一种羟丁基壳聚糖的均相合成方法技术

本发明专利技术公开了一种羟丁基壳聚糖的均相合成方法，首先将壳聚糖均匀分散于氢氧化钾/尿素水溶液中，然后经过低温处理后得到壳聚糖溶液；向壳聚糖溶液中加入环氧丁烷，机械搅拌反应后得到羟丁基壳聚糖。所用的壳聚糖溶剂绿色环保、价格低廉；合成过程操作简便、反应条件温和、速度快，不需要加入异丙醇等有机溶剂作为分散剂。制备的羟丁基壳聚糖水溶性良好且取代度具有可控性，开辟一条在碱性壳聚糖溶液中均相合成羟丁基壳聚糖的新途径。

【技术实现步骤摘要】
一种羟丁基壳聚糖的均相合成方法
本专利技术公开了一种羟丁基壳聚糖的均相合成方法，具体涉及将壳聚糖溶解在氢氧化钾/尿素溶液中进行烷基化反应制备羟丁基壳聚糖的方法。
技术介绍
壳聚糖是自然界已发现的唯一一种天然聚阳离子多糖，具有可降解性、抑菌性、和粘附性等特点，基于其优良特性，壳聚糖已被广泛的应用于生物医学、组织工程、化工、食品和化妆品等领域。然而，由于分子间和分子内的氢键作用，壳聚糖只能溶解于酸性溶液和部分离子液中，限制了其应用范围。化学改性是实现壳聚糖快速溶解的重要措施之一，文献(XiaG,LiuY,TianM,etal.2017,5(17):3172-3185)和(BaoZ,JiangC,WangZ,etal.2017,170:80-88)中报道了通过对壳聚糖进行烷基化改性来制备羟丁基壳聚糖的方法，所制备的羟丁基壳聚糖具有良好的水溶性。然而上述报道中壳聚糖改性的反应环境往往是碱性的有机溶剂，在碱性有机溶剂环境中壳聚糖无法溶解，所以上述方法属于异相反应，反应过程只能由表及里地进行。因此，得到的羟丁基壳聚糖的取代度与均匀性都极为有限。此外，上述反应过程中需要添加异丙醇等有机试剂作为分散剂，过程繁琐且可能造成一定的环境污染。因此，开发一种绿色环保、操作简便和低成本的壳聚糖烷基化修饰方法是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种碱/尿素水溶液中均相合成羟丁基壳聚糖的新方法。本专利技术的技术方案具体如下：一种羟丁基壳聚糖的均相合成方法，包括以下步骤：将壳聚糖均匀分散于氢氧化钾（6~20%）/尿素（0~30%）（w/w）水溶液中，然后将上述组分降温至0℃～-80℃得到壳聚糖溶液；向壳聚糖溶液中加入环氧丁烷，于0℃～60℃机械搅拌反应1小时至48小时后得到取代度为0.3～1.5羟丁基壳聚糖。所述的壳聚糖溶液的浓度为0.5％～6％（w/w）。加入环氧丁烷的摩尔量为壳聚糖氨基葡萄糖单元摩尔量的0.5～24倍。本专利技术具有以下优点：(1)首次在氢氧化钾/尿素体系下通过均相反应合成了羟丁基壳聚糖，反应过程绿色环保、成本低廉且合成方法简便易操作。(2)与现有方法相比，本专利技术制备的羟丁基壳聚糖的取代度具有可控性。(3)与现有方法相比，本专利技术制备的羟丁基壳聚糖水溶性良好且溶液可在40℃以上稳定存放超过三个月。附图说明图1为壳聚糖与本专利技术制得的羟丁基壳聚糖的红外图谱。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不用于限制本专利技术。实施例1将0.5份壳聚糖粉末分散在含有12份氢氧化钾/8份尿素（w/w）的水溶液中降温至0℃得到透亮的壳聚糖溶液(0.5wt％)。向壳聚糖溶液中加入环氧丁烷(环氧丁烷与壳聚糖氨基葡萄糖单元的摩尔比为1:2)，于15℃下机械搅拌反应12小时，反应液经沉淀、洗涤、脱水后得到羟丁基壳聚糖(HBC-1)，取代度为0.3。实施例2将1份壳聚糖均匀分散在含有20份氢氧化钾/20份尿素（w/w）的水溶液中降温至-80℃得到透亮的壳聚糖溶液(1wt％)。向壳聚糖溶液中加入环氧丁烷(环氧丁烷与壳聚糖氨基葡萄糖单元的摩尔比为2:1)，于0℃下机械搅拌反应24小时，反应液经沉淀、洗涤、脱水后得到羟丁基壳聚糖(HBC-2)，取代度为0.6。实施例3将2份壳聚糖均匀分散在含有6份氢氧化钾/30份尿素（w/w）的水溶液中降温至-60℃得到透亮的壳聚糖溶液(2wt％)。向壳聚糖溶液中加入环氧丁烷(环氧丁烷与壳聚糖氨基葡萄糖单元的摩尔比为6:1)，于20℃下机械搅拌反应6小时，反应液经沉淀、洗涤、脱水后得到羟丁基壳聚糖(HBC-3)，取代度为0.8。实施例4将4份壳聚糖均匀分散在含有16份氢氧化钾/8份尿素（w/w）的水溶液中降温至-20℃得到透亮的壳聚糖溶液(4wt％)。向壳聚糖溶液中加入环氧丁烷(环氧丁烷与壳聚糖氨基葡萄糖单元的摩尔比为8:1)，于30℃下机械搅拌反应36小时，反应液经沉淀、洗涤、脱水后得到羟丁基壳聚糖(HBC-4)，取代度为1.0。实施例5将6份壳聚糖均匀分散在含有10份氢氧化钾/12份尿素（w/w）的水溶液中降温至-40℃得到透亮的壳聚糖溶液(6wt％)。向壳聚糖溶液中加入环氧丁烷(环氧丁烷与壳聚糖氨基葡萄糖单元的摩尔比为12:1)，于60℃下机械搅拌反应1小时，反应液经沉淀、洗涤、脱水后得到羟丁基壳聚糖(HBC-5)，取代度为1.3。实施例6将4份壳聚糖均匀分散在含有8份氢氧化钾/6份尿素（w/w）的水溶液中降温至-50℃得到透亮的壳聚糖溶液(4wt％)。向壳聚糖溶液中加入环氧丁烷(环氧丁烷与壳聚糖氨基葡萄糖单元的摩尔比为24:1)，于25℃下机械搅拌反应48小时，反应液经沉淀、洗涤、脱水后得到羟丁基壳聚糖(HBC-6)，取代度为1.5。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种羟丁基壳聚糖的均相合成方法，包括以下步骤：将壳聚糖均匀分散于氢氧化钾/尿素水溶液中，然后经过低温处理后得到壳聚糖溶液；向壳聚糖溶液中加入环氧丁烷，机械搅拌反应得到羟丁基壳聚糖。

【技术特征摘要】
1.一种羟丁基壳聚糖的均相合成方法，包括以下步骤：将壳聚糖均匀分散于氢氧化钾/尿素水溶液中，然后经过低温处理后得到壳聚糖溶液；向壳聚糖溶液中加入环氧丁烷，机械搅拌反应得到羟丁基壳聚糖。2.根据权利要求1所述的羟丁基壳聚糖的均相合成方法，其特征在于：氢氧化钾：6~20%，尿素：0~30%，壳聚糖0.5%～6%，（w/...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈西广，毕世超，程晓杰，孔明，刘雅，冯超，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37