[发明专利]季铵化N－羧乙基壳聚糖的制备

说明书

技术领域

本发明所涉及的季铵化N-羧乙基壳聚糖，包括季铵化N-(1-羧乙基)壳聚糖和季铵化N-(2-羧乙基)壳聚糖，是生物化学领域多糖生物化学方面的一种新型的两性壳聚糖衍生物。

背景技术

壳聚糖作为唯一的具有碱性的天然氨基多糖类生物高分子化合物，其年生产量仅次于纤维素。壳聚糖的生产一般是以甲壳类动物或昆虫的壳经酸化和碱化及脱色处理得到的甲壳素为原料，在浓碱存在下经高温下脱乙酰化得到。在壳聚糖分子结构中的氨基大多以游离氨基的形式存在且具有较好的反应活性，因而壳聚糖的应用性能较之于甲壳素有明显的提高和改善。壳聚糖不但保持了甲壳素良好的生物降解性和相容性，而且在酸性介质中的溶解性能也较甲壳素有明显的提高。但由于壳聚糖分子间的氢键作用依然比较强，使得壳聚糖在中性及碱性介质中的溶解性能仍然不是很好，这一不足也影响和限制了壳聚糖的进一步应用。针对壳聚糖存在的这一不足，人们提出了多种不同的可用于对壳聚糖进行化学改性及修饰的方法和途径，其中主要的改性和修饰方法包括以下几个方面：(1)烷酰化：即通过向壳聚糖分子结构中的C-6位和C-3位的羟基及C-2位的氨基上直接引进脂肪族或芳香族酰基，以改进其在有机溶剂中的溶解性能；(2)羧烷基化：即通过向壳聚糖分子结构中的C-6和C-3位的羟基及C-2位的氨基上直接引进羧烷基，从而得到在水中具有较好溶解性能的弱两性壳聚糖衍生物；(3)羟烷基化：即在碱性条件下，用环氧乙烷、环氧丙烷和环氧氯丙烷等环氧化合物和/或卤代醇等作为羟烷基化试剂对壳聚糖进行化学改性以向壳聚糖分子中引进羟烷基，从而得到亲水性显著增强、水溶性大为提高的壳聚糖衍生物；(4)硫酸酯化：利用H₂SO₄、SO₃、氯磺酸、SO₃-吡啶等作为硫酸化试剂对C-6位和/或C-3位的羟基进行硫酸酯化，从而得到具有良好抗凝血性能的壳聚糖衍生物；(5)磷酸酯化：利用H₃PO₄、P₂O₅、多聚磷酸等作为磷酸酯化试剂，对壳聚糖进行化学改性，从而得到水溶性有显著提高的壳聚糖磷酸酯化衍生物；(6)直接季铵化：利用卤代烃在碱性条件下对壳聚糖分子结构中的-NH₂直接进行季铵化以形成具有良好亲水性能的壳聚糖季铵盐；(7)接枝季铵化：用含有季铵基团的活性季铵化试剂，在一定的条件下对壳聚糖分子结构中的C-6和C-3位的羟基(-OH)和/或C-2位的氨基(-NH₂)等含有活泼氢的活性基团进行改性，以形成具有良好亲水性能的壳聚糖季铵盐；(8)希夫碱化及其季铵化：用含有羰基的醛、酮或它们的衍生物与壳聚糖分子结构中C-2位的氨基(-NH₂)作用以形成壳聚糖希夫碱，生成的壳聚糖席夫碱再经还原氢化、与卤代烃反应而转化为具有良好亲水性能的壳聚糖季铵盐；(9)交联改性：以环氧氯丙烷、脂肪族二醛、芳二醛、甲醛等作为交联剂对壳聚糖进行化学改性，以形成能够在不同环境中具有较好化学稳定性的壳聚糖树脂；(10)氧化改性：以化学氧化剂氧化壳聚糖单元环中C-6位的羟甲基并使其转化为具有较好亲水性能的羧基，生成具有较好水溶性的壳聚糖衍生物；(11)氧化降解：以过氧化氢或次卤酸等化学试剂为氧化剂，使高分子的壳聚糖氧化降解为具有较好水溶性的低聚糖或寡聚糖；(12)催化水解：以有机酸或无机酸或壳聚糖酶作为催化剂，使壳聚糖在水溶液中或含有水的混合介质中转化为具有较好水溶性的低聚糖或寡聚糖，甚至于完全水解转化为氨基葡萄糖；(13)盐化：用有机酸或无机酸直接与壳聚糖作用以形成相应的壳聚糖盐；(14)糖基化：通过含有活性基团的单糖或低聚糖与壳聚糖作用，向壳聚糖结构中引进具有亲水性能和其它特别功能的糖基，从而得到糖基化壳聚糖。这些方法在用于对壳聚糖进行改性时，都能够使壳聚糖的某一方面或几个方面性能得到了较大的改善。