经改良羧甲基纤维素及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种制备纤维素衍生物的方法。该方法包括通过使非氧化纤维素与至少一种第一碱化剂在至少一种适合溶剂存在下反应生成第一反应产物，其中第一反应产物包括非氧化碱‑纤维素。该方法还包括通过使一卤有机化合物与第二碱化剂在溶液中反应生成第二反应产物，其中第二反应产物包括饱和溶液和沉淀。该方法还包括提高饱和溶液的温度并溶解至少部分沉淀，并且使非氧化碱‑纤维素与第二反应产物反应，以生成经改良羧甲基纤维素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经改良羧甲基纤维素及其制备方法相关申请交叉引用本申请要求2014年10月31日提交的美国临时申请序列号62/073,798的权益和优先权，所述申请通过引用结合到本文中。专利技术背景。专利
本公开一般涉及纤维素衍生物，更具体地讲，涉及非氧化纤维素化学改性制备经改良羧甲基纤维素。背景资料纤维素是从D-葡萄糖单元衍生的天然聚合物，D-葡萄糖单元通过β(1→4)糖苷键稠合，并给予纤维素线性结构。纤维素的很多性质取决于聚合物链长(例如，生成聚合物的葡萄糖分子数)。该聚合物链长也称为聚合度(DP)。纤维素的氧化反应涉及吡喃糖环的伯和仲羟基，并产生羰基和羧基。该氧化反应可伴随着吡喃糖环打开。在吡喃糖环打开时，糖苷键变得较弱，并且羧基形成引起解聚(例如，使聚合物转化成单体或单体混合物的过程)，从而减小DP和聚合物的物理和机械强度。另外，可使纤维素化学改性，以得到广泛用于不同工业部门的纤维素衍生物。可在不均匀或均匀反应条件下产生纤维素衍生物。非均相反应的主要缺陷是限制反应速率和缺乏区域选择性。这些缺陷的后果是，纤维素的游离羟基的可达性是选择性和取代度(DS)的决定因素。由于羧甲基纤维素是最重要水溶性纤维素衍生物之一，由于其非毒性和生物可降解性质，它可在一些工业中用于很多应用。羧甲基纤维素的物理和化学性质主要由DS、取代基分布和DP决定。在这些性质当中，DS和沿羧甲基纤维素链取代基分布的均匀性较大影响羧甲基纤维素溶液的溶解性、剪切稳定性和流变性质、及其对温度和低分子添加剂的稳定性。因此，有利的是制备具有改良化学和物理性质的羧甲基纤维素。专利技术概述在一个实施方案中，本专利技术为一种制备纤维素衍生物的方法。该方法包括通过使非氧化纤维素与至少一种第一碱化剂在至少一种适合溶剂存在下反应生成第一反应产物，其中第一反应产物包括非氧化碱-纤维素。该方法还包括通过使一卤有机化合物与第二碱化剂在溶液中反应生成第二反应产物，其中第二反应产物包括饱和溶液和沉淀。该方法还包括提高饱和溶液的温度并溶解至少部分沉淀，并且使非氧化碱-纤维素与第二反应产物反应，以生成经改良羧甲基纤维素。在一个实施方案中，本专利技术为一种制备纤维素衍生物的方法。该方法包括通过使非氧化纤维素与至少一种碱化剂在至少一种适合溶剂存在下反应生成反应产物，其中反应产物包括非氧化碱-纤维素。该方法包括通过将一卤有机化合物的盐形式加到反应产物形成饱和溶液，饱和溶液包含沉淀。该方法包括将饱和溶液加热到足以溶解至少部分沉淀的温度，并且使非氧化碱-纤维素与沉淀溶解部分反应，以生成经改良羧甲基纤维素。由本文所述方法制备的纤维素衍生物的结构包括保持纤维素骨架长度及其完整性同时引入CH2CO2Na的另外侧链的经改良羧甲基纤维素。另外，可通过所公开方法得到的经改良羧甲基纤维素为生物可吸收的、生物可降解的和生物相容的，从而允许经改良羧甲基纤维素用作多种应用的原料。通过以下详述，本公开的很多其它方面、特征和益处显而易见。附图简述参考以下附图，可更好地了解本公开。附图中的组件不一定按比例，其重点在于说明本公开的原理。在附图中，附图标记指示全部不同视图中对应的部件。图1为显示根据一个实施方案的纤维素分子的分子结构图的图解表示。图2为显示根据一个实施方案的非氧化纤维素分子的碱化步骤的反应机理图的图解表示。图3为显示根据一个实施方案对非氧化碱-纤维素分子进行的醚化步骤的反应机理图的图解表示。图4为显示根据一个示例性实施方案在1-溴丙烷分子上亲核取代的反应机理图的图解表示。图5为显示根据一个实施方案在含水介质内所公开的非氧化止血器件样品和常规经氧化再生纤维素(ORC)止血器件样品的平均吸水率的图解表示。图6为描绘对于使用6mm血管穿孔的动脉切开术过程，暴露、分离和夹紧的股动脉的相片表示。图7为描绘根据一个实施方案在猪股动脉模型中应用和从中去除后约150分钟，所公开非氧化止血器件的相片表示。图8为显示在监测期间试验的受试动物随时间平均动脉压(MAP)值的图解表示。图9为显示根据一个实施方案与所公开非氧化止血器件和与其它常规ORC止血器件相关的电导率值的图解表示。专利技术详述以下描述本公开。在不脱离本公开的精神或范围下使用其它实施方案和/或作出其它变化。在详述中描述的示例性实施方案不旨在限制本文提出的主题。定义本文所用以下术语具有以下定义：“碱化剂”指用于活化非氧化纤维素的碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物。“取代度(DS)”指已在一个葡糖酐单元中取代的羟基(OH)的平均数。“经改良羧甲基纤维素”指具有结合到组成纤维素骨架的吡喃葡萄糖单体的至少一个OH基团的羧甲基(-CH2-COOA)的非氧化纤维素衍生物。A为氢、一、二或三价阳离子，例如Na+、K+、Ca+2、Al+3、Ag+等。“非氧化纤维素”指未经历氧化改性的纤维素。氧化过程可在三个位置进行：a)在OH基上，(b)在吡喃糖环上，或(c)在链间(打开醚连接和缩短链长)。“再生纤维素”指已通过从包含溶解纤维素纤维的溶液再生(例如，返回到固态)制备的纤维素。“适合溶剂”指其中聚合物链段和溶剂分子之间的相互作用比聚合物-聚合物自身相互作用在能量上更有利的溶剂。溶剂的量取决于聚合物和溶剂分子的化学组成及溶液温度。公开描述本公开涉及制备经改良羧甲基纤维素的方法，所述方法包括以下步骤：(a)使非氧化纤维素与碱化剂在适合溶剂存在下反应(碱化步骤)，以产生非氧化碱-纤维素；(b)将一卤乙酸或其盐加到步骤(a)的产物，并进一步使所得沉淀重新溶解，它可以为一氯乙酸盐，例如一氯乙酸钠(溶解步骤)；和(c)使非氧化碱-纤维素与一氯乙酸钠反应(醚化步骤)。换句话讲，在一些实施方案中，制备纤维素衍生物的方法包括，通过使非氧化纤维素与至少一种第一碱化剂在至少一种适合溶剂存在下反应生成第一反应产物，其中第一反应产物包括非氧化碱-纤维素；通过使一卤有机化合物与第二碱化剂在溶液中反应生成第二反应产物；并且使非氧化碱-纤维素与第二反应产物反应，以生成羧甲基纤维素，例如，经改良羧甲基纤维素。在一些实施方案中，制备经改良羧甲基纤维素所用原料为天然纤维素。在其它实施方案中，制备经改良羧甲基纤维素所用原料为非氧化再生纤维素。在这些实施方案中，所用天然纤维素或非氧化再生纤维素为非晶型、结晶型或其组合。进一步对于这些实施方案，与非再生纤维素比较，非氧化再生纤维素显示较高均匀度。在一些实施方案中，非氧化纤维素在适合溶剂存在下碱化，例如，以生成第一反应产物。在这些实施方案中，适合溶剂尤其包括水、乙醇、甲苯、丙酮、2-丙醇或其混合物。在一个实例中，用水和乙醇作为适合溶剂。在一些实施方案中，碱化剂可以为至少一种第一碱化剂。在一些实施方案中，碱化剂可以为第二碱化剂。在一些实施方案中，碱化剂，例如第一碱化剂、第二碱化剂或第一和第二碱化剂二者，可包括氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化钙(Ca(OH)2)或其混合物。在一些实施方案中，第一碱化剂和第二碱化剂为相同碱化剂。在一个实例中，用NaOH作为碱化剂，例如，作为第一碱化剂，作为第二碱化剂，或作为第一碱化剂和第二碱化剂二者。在一些实施方案中，第一碱化剂不同于第二碱化剂。在一些实施方案中，生成第一反应产物包括碱化步骤，通过将不同量碱化剂(例如，NaOH)溶液加到适合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纤维素衍生物的方法，所述方法包括：通过使非氧化纤维素与至少一种第一碱化剂在至少一种适合溶剂存在下反应生成第一反应产物，其中第一反应产物包括非氧化碱‑纤维素；通过使一卤有机化合物与第二碱化剂在溶液中反应生成第二反应产物，其中第二反应产物包括饱和溶液和沉淀；提高饱和溶液的温度并溶解至少部分沉淀；并且使非氧化碱‑纤维素与第二反应产物反应，以生成经改良羧甲基纤维素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.31 US 62/0737981.一种制备纤维素衍生物的方法，所述方法包括：通过使非氧化纤维素与至少一种第一碱化剂在至少一种适合溶剂存在下反应生成第一反应产物，其中第一反应产物包括非氧化碱-纤维素；通过使一卤有机化合物与第二碱化剂在溶液中反应生成第二反应产物，其中第二反应产物包括饱和溶液和沉淀；提高饱和溶液的温度并溶解至少部分沉淀；并且使非氧化碱-纤维素与第二反应产物反应，以生成经改良羧甲基纤维素。2.权利要求1的方法，其中所述非氧化纤维素包括非氧化天然纤维素、非氧化再生纤维素或其任何组合。3.权利要求1的方法，其中所述非氧化纤维素为非晶型、结晶型或其任何组合。4.权利要求1的方法，其中所述至少一种适合溶剂选自水、乙醇、甲苯、丙酮、2-丙醇或其任何混合物。5.权利要求1的方法，其中所述至少一种第一碱化剂、第二碱化剂或二者选自氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化钙(Ca(OH)2)及其任何混合物。6.权利要求1的方法，所述方法进一步包括通过组合至少一种第一碱化剂、非氧化纤维素和至少一种适合溶剂形成浆料。7.权利要求6的方法，其中所述非氧化纤维素以约0.1%重量至约40%重量范围内的量存在于浆料中。8.权利要求6的方法，其中所述非氧化纤维素以约2.0%重量至约10.0%重量范围内的量存在于浆料中。9.权利要求6的方法，其中所述非氧化纤维素以约2.0%重量至约5.0%重量范围内的量存在于浆料中。10.权利要求6的方法，其中所述至少一种适合溶剂包括至少两种溶剂。11.权利要求1的方法，其中生成第一反应产物在约室温至约45℃温度进行。12.权利要求1的方法，其中所述一卤有机化合物包括一卤乙酸或一卤乙酸的盐形式。13.权利要求12的方法，其中所述一卤乙酸包括一氯乙酸(ClCH2COOH)。14.权利要求12的方法，其中所述一卤乙酸的盐形式包括一氯乙酸盐。15.权利要求1的方法，其中生成第二反应产物在约40℃至约60℃温度进行。16.权利要求1的方法，其中所述经改良羧甲基纤维素在与血液接触时生成血液动力学凝胶。17.权利要求1的方法，其中所述沉淀包括一氯乙酸钠。18.权利要求1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S埃利亚胡格罗斯，Y亚斯基尔，
申请(专利权)人：核心科学创新有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL