆交撬?，酸催化劑的加入量為反?yīng)物殼聚糖和丙烯酸類單體總質(zhì)量的廣10%。在本發(fā)明方法中，所述的丙烯酸類單體是丙烯酸或甲基丙烯酸或2-丙烯酸-2-羧乙酯。本發(fā)明有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明方法操作簡單，條件溫和，易于生產(chǎn)，產(chǎn)率高；
2、本發(fā)明合成的殼聚糖丙烯酸酯類產(chǎn)物的生物性能優(yōu)良，可以用于UV光固化領(lǐng)域，可以用于生物水凝膠的生產(chǎn)，可以用于組織工程，組織修復(fù)與再生、藥物輸送與緩釋，既可以作為固體支架材料，也能夠作為可注射材料被應(yīng)用。


圖1為實施例1的用Nicolet5700FTIR所測動力學(xué)數(shù)。圖2為實施例2的用Nicolet5700FTIR所測動力學(xué)數(shù)。圖3為實施例3的用Nicolet5700FTIR所測動力學(xué)數(shù)。圖4為實施例4的用Nicolet5700FTIR所測動力學(xué)數(shù)。
具體實施例方式實施例1
取脫乙酰度90%、分子量300的殼聚糖15. Og (相當(dāng)于含有0. IOmol羥基)溶于IOOmL 水中，加入7. 2g (0. lmol)丙烯酸，滴加2. 22g濃硫酸催化劑，機(jī)械攪拌，升溫50-70°C，反應(yīng) 4小時終止反應(yīng)；在反應(yīng)混合液中加入lmol/L的NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至10使其所有的羧酸全部轉(zhuǎn)化為鈉鹽。接著，將混合溶液倒入到丙酮或無水乙醇中沉淀后，凍干得到殼聚糖丙烯酸酯類產(chǎn)物12. 6g。其結(jié)構(gòu)式如下將所合成的殼聚糖衍生物2. 5g溶解在PH=7. 4的磷酸鹽緩沖液200mL中，加入光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-對羥乙基醚基苯基丙酮1. Olg,攪拌至溶液均勻。然后，在室溫下紫外光光波長320-480nm，光強(qiáng)10 mff/cm2照射15分鐘，用Nicolet5700FTIR測其動力學(xué)數(shù)據(jù)見附圖1，計算最終雙鍵轉(zhuǎn)化率為90%。
實施例2:
取脫乙酰度93%、分子量1500的殼聚糖3. Og (相當(dāng)于含有0. 02mol羥基)溶于IOOmL 水中，加入2-丙烯酸-2-羧乙酯8. 64 g (0. 06mol)，滴加0. 38g濃硫酸催化劑，機(jī)械攪拌， 升溫60°C，反應(yīng)1小時終止反應(yīng)；在反應(yīng)混合液中加入lmol/L的NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH 至11使其所有的羧酸全部轉(zhuǎn)化為鈉鹽。接著，將混合溶液倒入到丙酮或無水乙醇中沉淀后，凍干得到殼聚糖丙烯酸酯類產(chǎn)物2. 0g。其結(jié)構(gòu)式如下
將所合成的殼聚糖衍生物2. 5g溶解在PH=7. 4的磷酸鹽緩沖液200mL中，加入光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-對羥乙基醚基苯基丙酮0.525g，攪拌至溶液均勻。然后，在室溫下紫外光光波長320-480nm，光強(qiáng)10 mff/cm2照射15分鐘，用NicOlet5700FTIR測其動力學(xué)數(shù)據(jù)見附圖2，計算最終雙鍵轉(zhuǎn)化率為90%。
實施例3:
取脫乙酰度90%、分子量3000的殼聚糖3. Og(相當(dāng)于含有0. 02mol羥基)溶于IOOmL水中，加入甲基丙烯酸8. 6g(0. lOmol)，加入0. 116g對甲苯磺酸催化劑，機(jī)械攪拌，升溫70°C， 反應(yīng)6小時終止反應(yīng)；在反應(yīng)混合液中加入lmol/L的NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至12使其所有的羧酸全部轉(zhuǎn)化為鈉鹽。接著，將混合溶液倒入到丙酮或無水乙醇中沉淀后，凍干得到殼聚糖丙烯酸酯類產(chǎn)物2. 6g。其結(jié)構(gòu)式如下
將所合成的殼聚糖衍生物2. 5g溶解在PH=7. 4的磷酸鹽緩沖液200mL中，加入光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-對羥乙基醚基苯基丙酮0. 101g，攪拌至溶液均勻。然后，在室溫下紫外光光波長320-480nm，光強(qiáng)10 mff/cm2照射15分鐘，用NicOlet5700FTIR測其動力學(xué)數(shù)據(jù)見附圖3，計算最終雙鍵轉(zhuǎn)化率為87%。
實施例4:
5取脫乙酰度98%、分子量1800的殼聚糖3. Og (相當(dāng)于含有0. 02mol羥基)溶于IOOmL 水中，加入3. 6g(0. 05mol)丙烯酸，滴加0. 27g濃硫酸催化劑，機(jī)械攪拌，升溫50°C，反應(yīng)9 小時終止反應(yīng)；在反應(yīng)混合液中加入lmol/L的NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至10使其所有的羧酸全部轉(zhuǎn)化為鈉鹽。接著，將混合溶液倒入到無水乙醇中沉淀后，凍干得到殼聚糖丙烯酸酯類產(chǎn)物2. Sg。其結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1. 一種天然生物材料丙烯酸酯類衍生物，其特征在于具有以下結(jié)構(gòu)式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然生物材料丙烯酸酯類衍生物的制備方法，其特征在于包括以下步驟取不同脫乙酰度、不同分子量的殼聚糖溶于水中，加入酸催化劑，加入丙烯酸類單體， 殼聚糖羥基與丙烯酸類單體的物質(zhì)的量比為1 廣5，攪拌，升溫至5(T70°C，反應(yīng)廣9小時終止反應(yīng)；在反應(yīng)混合液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至10-12使其所有的羧酸全部轉(zhuǎn)化為鈉鹽，接著，將混合溶液倒入到丙酮或無水乙醇中沉淀后，凍干得到殼聚糖丙烯酸酯類產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的制備方法，其特征在于所述的不同脫乙酰度、不同分子量的殼聚糖是脫乙酰度大于等于90%，分子量在300 3000的殼聚糖。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的酸催化劑是濃硫酸或?qū)妆交撬幔岽呋瘎┑募尤肓繛榉磻?yīng)物殼聚糖和丙烯酸類單體總質(zhì)量的廣10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的所述的制備方法，其特征在于所述的丙烯酸類單體是丙烯酸或甲基丙烯酸或2-丙烯酸-2-羧乙酯。
全文摘要
一種天然生物材料丙烯酸酯類衍生物及其制備方法，取不同脫乙酰度、不同分子量的殼聚糖溶于水中，加入酸催化劑，加入丙烯酸類單體，殼聚糖羥基與丙烯酸類單體的物質(zhì)的量比為1:1~5，攪拌，升溫至50~70℃，反應(yīng)1~9小時終止反應(yīng)；在反應(yīng)混合液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至10-12使其所有的羧酸全部轉(zhuǎn)化為鈉鹽，接著，將混合溶液倒入到丙酮或無水乙醇中沉淀后，凍干得到殼聚糖丙烯酸酯類產(chǎn)物；本產(chǎn)品可以用于組織工程支架材料，藥物控釋緩釋材料，UV固化涂料材料。
文檔編號C08B37/08GK102382207SQ201110264279
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者蔣文龍, 馬貴平 申請人:江蘇天竹化工科技有限公司