O-羧化甲殼素的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種0-駿化甲殼素的制備方法，屬于甲殼素衍生物的制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲殼素是地球上僅次于纖維素（Cellulose)的第二大天然高分子多糖。目前對該 種天然資源的研究及利用主要集中在其脫己醜化產(chǎn)物一殼聚糖及其衍生物，而對甲殼素 衍生物的研究相對較少。由于甲殼素制造工藝簡單，價格低廉，同時具有良好的物理化學(xué)性 質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)改良其物化性能，可應(yīng)用于許多領(lǐng)域。
[0003] 水溶性甲殼素衍生物是一類具有優(yōu)良應(yīng)用性能的甲殼素衍生物。甲殼素經(jīng)過駿化 反應(yīng)，在其分子上引入具有水溶性的駿基基團，得到駿基化產(chǎn)物，即駿化甲殼素。甲殼素在 堿性條件下可與含駿基的團代焼反應(yīng)，在C-6的-OH中引入駿基，可生成6-0-駿化甲殼素。 該種產(chǎn)物為結(jié)構(gòu)中有駿基的陰離子聚合物，易溶于水，具有優(yōu)良的抑菌性、保濕性及抗氧化 性，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品及食品等領(lǐng)域。
[0004] 目前，水溶性甲殼質(zhì)衍生物的工業(yè)化生產(chǎn)較少，主要是由于其制造成本高，需要通 過大量有機溶劑沉淀、透析等方法進行精制，濃堿液產(chǎn)生的廢水污染環(huán)境，反應(yīng)條件苛刻， 且收率偏低，該些因素都限制了它的推廣使用。
[0005] 美國專利（USP4619995)公開了化yes W甲殼素為原料，濃堿液中堿化后，在異丙 醇介質(zhì)中進行駿化反應(yīng)制備水溶性的殼聚糖。但其制備過程中是在濃堿中高溫下反應(yīng)，容 易使反應(yīng)過程中殼聚糖分子鏈斷裂，導(dǎo)致產(chǎn)品粘度降低，分子結(jié)構(gòu)被破壞，影響產(chǎn)品性能。 中國專利（CN201310237735. 1)公開了一種駿甲基甲殼素的制備方法。該方法駿化反應(yīng)時 間較長（72^120小時)，需要在低溫進行冷凍堿化（-40~-18°C)，且需要透析處理。
[0006] Trujillo Ralph W甲殼素為原料，用65%Na0H溶液堿化，在異丙醇中加入氯己酸 進行駿化取代反應(yīng)，然后將粗產(chǎn)物溶于水，丙麗或己醇沉淀，離也后烘干制備駿甲基甲殼 素。該方法需要消耗大量有機溶劑對產(chǎn)品進行沉淀，且產(chǎn)率較低，僅為45%左右，每公斤原 料需消耗 15 公斤化地，環(huán)境污染嚴重（Trujillo Ralph Preparation of Carbo;sy meth}d chitin. Carbohyd. Res. ,1968 (7) ;483-485);于海峰等制備的駿甲基殼聚糖，需要二次堿 化處理，消耗大量的化0H溶液，大量堿液導(dǎo)致廢水排放污染嚴重(于海峰、潘明胚、李佐邦 等.駿甲基甲殼素和殼聚糖的合成及其性能研究.河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000,03)。
[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種0-駿化甲殼素的制備方法，通過添 加相轉(zhuǎn)移催化劑可W有效降低堿液濃度和堿用量，減少了廢液排放，且無需有機溶劑沉淀， 節(jié)約了成本。該方法反應(yīng)條件溫和、成本低、收率高、適于工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供了一種0-駿化甲殼素的制備方法，該制備方法反應(yīng)條件溫 和、成本低、產(chǎn)率高，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案是： 本發(fā)明技術(shù)方案通過相轉(zhuǎn)移催化劑的合理使用，在保證質(zhì)量不變的情況下，縮短了反 應(yīng)時間。
[0010] 一種0-駿化甲殼素的制備方法，駿基取代主要發(fā)生在甲殼素環(huán)碳6位-OH上，取 代度為0.6^1. 0,粘均分子量為5.0 X 104---1.0 X 105。其特征在于： (1) 取粉碎后的甲殼素加入到3(T50wt%氨氧化軸溶液中攬拌均勻，加一定量的相轉(zhuǎn)移 催化劑，于-i(T(rc下堿化〇0小時； 所述相轉(zhuǎn)移催化劑包括：十二烷基硫酸軸、十二烷基苯賴酸軸、聚己二醇或H己基予基 氯化饋中的一種，其添加量為0.廣1%(占甲殼素的質(zhì)量百分比)，甲殼素與3(T50wt%氨氧化 軸溶液的質(zhì)量比為1:〇0; (2) 過濾后得到堿化甲殼素，加入適量的有機溶劑充分攬拌，然后取一定量含駿基的改 性劑分批添加，于25^6(TC下攬拌反應(yīng)2^6小時； 所述的有機溶劑為己醇或異丙醇，甲殼素與有機溶劑的質(zhì)量體積比為1:5^10,甲殼素 與改性劑的摩爾數(shù)比為1:2^5; 所述的改性劑為氯己酸、2-氯丙酸或3-氯丙酸中的一種； (3) 反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物用稀酸調(diào)節(jié)抑至中性，用60%-100% (V/V)己醇(或丙麗)洗涂3~5 次，干燥后即得C-6氧位取代的0-駿化甲殼素； 所述的稀酸選自鹽酸、醋酸、硫酸或巧樣酸中的水溶液。
[0011] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及有益效果： (1)本發(fā)明的制備方法中通過添加少量相轉(zhuǎn)移催化劑可有效縮短堿化時間，僅需〇0 小時(現(xiàn)有制備技術(shù)的堿化時間基本都在12小時W上）； (2 )本發(fā)明技術(shù)方案產(chǎn)品的質(zhì)量收率可達9(T1 20%，而目前已研究報道的產(chǎn)品收率僅為 40-80%，且不需要使用大量有機溶劑精制粗品，減少了溶劑的用量，降低了生產(chǎn)成本； (3) 在確保收率不降低的情況下，本發(fā)明制備工藝中使用的堿液濃度由通常的60% W 上降至3(T50%，反應(yīng)條件溫和，降低了對設(shè)備的腐蝕； (4) 在確保收率不降低的情況下，本發(fā)明制備工藝中每公斤產(chǎn)品堿用量相對于背景技 術(shù)中的方法降低明顯，減少了 H廢排放和環(huán)境污染。
[001引【附圖說明】：圖1是0-駿化甲殼素的紅外光譜圖；圖2是甲殼素的紅外光譜圖。
[001引 實施例1 : 取lOOg粉碎后的甲殼素加入到400克50%的氨氧化軸溶液中（即甲殼素與氨氧化軸溶 液的質(zhì)量比為1 ;4)，加入0.1 g十二烷基硫酸軸，攬拌，于0C下堿化4小時；室溫解凍后加 入到500mL異丙醇中，攬拌下分3次緩慢加入氯己酸共94g，每次間隔10分鐘，25C下反應(yīng) 6小時；反應(yīng)結(jié)束后過濾，收集固體物，加入300mL95%己醇（V/V)浸泡，用醋酸調(diào)節(jié)抑值至 6,過濾，用60%己醇（V/V)洗涂過濾所得固體5次，6(TC烘干，得0-駿化甲殼素96g。
[0014]實施例2 : 取lOOg粉碎后的甲殼素加入到1000克30%氨氧化軸溶液中（即甲殼素與氨氧化軸溶 液的質(zhì)量比為1 ;1〇)，并加入1. Og十二烷基苯賴酸軸，攬拌均勻，于-10°C下堿化10小時； 室溫解凍后加入到lOOOmL無水己醇中，攬拌下分5次緩慢加入2-氯丙酸共275g，每次間 隔10分鐘，在6(TC下反應(yīng)2小時；反應(yīng)結(jié)束后過濾，收集固體物，加入300mL 95%己醇（V/ V)浸泡，用鹽酸調(diào)節(jié)抑值至7,過濾，用80%己醇（v/v)洗涂過濾所得固體3次，6(TC烘干， 得0-駿化甲殼素112g。
[001引 實施例3; 取lOOg粉碎后的甲殼素加入到600克40%的化0H溶液中（甲殼素與氨氧化軸溶液的 質(zhì)量比為1 ;6)，并加入0. 6g聚己二醇，充分攬拌，于-6C下堿化8小時；室溫解凍后加入到 800mL無水己醇中，攬拌下分5次緩慢加入氯己酸共200g，每次間隔10分鐘，在5(TC下反應(yīng) 4小時；反應(yīng)結(jié)束后過濾，收集固體物，加入300mL95%己醇（V/V)浸泡，用巧樣酸調(diào)節(jié)抑值 至7. 5，過濾，用75%丙麗（V/V)洗涂過濾所得固體4次，6(TC烘干，得0-駿化甲殼素117g。 [001引 實施例4; 取lOOg粉碎后的甲殼素加入到800克35%的化0H溶液中（甲殼素與氨氧化軸溶液的 質(zhì)量比為1 ;8)，加入0.8gH己基予基氯化饋，充分攬拌，于-5C下堿化6小時；室溫解凍 后加入到750mL異丙醇中，攬拌下分4次緩慢加入2-氯丙酸共135g，每次間隔10分鐘，在 35C下反應(yīng)5小時；反應(yīng)結(jié)束后過濾，收集固體物，加入300mL95%己醇（V/V)浸泡，用硫酸 調(diào)節(jié)抑值至8,過濾，用95%己醇（V/V)洗涂過濾所得固體3次，6(TC烘干，即得所需產(chǎn)品 0-駿化甲殼素l04g。
[0017] 試驗例： (1) 采用酸堿滴定法測量實施例T4所得0-駿化甲殼素的取代度： 取一定量產(chǎn)品，準確稱其質(zhì)量，記為W，置于250血錐形瓶中，攬拌中加入0.1mol/L的 肥1標準溶液，配成質(zhì)量濃度為Iwt%的溶液。用0.1mol/L的化0H標準溶液進行滴定。開 始階段每加入0. 25mL化0H，記錄一次抑值，當接近抑值臨近終點時，每加入一滴化0H，記 錄一次抑值。W抑為縱坐標，W商定消耗的化0H體積為橫坐標，繪制曲線，用二階導(dǎo)數(shù)求 出曲線的拐點，取代度（DS)的計算公式如下： DS = 203A/ (1000-80A) 公式中；A = (V2-Vl)CNa〇H/W w--樣品的質(zhì)量g;V2-Vi--滴定樣品所消耗的化OH體積L 〔NaOH-NaOH溶液的摩爾濃度mol/L (2) 采用黏度法測定樣品的粘均分子量： 取一定量干燥至恒重的產(chǎn)品，精密稱定，用0.1mol/L己酸/0. 2mol/L化C1為溶劑，配 制一定濃度的樣品液，3號砂芯漏斗過濾，精密量取濾液1〇111以在25C下，用烏氏粘度計測 定樣品的相對粘度（n r)和增比粘度（n SP)，特性粘度（[n ])計算公式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種O-羧化甲殼素的制備方法，其特征在于， 第一步取粉碎后的甲殼素加入到3(T50wt%氫氧化鈉溶液中，攪拌均勻，加一定量的 相轉(zhuǎn)移催化劑，于-1(T(TC下堿化反應(yīng)；所述相轉(zhuǎn)移催化劑包括：十二烷基硫酸鈉、十二烷 基苯磺酸鈉、聚乙二醇或三乙基芐基氯化銨中的一種； 第二步過濾第一步反應(yīng)液，得到堿化甲殼素，加入適量的有機溶劑充分攪拌，然后取 一定量含羧基的改性劑分批添加，于25飛(TC下攪拌反應(yīng)；所述的有機溶劑為乙醇或異丙 醇，所述的改性劑為氯乙酸、2-氯丙酸或3-氯丙酸中的一種； 第三步反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物用稀酸調(diào)節(jié)pH至中性，用60%-100% (V/V)乙醇(或丙酮)洗滌 3飛次，干燥后即得C-6氧位取代的0-羧化甲殼素；所述的稀酸選自鹽酸、醋酸、硫酸或檸 檬酸中的水溶液。
2. 權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，第一步相轉(zhuǎn)移催化劑的量為甲殼素質(zhì)量的 0? 1 ~1%。
3. 權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，第一步甲殼素與3(T50wt%氫氧化鈉溶液的 質(zhì)量比為1:4~10。
4. 權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，第一步甲殼素與3(T50wt%氫氧化鈉溶液的 質(zhì)量比為1:3~5。
5. 權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，第二步甲殼素與有機溶劑的質(zhì)量體積比為 1:5~10。
6. 權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，第二步甲殼素與改性劑的摩爾比為1:2~5。
7. 權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，第一步堿化反應(yīng)時間為4~10小時。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種 O- 羧化甲殼素的制備方法。該方法是將粉碎后的甲殼素和少量相轉(zhuǎn)移催化劑，添加到 30~50wt% 氫氧化鈉溶液中低溫堿化，過濾后得到堿化甲殼素，在有機溶劑中分批加入含羧基的改性劑，于 25-60 ℃下攪拌反應(yīng) 2-6 小時，反應(yīng)后用稀酸調(diào)節(jié)產(chǎn)物的 pH 至中性，用 60%-100% （ V/V ）乙醇或丙酮洗滌 3-5 次，干燥后即得到 O- 羧化甲殼素。本發(fā)明工藝簡單、反應(yīng)條件溫和、無需大量有機溶劑，通過添加少量的催化劑明顯縮短了反應(yīng)時間，產(chǎn)品收率高，環(huán)境污染減小，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C08B37-08
【公開號】CN104725530
【申請?zhí)枴緾N201410459828
【發(fā)明人】夏文水, 李廣生, 孔程仕
【申請人】迪沙藥業(yè)集團有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年9月11日