[发明专利]羧甲基壳聚糖季铵盐在水相中的微波辐射制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及羧甲基壳聚糖季铵盐的制备技术领域，具体涉及一种羧甲基壳聚糖季铵盐 在水相中的微波辐射制备方法。

背景技术

壳聚糖是一种广泛存在于自然界的碱性多糖，其分子结构中含有氨基、羟基等活性基 团，可以通过化学反应进行改性，使其具有更为理想的化学、物理性质及生理功能，在药 物缓释、功能食品、生物功能材料、化妆品、污水处理及生物技术等领域具有广阔的应用 前景。

羧甲基壳聚糖季铵盐是同时在壳聚糖分子上引入羧甲基和季铵基的一种壳聚糖衍生 物。与壳聚糖、羧甲基壳聚糖和壳聚糖季铵盐相比，羧甲基壳聚糖季铵盐具有更为稳定的 水溶性、抗菌性、生物相容性并且安全无毒，在功能化妆品、抗菌剂、生物医疗材料、新 型药物等方面有着更为光明的应用前途。

目前关于羧甲基壳聚糖季铵盐制备方法的研究比较少，仅有的关于羧甲基壳聚糖季铵 盐制备报道是用传统加热法以异丙醇等有机溶剂为分散介质，先制备出羧甲基壳聚糖成品， 再以异丙醇等有机溶剂为分散介质，在羧甲基壳聚糖上季铵化制备出羧甲基壳聚糖季铵盐， 共需十几个小时，反应时间长，步骤繁琐，难以控制实验条件，并且给环境造成负担。微 波辐射合成法具有快速、简便、高效的特点而备受关注，但是，迄今为止，还未见利用微 波辐射法在水相中制备羧甲基壳聚糖季铵盐的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供羧甲基壳聚糖季铵盐在水相中 的微波辐射制备方法。采用该方法在短时间内就能获得羧甲基和季铵基的取代度分别达到 90％的羧甲基壳聚糖季铵盐，与耗时十几小时且制备步骤繁琐的传统加热法相比，工艺简 单、产品得率高、易控制反应条件、绿色无污染且重现性强，为羧甲基壳聚糖季铵盐的工 业化生产提供了基础。本发明所采用的如下技术方案：

羧甲基壳聚糖季铵盐在水相中的微波辐射制备方法，该方法以壳聚糖为原料，以氯乙 酸为羧甲基化试剂，在碱性水相环境中进行第一次微波辐射取代反应，经过分离提纯得到 羧甲基壳聚糖，再以2，3-环氧丙基三甲基氯化铵为季铵化试剂，在碱性水相环境中进行 第二次微波辐射取代反应，经过分离提纯，冷冻干燥得到羧甲基壳聚糖季铵盐。

上述制备方法中，第一次微波辐射进行羧甲基化反应时，微波输出功率为200～600W， 辐射时间为5～50min，反应温度为50～90℃；第二次微波辐射进行季铵化反应时，微波输 出功率为300～800W，辐射时间为30～80min，反应温度为60～85℃。

上述制备方法具体包括如下步骤：在壳聚糖中加入40～60g/mlNaOH溶液并于-15～-25 ℃冷冻，自然解冻后，再加入5～60g/mlNaOH溶液，搅拌至壳聚糖分散均匀，按壳聚糖∶ 氯乙酸摩尔比为1∶3～1∶8滴加氯乙酸溶液，搅拌均匀后放入微波辐射仪中进行第一次微波 辐射反应，微波输出功率为200～600W，辐射时间为5～50min，温度为50～90℃，用丙 酮沉淀羧甲基壳聚糖产品；再将羧甲基壳聚糖产品溶于水中，调节pH值为8～14，按照壳 聚糖与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵摩尔的比为1∶6～1∶12，滴加2，3-环氧丙基三甲基 氯化铵溶液，搅拌均匀后放在微波辐射仪中进行第二次微波辐射，微波输出功率为300～ 800W，辐射时间为40～90min，温度为60～85℃；用丙酮分离提纯产品，透析至无C1-离 子，除水，冷冻干燥得到羧甲基壳聚糖季铵盐成品。

上述制备方法中，壳聚糖与NaOH的质量比为1∶1.8～1∶13.2。所述除水为采用旋转蒸 发除去部分水分。

上述制备方法中，所用壳聚糖的重均分子量为15～32万，脱乙酰度为70～95％。羧甲 基的取代度为30～90％，季铵盐的取代度为15～90％。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：