一种N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种N‑琥珀酰基壳聚糖C‑6选择性氧化衍生物，属于天然高分子改性领域。本发明专利技术提供的N‑琥珀酰基壳聚糖C‑6选择性氧化衍生物保湿性较好，与高分子量的透明质酸的保湿效果相当。本发明专利技术提供了一种N‑琥珀酰基壳聚糖C‑6选择性氧化衍生物的制备方法，本发明专利技术首次采用TEMPO/NaClO/NaBr体系在水溶液中均相选择性氧化壳聚糖制备N‑琥珀酰基壳聚糖C‑6选择性氧化衍生物，首先对壳聚糖进行N‑酰化改性，在保护C‑2位氨基的同时，显著改善了壳聚糖的水溶性，使其能在水溶液中进行均相TEMPO氧化反应，从而改善了非均相氧化反应中存在的反应速率慢以及反应产率低的问题。

A N-succinyl chitosan C-6 selective oxidation derivative and its preparation method and Application

The invention provides a selective oxidation derivative of N succinyl chitosan C 6, which belongs to the field of natural polymer modification. The N succinyl chitosan C 6 selective oxidation derivative provided by the invention has good moisturizing property, and the moisturizing effect is equivalent to that of high molecular weight hyaluronic acid. The invention provides a method for preparing selective oxidation derivatives of N succinyl chitosan C_6. For the first time, the homogeneous selective oxidation of chitosan by TEMPO/NaClO/NaBr system in aqueous solution is used to prepare N succinyl chitosan C_6 selective oxidation derivatives. Firstly, the N acylation modification of chitosan is carried out, which improves chitosan remarkably while protecting C_2 amino groups. The water solubility enables homogeneous TEMPO oxidation in aqueous solution, which improves the problems of slow reaction rate and low yield in heterogeneous oxidation.

【技术实现步骤摘要】
一种N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物及其制备方法和应用
本专利技术涉及天然高分子改性领域，尤其涉及一种N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物及其制备方法和应用。
技术介绍
透明质酸(hyaluronicacid，HA)又名玻璃酸、玻尿酸，是由美国哥伦比亚大学眼科教授Meyer等于1934年首先从牛眼玻璃体中分离得到的一种直链酸性粘多糖(MeyerK,PalmerJW.Thepolysaccharideofthevitreoushumor.J.JournalofBiologicalChemistry,1934,107(3):629-634)，其分子结构是由β-D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4和β-1,3糖苷键反复交替连接而成。HA广泛存在于动物的各种组织间质内，其中以人脐带、鸡冠、关节滑液和玻璃体含量较高。目前HA是化妆品所用保湿剂中性能最佳的，含有HA的化妆品是国际上公认的“第四代化妆品”。由于透明质酸制备方法存在一定的局限性，使得透明质酸远远不能满足市场的需求，进而导致了透明质酸高昂的价格。因此，寻求透明质酸的廉价替代品具有十分重要的意义。
技术实现思路
为了解决本申请上述技术问题，本专利技术提供了一种N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物及其制备方法和应用，本专利技术提供的N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物保湿效果较好，与高分子量透明质酸的保湿效果相当。本专利技术提供了一种N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物，具有式I所示结构：本专利技术还提供了上述技术方案所述N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物的制备方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖粉和琥珀酸酐在有机溶剂中混合后，进行酰化反应，得到N-琥珀酰基壳聚糖；(2)将所述步骤(1)得到的N-琥珀酰基壳聚糖、次氯酸钠、溴化钠和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物在水中混合后，进行选择性氧化反应，得到N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物。优选的，所述步骤(1)中酰化反应的温度为50～70℃，时间为2～4h。优选的，所述步骤(1)中酰化反应完成后，调节酰化反应产物的pH值至4～6，然后过滤，收集固体；将所述固体溶于水后，调节固体水溶液的pH值至10～12，然后进行沉析处理，收集固体，得到N-琥珀酰基壳聚糖。优选的，所述沉析处理采用的试剂为丙酮，所述丙酮与固体水溶液的体积比为3～5:1。优选的，所述步骤(2)中N-琥珀酰基壳聚糖与次氯酸钠溶液的质量比为1:3～8；所述N-琥珀酰基壳聚糖与溴化钠和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的质量比为1:0.15～0.17:0.001～0.015。优选的，所述次氯酸钠溶液的有效氯含量为4％～6％。优选的，所述步骤(2)中选择性氧化反应的温度为0～5℃，时间为5～120min。优选的，所述步骤(2)中选择性氧化反应的pH值为10～11。本专利技术还提供了上述技术方案所述N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物或者上述技术方案所述方法制备得到的N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物作为类透明质酸壳聚糖在化妆品、医药或食品领域中的应用。本专利技术提供了一种N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物，本专利技术提供的N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物保湿性较好，与高分子量的透明质酸的保湿效果相当。另外，现有技术中以TEMPO/NaClO/NaBr体系选择性氧化壳聚糖C-6伯醇的过程中，氧化过程多为非均相氧化，存在着反应速率慢的问题。本专利技术提供的N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物的制备方法，首次采用TEMPO/NaClO/NaBr体系在水溶液中均相选择性氧化壳聚糖制备N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物，首先对壳聚糖进行N-酰化改性，在保护C-2位氨基的同时，显著改善了壳聚糖的水溶性，使其能在水溶液中进行均相TEMPO氧化反应，从而改善了非均相氧化反应中存在的反应速率慢以及反应产率低的问题。本专利技术提供的均相氧化反应方法具有反应速率快，且反应产率高的优点。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的N-琥珀酰基壳聚糖结构图；图2为本专利技术实施例1制备得到的N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物的结构图；图3为本专利技术实施例1制备得到的N-琥珀酰基壳聚糖的13CNMR谱图；图4为本专利技术实施例1制备得到的N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物的13CNMR谱图；图5为壳聚糖、N-琥珀酰基壳聚糖、实施例1制备得到的N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物和透明质酸的DSC曲线。具体实施方式一种N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物，具有式I所示结构：其中n、m和x由N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物制备过程中的脱酰化程度以及N-琥珀酰化程度决定，在本专利技术中，所述脱酰化程度优选＞60％，所述酰化程度优选为1％～100％。本专利技术提供了上述技术方案所述N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物的制备方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖粉和琥珀酸酐在有机溶剂中混合后，进行酰化反应，得到N-琥珀酰基壳聚糖；(2)将所述步骤(1)得到的N-琥珀酰基壳聚糖、次氯酸钠、溴化钠和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物在水中混合后，进行选择性氧化反应，得到N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物。本专利技术将壳聚糖粉和琥珀酸酐在有机溶剂中混合后，进行酰化反应，得到N-琥珀酰基壳聚糖。本专利技术对壳聚糖粉和琥珀酸酐的用量比例没有特别要求，随着反应物琥珀酸酐与壳聚糖的配比逐渐提高，制备得到的N-琥珀酰基壳聚糖酰化度逐渐增大，最终可达完全取代。在本专利技术中，所述有机溶剂优选包括二甲亚砜、二氧六环或丙酮。在本专利技术中，所述壳聚糖粉的粒径优选＜100目；所述壳聚糖粉与有机溶剂的用量比优选为0.04～0.06g/mL。在本专利技术中，所述酰化反应的温度优选为50～70℃，进一步优选为60℃，时间优选为2～4h。酰化反应完成后，本专利技术优选调节酰化反应产物的pH值至4～6，进一步优选为5，然后过滤，收集固体；将所述固体溶于水后，调节固体水溶液的pH值至10～12，然后进行沉析处理，收集固体，得到N-琥珀酰基壳聚糖。在本专利技术中，所述沉析处理采用的试剂优选为丙酮，所述丙酮与固体水溶液的体积比优选为3～5:1。本专利技术先将酰化反应产物的pH值调节至4～6，调节pH值至4～6采用的调节剂优选为氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液的浓度优选为0.05mol/L。本专利技术先将酰化反应产物的pH值调节至4～6能够使酰化反应产物中未反应的小分子酸酐副产物发生水解，便于与生成的N-琥珀酰基壳聚糖分离。本专利技术再将固体水溶液的pH值调节至10～12，调节pH值至10～12采用的调节剂优选为氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液的浓度优选为0.05mol/L。本专利技术将固体水溶液的pH值调节至10～12，有利于使N-琥珀酰基壳聚糖形成钠盐，便于在后续的沉析过程中，从溶液中析出，提高沉淀效果。本专利技术由壳聚糖制备N-琥珀酰基壳聚糖的反应式如式II所示，以反应条件为4h，60℃为例：得到N-琥珀酰基壳聚糖后，本专利技术将N-琥珀酰基壳聚糖、次氯酸钠、溴化钠和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(简写为TEMPO)在水中混合后，进行选择性氧化反应，得到N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物。在本专利技术中，所述N-琥珀酰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种N‑琥珀酰基壳聚糖C‑6选择性氧化衍生物，具有式I所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物，具有式I所示结构：2.权利要求1所述N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物的制备方法，包括以下步骤：(1)将壳聚糖粉和琥珀酸酐在有机溶剂中混合后，进行酰化反应，得到N-琥珀酰基壳聚糖；(2)将所述步骤(1)得到的N-琥珀酰基壳聚糖、次氯酸钠、溴化钠和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物在水中混合后，进行选择性氧化反应，得到N-琥珀酰基壳聚糖C-6选择性氧化衍生物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中酰化反应的温度为50～70℃，时间为2～4h。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中酰化反应完成后，调节酰化反应产物的pH值至4～6，然后过滤，收集固体；将所述固体溶于水后，调节固体水溶液的pH值至10～12，然后进行沉析处理，收集固体，得到N-琥珀酰基壳聚糖。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭树华，江波，何建平，薛晴岚，邓明宇，李奥琪，王军民，童士斌，
申请(专利权)人：昆山京昆油田化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32