[发明专利]一种呋喃基α-氨基膦酸酯壳聚糖衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋化工工程技术，具体涉及一种呋喃基α-氨基膦酸酯壳聚糖衍生物及其制备方法。

背景技术

化学农药的优点是防治及时，效果突出，使用方便，使用成本低。但缺点也非常明显，主要是靶标选择性差，毒性高，对环境影响大，容易产生抗性，加之由于化学农药的不合理使用造成了一定的不良影响，因而对化学农药提出了更严格的要求。促使人们研发环境更友好的生物农药，以满足农业生产的需求。

壳聚糖是自然界中存在的碱性多糖，其生物相容性好、无毒、易降解，因而在食品、医药、农业等许多领域受到广泛关注。但壳聚糖不溶于水和普通有机溶剂，导致其应用范围受到较大限制，故改善其溶解性是壳聚糖应用开发的重要方向。而且壳聚糖分子结构中含有-NH₂和-OH，具有较大的结构修饰空间。

目前微波合成技术在化学领域已得到广泛的应用。与传统加热方式相比，微波加热速度快且加热均匀，缩短了处理材料所用的时间，节省了能源，且实验装置简单、安全、环保。

α-氨基膦酸脂作为天然氨基酸的类似物，研究发现其具有抗植物病毒、除草、植物生长调节、抑制酶活性、杀菌、抗癌、抗氧化活性等多种生物活性，引起了人们越来越多的关注。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供了一种水溶性好、结构新颖、抑菌活性好的一种呋喃基α-氨基膦酸酯壳聚糖衍生物及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种呋喃基α-氨基膦酸酯壳聚糖衍生物，其通式如式I所示，

式I中，R为烷基；n＝4-4000。

R为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、戊基。呋喃基α-氨基膦酸酯壳聚糖衍生物的制备方法，以壳聚糖为母体，与亚磷酸二烷基酯和糠醛混合，在0-120℃，10-1000W微波功率下反应1-60分钟，反应物经溶剂浸泡后抽滤，滤饼用溶剂洗涤，干燥后得到呋喃基α-氨基膦酸酯壳聚糖衍生物；其中，壳聚糖与亚磷酸二烷基酯、糠醛的摩尔比为1∶1-3∶1-3。

所述亚磷酸二烷基酯为亚磷酸二甲酯、亚磷酸二乙酯、亚磷酸二正丙基酯、亚磷酸二异丙基酯、亚磷酸二正丁基酯、亚磷酸二异丁基酯、亚磷酸二戊基酯。

所述浸泡反应物的溶剂和洗涤滤饼的溶剂为丙酮、乙醇、甲醇中的一种或两种以上。

所述洗涤后滤饼在50-60℃下进行干燥。

本发明所具有的优点：

1.亚磷酸二烷基酯、糠醛与壳聚糖C2位上的-NH₂发生反应生成类曼尼奇反应生成呋喃基α-氨基膦酸酯壳聚糖衍生物，所得的衍生物经红外光谱分析确定其结构，壳聚糖与接入的基团有效地结合生成呋喃基α-氨基膦酸酯衍生物衍生物。

2.本发明壳聚糖结构中引入呋喃基α-氨基膦酸酯基团，两者产生协同增效作用，显著提高了壳聚糖的抑菌活性。

3.本发明制备的壳聚糖呋喃基α-氨基膦酸酯衍生物具有良好的溶解性，可溶于多种溶剂，解决了壳聚糖溶解性差的问题，扩大了其应用领域，在农药领域有着潜在的应用价值。

4.本发明采用无溶剂微波合成壳聚糖呋喃基α-氨基膦酸酯衍生物，避免了有机溶剂的使用，同时微波法相比化学法具有反应时间更短、更节约能源、更环保的特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的壳聚糖的红外光谱图，其红外特征吸收(cm^-1)：3363，2883，1656，1595，1150，1075，1027，892。

图2为本发明实施例提供的壳聚糖衍生物1的红外光谱图，其红外特征吸收(cm^-1)：3434，1650，1538，1384，1201，1060，989，892，777。

图3为本发明实施例提供的壳聚糖衍生物2的红外光谱图，其红外特征吸收(cm^-1)：3425，1648，1535，1388，1155，1070，1022，993，921.

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明，并且本发明的保护范围不仅局限于以下实施例。

实施例1衍生物1的制备

将10毫摩尔分子量为23万的壳聚糖、10毫摩尔亚磷酸二甲酯和10毫摩尔糠醛加入到玛瑙研钵中，研磨混合均匀，于微波反应器中，200W下反应3分钟，反应产物用乙醇浸泡1小时，抽滤、无水乙醇洗涤，60℃下干燥，得褐色粉末，即为壳聚糖呋喃基α-氨基膦酸甲酯，即衍生物1，结构式参见通式I。