[发明专利]氯代壳聚糖的电化学合成

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年2月3日提交的美国临时专利申请序列号61/594,619的权益及优先权，通过引用其全部内容将其公开结合于此。

背景技术

本公开提供用于将壳聚糖改性的方法以及所得到的改性壳聚糖。还提供了使用所得到的改性壳聚糖的方法。

壳聚糖是β-(1→4)连接的N-乙酰基-D-氨基葡萄糖的直链的、高分子量的、晶态的多糖。它是通过甲壳质的碱性N-脱乙酰作用制备的，是在纤维素之后的第二充足的天然聚合物。

将甲壳质的乙酰胺基改变为壳聚糖中的胺增加了壳聚糖的反应性，使其成为比甲壳质更好的螯合与吸附剂。利用物理改性，包括调节为凝胶珠和形成微晶壳聚糖，已经进一步提高壳聚糖的吸附容量。

壳聚糖是生物相容性的、可生物降解的、且可再生的材料。壳聚糖也是具有伤口治愈性能的成膜、吸水、抗菌材料。壳聚糖具有在生物医学、农业、水处理、废物处理、食品与饮料、化妆品与洗护用品、和生物制药领域中的用途。

仍需要用于以上用途的改进的材料，以及用于制造这种材料的方法。

发明概述

本公开提供用于合成新型壳聚糖衍生物的方法。在实施方案中，壳聚糖衍生物可以是氯代壳聚糖衍生物。

在实施方案中，本公开的方法包括使壳聚糖与溶剂接触以形成壳聚糖溶液；向所述壳聚糖溶液添加选自由盐酸、次氯酸、有机酸、及其组合组成的组的酸，以将所述壳聚糖溶液的pH降低至约1至约6的pH；通过将阴极和阳极引入至所述壳聚糖溶液中，将约1.5伏至约50伏的正电势施加至所述壳聚糖溶液；在所述壳聚糖溶液中形成氯代壳聚糖衍生物；以及从所述壳聚糖溶液中回收所述氯代壳聚糖衍生物。

在其它实施方案中，本公开的方法包括使壳聚糖与选自由水、醇及其组合组成的组的溶剂接触，以形成壳聚糖溶液；向所述壳聚糖溶液添加选自由盐酸、次氯酸、乙酸、及其组合组成的组的酸，以将所述壳聚糖溶液的pH降低至约1至约6的pH；通过将阴极和阳极引入至所述壳聚糖溶液中，将约1.5伏至约50伏的正电势施加至所述壳聚糖溶液；在所述壳聚糖溶液中形成氯代壳聚糖衍生物；以及从所述壳聚糖溶液中回收所述氯代壳聚糖衍生物。

附图简述

将参照以下附图在此描述本公开的多种实施方案，其中：

图1是本公开的氯代壳聚糖衍生物的结构的描绘；并且

图2是本公开的氯代壳聚糖衍生物的拉曼光谱。

详细描述

在本文中所公开的是用于合成包括氯代壳聚糖衍生物在内的新型壳聚糖衍生物的电化学方法。通过改变壳聚糖聚合物上的官能团，这些新型壳聚糖衍生物改变了壳聚糖的多种特性，包括其对阳离子的亲和性。所述方法的结果是在壳聚糖上形成氯代基团。

壳聚糖具有伯胺基、伯羟基和仲羟基。这些反应性官能团使壳聚糖能够通过进一步官能化和改性来被控制。

根据本公开，使用用于壳聚糖改性的电化学方法制备氯代壳聚糖生物高分子。该电化学方法通过用氯代替壳聚糖的伯羟基和仲羟基来转化壳聚糖。

为了进行本公开的方法，将壳聚糖溶解于水中或另一种适合的溶剂如醇中。用于形成这种溶液的水或其他适合的溶剂的体积可以为约10ml至约10升，在实施方案中为约100ml至约1升。壳聚糖的量可以变化，并且可以以溶液的约0.1重量％至约50重量％的量存在，在实施方案中为溶液的约1重量％至约10重量％。可以通过添加0.5重量％至10重量％的无机或有机酸形成所述溶液，在实施方案中为约1重量％至5重量％的酸。在实施方案中，可以通过从约10℃加热至约90℃形成所述溶液，在实施方案中为从约25℃加热至约70℃。也可以通过以约1转/分钟(rpm)至约1000rpm的速率混合形成所述溶液，在实施方案中为约5rpm至约100rpm。可以经过约10分钟至约48小时的时间段形成所述溶液，在实施方案中为约1小时至约10小时。所得到的壳聚糖溶液可以具有约1至约9的pH，在实施方案中为约2至约8。

一旦形成，就可以通过向其中添加酸来降低溶液的pH。适合的酸包括，例如，盐酸(HCl)、次氯酸或有机酸比如乙酸、它们的组合等。加入至溶液的酸的量将取决于用于形成所述溶液的壳聚糖和溶剂的量。酸可以具有约0.1至约10的摩尔浓度，在实施方案中为约0.5至约2。在实施方案中，可以加入酸以降低壳聚糖溶液的pH，以使壳聚糖溶液具有从小于1至约6.5的pH，在实施方案中为约2至约6。

在降低溶液的pH之后，向壳聚糖溶液施加正电势以形成氯代壳聚糖衍生物。