[发明专利]一种两性壳聚糖聚合物的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两性壳聚糖聚合物的合成方法，属于分析生物技术领域。

背景技术

生物中的有机物是地球生命存在的主要表达形式，也是当今生物科学和技术的基础，它们是由碳水化合物、蛋白质和核糖三大成分组成。自然界存在的和每年产生最多的有机物，就是碳水化合物即多糖，多糖中数目最大的是纤维素，其次是甲壳素，再次是淀粉。甲壳素大量存在于虾壳和蟹壳等甲壳类水产品加工后的固体废弃物中，这些废弃物堆放两三天，就会腐臭，造成环境污染。壳聚糖是甲壳素经脱乙酰基得到的，是自然界中唯一的碱性多糖。甲壳素和壳聚糖用途广泛，其实是一类宝贵的生物资源，大多用于食品和食品添加剂，还可用于生产各种药物和药品，以及无毒絮凝剂、化妆品、其它一些化学品等，它们的开发利用将在高科技领域和人们日常生活中发挥重要作用。

壳聚糖的分子内、分子间有较强的氢键作用，形成了有序的大分子结构结晶体，使得壳聚糖呈紧密的晶态结构，不溶于普通溶剂，造成加工困难，限制了其推广应用。因此，对壳聚糖进行化学改性，改善其溶解性和加工性能，成为较为活跃的研究课题。对壳聚糖进行改性的方法主要有以下几个方面：(1)交联反应：壳聚糖可以通过双官能团的醛或酸酐等进行交联，交联反应主要是在分子间发生，也可在分子内发生。交联反应中，主要是醛基与氨基生成西佛碱结构，其次是醛基与羟基的反应。(2)接枝共聚反应：壳聚糖分子链上的活性基团很多，可以进行接枝共聚反应。在壳聚糖的葡萄糖单元上接枝乙烯基单体或其它单体，合成半聚合物多糖，是改性的一个热点。(3)羧甲基化：在碱性条件下，壳聚糖与氯乙酸反应得羧甲基壳聚糖。由于此反应过程中伴随着脱乙酰化及降解反应，因此最后得到可溶于水的两性聚电解质产物。羧甲基化能够显著地提高壳聚糖地水溶性。(4)阳离子化：壳聚糖可以在一些有机溶剂中与阳离子化合物发生反应，得到阳离子壳聚糖，增加其溶解性。阳离子化可以较好地增强壳聚糖的正电性效果。

通过上述改性方法可以不同程度的提高壳聚糖的性能，但是由于都是对壳聚糖采用单一的方法进行化学改性，得到的壳聚糖衍生物性能往往比较单一，不能使壳聚糖同时具有两种或者更多的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足之处，从而提供一种对壳聚糖采用季铵化和羧甲基化进行改性的方法，在壳聚糖的分子链上引入负电性的基团羧甲基基团和带正电荷的基团季铵盐基团，使壳聚糖的分子链上含有两种不同电荷类型的取代基，最终得到一种新型的壳聚糖衍生物——两性壳聚糖聚合物。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

本发明两性壳聚糖聚合物的合成方法采用以下工步骤：

1、溶解：将壳聚糖溶于1000ml5％-10％的醋酸溶液中，边搅拌边溶解为壳聚糖溶液；

2、反应：在壳聚糖溶液中依次加入0.5-1.0mmol/L的引发剂硝酸铈铵和二烯丙基二甲基氯化铵溶液(DMDAAC水溶液)20-100g，在90～100℃温度条件下通氮气进行反应3-10h为硝酸铈铵溶液；

3、沉淀、洗涤、抽滤：将上述得到的硝酸铈铵溶液于40℃-50℃下冷却，用70％-90％的乙醇沉淀、甲醇洗涤3-5次、利用真空泵进行抽滤、真空干燥，用50ml-100ml丙酮在索氏萃取器中抽提6-20h除去均聚物，在温度：70-100℃、真空度：0.5-1.0MPa条件下干燥10-15h，提纯得到季铵化壳聚糖；

4、碱化：将上述得到的100g季铵化壳聚糖于1000ml的溶剂异丙醇中，加入浓度为30％-50％的氢氧化钠水溶液，在40-60℃下碱化1-3h；

5、羧甲基化：碱化后的季铵化壳聚糖在碱性条件下以50-100g的一氯乙酸为羧甲基化试剂在40-90℃条件下对碱化的季铵化壳聚糖进行羧甲基化6-8h得到两性壳聚糖物料；

6、抽滤、除盐、脱水：将两性壳聚糖物料用布氏漏斗进行抽滤，用70％-90％的乙醇500ml洗涤除盐，再用无水乙醇300-500ml和丙酮300-500ml洗涤2-5次脱水；

7、烘干：脱水后的两性壳聚糖物料在80℃-90℃条件下烘干10-20h即得到两性壳聚糖。

本发明与已有技术相比具有以下优点：