专利名称：油溶性壳聚糖衍生物的制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料制备领域，特别是涉及一种油溶性壳聚糖衍生 物的制备方法。
背景技术：
甲壳素是自然界中储存量仅次于纤维素的第二大天然生物高分子，壳 聚糖是甲壳素经化学处理脱乙酰基后的产物，是一种环境友好型高分子。 壳聚糖具有无毒、良好的生物相容性、生物可降解性等优点，同时，壳聚 糖又具有抗癌性、抗菌性、止血性、增强人体免疫能力等诸多优异性能。 因此壳聚糖在食品、化妆品、环保、纺织、印染、造纸等工业上有较大的 应用价值，尤其在生物医学领域可以作为烧伤敷料、术后粘连材料、药物 载体、酶抑制剂等。
但是壳聚糖不溶解于水，只溶解于稀酸的水溶液，尤其是壳聚糖难溶 解于有机溶剂，这极大地限制了其在工业上的应用。为拓宽其应用范围， 许多研究对壳聚糖中的羟基和胺基进行了多种化学改性，如醚化、烷基化、 酯化、磺化、羧基化、季铵化等，从而得到了溶解于水溶液且性能各异的 壳聚糖衍生物。其中，大部分文献和专利是关于水溶性壳聚糖衍生物的制 备。这些方法的不足之处在于得到的水溶性壳聚糖衍生物的取代度比较低， 且需要在酸性条件下制备，容易引起壳聚糖在酸性溶液中的降解，不仅使 得制备的壳聚糖衍生物的分子量降低，且改变了原有的生物性能。
与水溶性壳聚糖衍生物的制备方法相比较，油溶性壳聚糖衍生物的制
备方法国内外报道较少。Zong等人(Polymer,2000(41):899-906)报道了壳
聚糖和癸酰氯、辛酰氯、庚酰氯的酯化反应。该方法存在以下缺点l.制 备的壳聚糖衍生物不能溶解于醇类有机溶剂；2.其制备方法复杂，后处理 麻烦，增加了成本；3。采用吡啶作为有机溶剂，既提高了成本，又引入了 有毒物质，大大降低了壳聚糖衍生物的生物医学应用价值；4.壳聚糖分子 上的氨基和羟基被全部取代，致使壳聚糖衍生物活性大大降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、工艺简单的油溶性壳聚糖衍生物 的制备方法。该方法制备出的壳聚糖衍生物可以溶解于多种有机溶剂，其 取代度易于控制、不易发生降解。
本发明所提供的一种油溶性壳聚糖衍生物的制备方法，包括以下步骤
(1) 将壳聚糖加入到体积比为1 5:1的有机胺和氯代垸烃混合溶液中， 室温下搅拌放置48小时；
(2) 在上述混合溶液中滴加30 60wt。/。的长链酰氯的氯代烷烃溶液，室温 下反应2 4小时，滴加的长链酰氯是壳聚糖摩尔数的0.5 8倍；
(3) 升温至75 80。C，回流6 10小时，得到油溶性壳聚糖衍生物。
上述步骤(1)中的壳聚糖原料为脱乙酰甲壳素，其脱乙酰度为50 90%,重均分子量为3000 1000000。
上述步骤(1)中的的有机胺为三乙胺、二乙胺、乙胺、吡啶、三丙胺、 二正丙胺、二正丁胺、三正丁胺、异丁胺或二异丁胺。
上述步骤(1)和(2)中的氯代烷烃为二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳。
上述步骤(2)中的长链酰氯为己酰氯、庚酰氯、辛酰氯、壬酰氯、癸 酰氯、十二烷酰氯、十四烷酰氯、十六垸酰氯、十八烷酰氯或其混合物。
上述步骤(3)中的油溶性壳聚糖衍生物具有以下结构通式(I)，取代度 为0.5 4，
<formula>formula see original document page 5</formula>式中，R为CO(CH2)nCH3， n为4，5，6,7，8，10,12，14，16， x为0,5 0.9。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
1、 改性后的壳聚糖衍生物取代了一NH2和一0H基团上的H原子，引入了 有机溶剂性的长链基团，不仅破坏了壳聚糖分子中的结晶结构，而且使壳 聚糖衍生物可以溶解在丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、四氢呋喃、 乙醇、甲醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、 N，N-二乙基甲酰胺、苯、 甲苯、吡啶、二甲基砜(MSM)、 二甲基亚砜(DMSO)等多种有机溶剂中；
2、 原料酰氯在工业中应用广泛，其他有机溶剂在反应后可回收利用，成本 较低，反应过程可控性强，设备简单，反应过程易于操作，产品可实现产 业化；
3、 制备过程中釆用无毒的有机溶剂，且容易去除，目标产物容易提纯，保 留了壳聚糖原有的生物活性和生物相容性；
4、 本发明方法通过在壳聚糖分子上的氨基和羟基引入长链酰氯，提高了油 溶性壳聚糖衍生物的生物活性，并且可以通过调整反应条件来控制壳聚糖 衍生物的取代度，这为壳聚糖衍生物的生物医学应用垫定了良好的应用基 础。
具体实施方式
实施例l
将4.0g壳聚糖(脱乙酰度DP=80%,重均分子量M『100000)加入到 200mL体积比为2:l的三乙胺和三氯甲烷的混合溶液中，室温下搅拌放置
48小时，将27.0g十八烷酰氯溶解在60mL的三氯甲烷中搅拌均匀，慢慢 滴加到壳聚糖的溶液中，反应2小时，再升温至80。C，反应8小时后冷却， 旋转蒸发，真空干燥，得到白色粉状壳聚糖衍生物。其结构式如下
CH3
其中R为CO(CH2)16CH3， x=0.8实施例2
以体积比为5:1的吡啶和二氯甲烷为混合溶液，其他步骤同实施例1， 得到的壳聚糖衍生物结构式如下
CH3
其中R为CO(CH2)16CH3， x=0.8
实施例3
将4.0g壳聚糖(脱乙酰度DP=50%，重均分子量Mw^5000)加入到 200mL体积比为1:1的吡啶和二氯甲垸的混合溶液中，室温下搅拌放置48 小时，将11.4g已酰氯溶解在20mL的四氯化碳中搅拌均匀，慢慢滴加到 壳聚糖的溶液中，反应2小时，再升温至75。C，反应6小时后冷却，旋转 蒸发，真空干燥，得到白色粉状壳聚糖衍生物。其结构式如下-
6<formula>formula see original document page 7</formula>
其中R为CO(CH2)4CH3， x=0.5
以体积比为3:1的三丙胺和二氯甲垸为混合溶液，将4.6g十二烷酰氯 溶解在10mL 二氯甲烷中搅拌均匀，其他步骤同实施例3，得到的壳聚糖 衍生物结构式如下-
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中R为CO(CH2)1()CH3， x=0.5
将4.0g壳聚糖(脱乙酰度DP=90%，重均分子量Mw-lOOOOOO)加入到 200mL体积比为2:l的三丙胺和三氯甲烷的混合溶液中，室温下搅拌放置 48小时，将5.8g十六烷酰氯溶解在20mL的三氯甲烷中搅拌均匀，慢慢滴 加到壳聚糖的溶液中，反应2小时，再升温至80。C，反应6小时后冷却， 旋转蒸发，真空干燥，得到白色粉状壳聚糖衍生物。其结构式如下-
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中R为CO(CH2)14CH3， x=0.9
实施例6
将重量比为1:1的十二烷酰氯和十六烷酰氯的混合酰氯20g溶解在 30mL三氯甲烷中搅拌均匀，其他步骤同实施例5，得到的壳聚糖衍生物结 构式如下
<formula>formula see original document page 8</formula>其中R为CO(CH2)14CH3，或R为CO(CH2)1()CH3， x=0.9 实施例7
将4.0g壳聚糖(脱乙酰度DP=80%，重均分子量Mfl00000)加入到 200mL体积比为3:l的三正丁胺和三氯甲烷的混合溶液中，室温下搅拌放 置48小时，将45.0g十六垸酰氯溶解在80mL的三氯甲烷中搅拌均匀，慢 慢滴加到壳聚糖的溶液中，反应2小时，再升温至80。C，反应6小时后冷 却，旋转蒸发，真空干燥，得到白色粉状壳聚糖衍生物。其结构式如下
其中R为CO(CH2)14CH3， x=0.8.
实施例8
将4.0g壳聚糖(脱乙酰度DP=90%，重均分子量Mw^l000000)用200mL 的体积配比为3:1的二甲胺和三氯甲烷的混合溶液中，室温下搅拌放置48 小时，将6.5g癸酰氯溶解在5mL的三氯甲烷中搅拌均匀，慢慢滴加到壳 聚糖的溶液中，反应3小时，再升温至80。C，反应10小时后冷却，旋转 蒸发，真空干燥，得到白色粉状壳聚糖衍生物。其结构式如下-<formula>formula see original document page 9</formula>
其中R为CO(CH2)sCH3， x=0.9
实施例9
将4.0g壳聚糖(脱乙酰度DP=85%，重均分子量M『600，000)用200mL 的体积配比为2:1的三乙胺和二氯甲垸的混合溶液中，室温下搅拌放置48 小时，将10g十二垸酰氯溶解在15mL的三氯甲烷中搅拌均匀，慢慢滴加 到壳聚糖的溶液中，反应4小时，再升温至80。C,反应6小时后冷却，旋 转蒸发，真空干燥，得到白色粉状壳聚糖衍生物。其结构式如下
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中R为CO(CH2)1()CH3， x=0.85
实施例10
将163g十二垸酰氯溶解在180mL的三氯甲烷中搅拌均匀，其他步骤 同实施例9，得到的壳聚糖衍生物结构式如下
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中R为CO(CH2)1QCH3， x=0.8权利要求
1、一种油溶性壳聚糖衍生物的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)将壳聚糖加入到体积比为1～5∶1的有机胺和氯代烷烃混合溶液中，室温下搅拌放置48小时；(2)在上述混合溶液中滴加30～60wt％的长链酰氯的氯代烷烃溶液，室温下反应2～4小时，滴加的长链酰氯是壳聚糖摩尔数的0.5～8倍；(3)升温至75～80℃，回流6～10小时，得到油溶性壳聚糖衍生物。
2、 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的壳聚糖 为脱乙酰甲壳素，其脱乙酰度为50 90%，重均分子量为3000 1000000。
3、 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的有机胺 为三乙胺、二乙胺、乙胺、吡啶、三丙胺、二正丙胺、二正丁胺、三正丁胺、 异丁胺或二异丁胺。
4、 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)和(2)中所述的 氯代垸烃为二氯甲垸、三氯甲烷或四氯化碳。
5、 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的长链酰 氯为已酰氯、庚酰氯、辛酰氯、壬酰氯、癸酰氯、十二烷酰氯、十四烷酰氯、 十六烷酰氯、十八垸酰氯或其混合物。
6、 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的油溶性 壳聚糖衍生物具有以下结构通式(I)，取代度为0.5 4，<formula>formula see original document page 2</formula>通式(X)式中，R为CO(CH2)nCH3， n为4，5，6，7，8，10，12,14，16， x为0.5 0.9。
全文摘要
本发明涉及一种油溶性壳聚糖衍生物的制备方法。该方法是将壳聚糖加入到体积比为1～5∶1的有机胺和氯代烷烃混合溶液中，室温下搅拌放置48小时；在上述混合溶液中滴加质量百分数为30～60％的长链酰氯的氯代烷烃溶液，室温下反应2～4小时，滴加的长链酰氯是壳聚糖摩尔数的0.5～8倍；升温至75～80℃，反应回流6～10小时，得到油溶性壳聚糖衍生物。本发明方法实现了壳聚糖衍生物在多种有机溶剂中的溶解，且成本较低，反应过程可控性强，设备简单，反应过程易于操作，产品可实现产业化。
文档编号C08B37/08GK101168573SQ20071017841
公开日2008年4月30日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者杨冬芝, 俊 聂, 马贵平 申请人:北京化工大学