一种O-丁二酸壳聚糖席夫碱及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种O‑丁二酸壳聚糖席夫碱及其制备方法，该O‑丁二酸壳聚糖席夫碱的O‑丁二酸的取代度为0.20‑0.65，N位苯甲醛的取代度为0‑0.60；并且通过将苯甲醛壳聚糖席夫碱与丁二酸酐进行酯化反应，得到O‑丁二酸壳聚糖席夫碱。该O‑丁二酸壳聚糖席夫碱同时具有席夫碱和壳聚糖的优点，通过化学修饰的方法对壳聚糖进行改性，增加了壳聚糖的活性基团并改善其水溶性，从而使其应用的条件更加宽泛，并提高其性能。

【技术实现步骤摘要】
一种O-丁二酸壳聚糖席夫碱及其制备方法
本专利技术属于精细化工领域，涉及一种O-丁二酸壳聚糖席夫碱；本专利技术还涉及上述O-丁二酸壳聚糖席夫碱的制备方法。
技术介绍
甲壳素是自然界含量仅次于纤维素的第二大天然有机高分子化合物，壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰化反应得到的产物，是甲壳素最重要的衍生物，其化学名称为(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖或简称聚氨基葡萄糖。由于壳聚糖对人体无害，又不会对环境造成二次污染，来源广泛，无毒无味，具有良好的生物降解性，因此在水处理、食品、医药及其他工业中有广泛用途。其主链中含有的酰胺基及氨基的存在，使其具有一系列特殊的功能和性质。在应用于水处理方面，壳聚糖对废水中悬浮固体颗粒、蛋白质、金属离子、微生物等均有一定的絮凝作用。与其他絮凝剂相比，壳聚糖还有投加量少，除浊效率高，形成絮体大，沉降速度快等特点，其脱色效果和COD去除率均较好。另外，壳聚糖具有广谱抗菌性，对大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、乳酸杆菌等具有明显的抑制作用。壳聚糖优良的性能使其在水处理领域得到了广泛应用，然而它仅能溶于酸性水溶液中在一定程度上仍不能满足应用要求，并且其主要作用基团含量有限，限制了其应用效果。这主要是由于壳聚糖结构中的羟基和氨基在排布上具有一定的规整性，使得线性的壳聚糖分子链间存在强烈的氢键作用，仅能够在部分稀酸中溶解。2004年第03期《功能高分子学报》第51-54页，王琴老师的论文公开了通过控制反应时间，制备了一系列取代度不同的N-琥珀酰壳聚糖，通过实验发现壳聚糖在C2位上引入了琥珀酰基后可溶于水，其吸湿性与保湿性随取代度的增加而增强，且优于壳聚糖和透明质酸。2011年第4期《材料科学与工程学报》第541-546页，李浩老师的论文公开了一种安全、环保的合成方法，以无水乙醇为溶剂，通过控制反应时间，合成了一系列不同取代度的N-琥珀酰壳聚糖，通过动物皮下植入实验发现琥珀酰壳聚糖具有良好的生物相容性，有望广泛应用于生物医用材料领域。2009年第5期《高校化学工程学报》第901-905页，梁升老师的论文公开了以质量分数为2％的离子液体水溶液为反应介质，制备水溶性丁二酰化壳聚糖，离子液体具有重复使用性，反应后的离子液体未经处理重复使用3次后,丁二酰化壳聚糖的取代度仍大于90％。综上所述，丁二酰化壳聚糖有其独特的性能，在医药、材料、日化、水处理等领域均有应用。其中N-丁二酰壳聚糖的合成较多，O-丁二酸壳聚糖席夫碱类衍生物研究较少。O-丁二酸壳聚糖席夫碱同时具有席夫碱及壳聚糖的优点，有利于其应用，同时将氨基保护基脱除可以方便进一步对壳聚糖氨基进行改性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种O-丁二酸壳聚糖席夫碱，其同时具有席夫碱和壳聚糖的优点，通过化学修饰的方法对壳聚糖进行改性，增加了壳聚糖的活性基团并改善其水溶性，从而使其应用的条件更加宽泛，并提高其性能。本专利技术的目的还在于提供上述O-丁二酸壳聚糖席夫碱的制备方法，所用原料易得，生产成本低，反应条件温和，操作简单，且反应时间短；与壳聚糖其他改性方法相比，该反应容易进行，产物结构明确，重现性好，产物的取代度容易控制。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：这种O-丁二酸壳聚糖席夫碱，其特征在于，其化学结构式为：其中O-丁二酸的取代度为0.20-0.65，N位苯甲醛的取代度为0-0.60。本专利技术的另一技术方案是，上述O-丁二酸壳聚糖席夫碱的制备方法，其特征在于，包括将苯甲醛壳聚糖席夫碱与丁二酸酐进行酯化反应，得到O-丁二酸壳聚糖席夫碱。更进一步的，本专利技术的特点还在于：其中苯甲醛壳聚糖席夫碱与丁二酸酐进行酯化反应包括以下步骤：步骤1，取质量份数为0.5份的苯甲醛壳聚糖席夫碱，将其与30份的二氯甲烷溶液和1-5份的缚酸剂溶液混合起来，然后在30-65℃的温度下加入0.6-2份的丁二酸酐，反应4-7h，得到第一反应物；步骤2，将第一反应物抽滤后得到沉淀物，将沉淀物溶解在蒸馏水中，并且调节pH＝7，然后加入乙醇使沉淀析出，然后抽滤并干燥得到的粗产物；步骤3，以乙醇为溶剂对粗产物进行索氏抽提，干燥后得到O-丁二酸壳聚糖席夫碱。其中步骤1中苯甲醛壳聚糖席夫碱的制备过程是：步骤1.1，取1份壳聚糖，将其溶解在乙酸溶液中，然后将该溶液的pH调节至7，抽滤后用乙醇洗涤得到滤饼；步骤1.2，将滤饼加入乙醇溶液中，在70℃环境下将其pH调至6，再加入1.3份苯甲醛，反应4h后，抽滤后用乙醇洗涤得到苯甲醛壳聚糖席夫碱。其中步骤3中索氏抽提的时间为8h。其中步骤1.1中壳聚糖的分子量为70万，脱乙酰度为87％。其中步骤1.1中乙酸溶液的浓度为1％wt，并且使用1mol/L的氢氧化钠调节溶液的pH至7。其中步骤1.2中使用1mol/L的氯化氢或者1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至6。其中步骤1.2中苯甲醛溶解在乙醇中。其中步骤2中沉淀物加热溶解在蒸馏水中。本专利技术的有益效果是，该O-丁二酸壳聚糖席夫碱同时具有席夫碱和壳聚糖的优点，其金属离子的吸附性、缓蚀性较好，同时壳聚糖C6位及C3位羟基改性得到的酯基和羧基改善了壳聚糖席夫碱的水溶性，丰富了其功能活性基团，因此该O-丁二酸壳聚糖席夫碱能够在功能高分子材料、工业水处理、日用化学品、医药等领域具有较大的应用价值。更进一步的，本专利技术制备O-丁二酸壳聚糖席夫碱的方法，其所用原料易得，成本较低，并且反应条件温和，且操作简单，重现性好，反应时间短，并且O-丁二酸壳聚糖席夫碱的分子量大，取代度容易控制。附图说明图1为本专利技术的制备过程示意图；图2为本专利技术的O-丁二酸壳聚糖席夫碱的红外图谱。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：本专利技术提供了一种O-丁二酸壳聚糖席夫碱，其化学结构式为：其中O-丁二酸的取代度为0.20-0.65，N位苯甲醛的取代度为0-0.60。本专利技术还提供了上述O-丁二酸壳聚糖席夫碱的制备方法，包括以下步骤：步骤1，制备苯甲醛壳聚糖席夫碱，其具体过程是：步骤1.1，取1份壳聚糖，壳聚糖的分子量为70万，脱乙酰度为87％，将其溶解在1％wt的乙酸溶液中，然后使用1mol/L的氢氧化钠将该溶液的pH调节至7，抽滤后用乙醇洗涤得到滤饼；步骤1.2，将滤饼加入乙醇溶液中，在70℃环境下，使用1mol/L的氯化氢或者1mol/L的氢氧化钠溶液将其pH调至6，再加入溶解了1.3份苯甲醛的乙醇溶液，反应4h后，抽滤后用乙醇洗涤得到苯甲醛壳聚糖席夫碱。步骤2，取质量份数为0.5份的苯甲醛壳聚糖席夫碱，将其与30份的二氯甲烷溶液和1-5份的缚酸剂溶液混合起来，然后在30-65℃的温度下加入0.6-2份的丁二酸酐，反应4-7h，得到第一反应物。步骤3，将第一反应物抽滤后得到沉淀物，将沉淀物加热溶解在蒸馏水中，并且调节pH＝7，然后加入乙醇使沉淀析出，然后抽滤并干燥得到的粗产物。步骤4，以乙醇为溶剂对粗产物进行索氏抽提，进行8h，然后干燥得到O-丁二酸壳聚糖席夫碱。本专利技术包括以下实施例：实施例1制备O-丁二酸壳聚糖席夫碱，其具体过程是：步骤1，制备苯甲醛壳聚糖席夫碱，其具体过程是：步骤1.1，取1g壳聚糖，壳聚糖的分子量为70万，脱乙酰度为87％，将其溶解在50ml浓度为1％wt的乙酸溶液中，在室温下搅拌20min，然后使用1m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种O‑丁二酸壳聚糖席夫碱，其特征在于，其化学结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种O-丁二酸壳聚糖席夫碱，其特征在于，其化学结构式为：其中O-丁二酸的取代度为0.20-0.65，N位苯甲醛的取代度为0-0.60。2.一种如权利要求1所述的O-丁二酸壳聚糖席夫碱的制备方法，其特征在于，包括将苯甲醛壳聚糖席夫碱与丁二酸酐进行酯化反应，得到O-丁二酸壳聚糖席夫碱。3.根据权利要求2所述的O-丁二酸壳聚糖席夫碱的制备方法，其特征在于，所述苯甲醛壳聚糖席夫碱与丁二酸酐进行酯化反应包括以下步骤：步骤1，取质量份数为0.5份的苯甲醛壳聚糖席夫碱，将其与30份的二氯甲烷溶液和1-5份的缚酸剂溶液混合起来，然后在30-65℃的温度下加入0.6-2份的丁二酸酐，反应4-7h，得到第一反应物；步骤2，将第一反应物抽滤后得到沉淀物，将沉淀物溶解在蒸馏水中，并且调节pH＝7，然后加入乙醇使沉淀析出，然后抽滤并干燥得到的粗产物；步骤3，以乙醇为溶剂对粗产物进行索氏抽提，干燥后得到O-丁二酸壳聚糖席夫碱。4.根据权利要求3所述的O-丁二酸壳聚糖席夫碱的制备方法，其特征在于，所述步骤1中苯甲醛壳聚糖席夫碱的制备过程是：步骤1.1，取1份壳聚糖，将其溶解在乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭睿，郭煜，土瑞香，马兰，李云鹏，王映月，宋博，王宁，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61