[发明专利]一种选择性氧化壳聚糖及其非均相制备方法

说明书

本发明公开了一种选择性氧化壳聚糖及其非均相制备方法，其特征在于：该氧化壳聚糖的制备是将大分子壳聚糖溶解在离子液体中，加入无水乙醇析出离子液体中的壳聚糖，以无水乙醇浸渍和超声波振荡充分置换出沉淀中的离子液体后得到多孔壳聚糖；再将多孔壳聚糖在离子液体中进行润涨，形成一定粘度的半固态凝胶，然后采用浓硝酸‑浓磷酸‑亚硝酸钠体系在离子液体介质中将壳聚糖吡喃糖环中C6位的部分或全部羟基选择性氧化成羧基而获得。本发明方法操作简便，氧化反应速率快，壳聚糖氧化度易于控制，氧化产物易于分离且收率高，所制备的羧基壳聚糖具有良好的抗菌活性和水溶性，且离子液体可回收循环利用，绿色环保。

技术领域

本发明涉及一种选择性氧化壳聚糖及其非均相制备方法，尤其是涉及采用离子液体溶涨技术，利用混合选择性氧化体系制备高收率羧基壳聚糖的方法，属于功能壳聚糖的改性技术。

背景技术

壳聚糖又称脱乙酰甲壳质，化学名(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，是甲壳素脱去乙酰基后的产物，广泛存在于微生物、酵母、蘑菇的细胞壁中及昆虫的表皮、贝壳等软体动物的骨骼内，每年生物合成量约100亿吨，产量仅次于纤维素，是地球上第二大生物资源[Rinaudo Marguerite.Chitin and chitosan:Properties andapplications.Progress in Polymer Science,2006,31:603-632]。壳聚糖具有抗炎、抗过敏、杀菌等功效，对金黄色葡萄球菌、链球菌和白喉、枯草、炭疽、副伤寒及痢疾等杆菌均有很强的抑制作用。由于壳聚糖具有独特的生物活性、优越的生物相容性、反应性及通用性，已广泛用于生物医学、化工、环境、高分子材料、纺织印染、食品、化妆品等领域[BenhabilesS,Salah R,Lounici H,et al.Antibacterial activity of chitin,chitosan and itsoligomers prepared from shrimp shell waste.Food Hydrocolloids,2012,29(1):48-56；Morimoto M,Saimoto H,Shigemasa Y.Control of functions of chitin andchitosan by chemical modifications.Trends in Glycoscience&Glycotechnology,2002,14:205-222]。

壳聚糖分子中存在活泼的羟基、氨基、吡喃环、氧桥等基团，在一定条件下，可发生烷基化、磺化、硝化、卤化、酰基化、氧化还原、缩合、络合等化学反应，而这些反应的关键是壳聚糖的溶解。但壳聚糖分子内和分子间极强的氢键作用使其难溶于水、碱及多数有机溶剂中，只能溶于醋酸、盐酸、多元羧酸等酸性溶液，极大限制了壳聚糖的应用,且这些酸具有易挥发、难回收、腐蚀性强、污染环境等缺点，难以符合绿色环保要求[Yoo S H,Lee J S,Park S V,et al.Effects of selective oxidation of chitosan on physical andbiological properties.International Journal of Biological Macromolecules,2005,35:27-31]。因此，寻找能够高效直接溶解壳聚糖的绿色溶剂仍是壳聚糖化学改性研究中亟待解决的难题。