本发明专利技术公开了一种具有生物活性蔗渣木聚糖柠檬酸酯‑g‑GMA的合成方法。以蔗渣木聚糖为主要原料，首先利用过硫酸钾为引发剂，在水相条件下与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行接枝共聚，得到蔗渣木聚糖‑g‑GMA衍生物；然后以一水合次亚磷酸钠为酯化催化剂，柠檬酸为酯化剂，在离子液体氯化‑1‑烯丙基‑3‑甲基咪唑溶剂中经催化酯化反应得到目标产物蔗渣木聚糖柠檬酸酯‑g‑GMA。采用本工艺合成的目标产物不仅改善了蔗渣木聚糖的稳定性，引入功能性单体GMA和柠檬酸酸的活性基团进一步提高了蔗渣木聚糖的抗癌等生物活性。
A synthesis method of active bagasse xylan citrate-g-gma
【技术实现步骤摘要】
一种活性蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA的合成方法
本专利技术涉及精细化工及生物质材料领域，特别是一种具有生物活性的蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA的合成方法。
技术介绍
近年来，应用可再生生物质资源取代传统的工业石化材料作为新型的工业聚合物成为了科研人员的关注热点。木聚糖作为一种可再生、可降解的多糖，因其大分子中分布较多的羟基，可以采用酯化、醚化、接枝共聚等方式进行深加工，具有广阔的发展前景。目前，对木聚糖的化学修饰主要为单一改性研究，如通过选择不同的单体，经过接枝反应改善木聚糖的空间结构，合成缓释材料、添加剂等产物。在对木聚糖一步修饰的基础上，再通过第二步接枝、酯化等反应，能够为木聚糖提供更多的活性基团。采用引发剂控制甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝共聚到蔗渣木聚糖侧链可以有效地提高蔗渣木聚糖的生物活性，再通过酯化反应引入具有高活性、亲水性的柠檬酸作为蔗渣木聚糖的第二活性基团，减少分子的氢键作用，同时采用离子液体为酯化反应溶剂以使柠檬酸与木聚糖衍生物的酯化反应为均相酯化，提高酯化效果，改善蔗渣木聚糖的基本理化性能，增强蔗渣木聚糖的生物活性。本专利技术以蔗渣木聚糖为主要原料，首先利用过硫酸钾为引发剂，在水相条件下与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行接枝共聚，得到蔗渣木聚糖-g-GMA衍生物；然后以一水合次亚磷酸钠为酯化催化剂，柠檬酸为酯化剂，在离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑(AmimCl)溶剂中经催化酯化反应得到目标产物蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善蔗渣木聚糖的基本理化性能，增强蔗渣木聚糖的生物活性，提供一种具有生物活性的蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA的合成方法。本专利技术的具体步骤为：(1)将5～10g蔗渣木聚糖于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖。(2)称取3～8g步骤(2)所得干基蔗渣木聚糖加入250mL的四口烧瓶中，再加入15～20mL去离子水。室温下搅拌10～15分钟，得到木聚糖悬浮液。(3)称取0.2～0.3g过硫酸钾于50mL烧杯中，向烧杯中加入10～15mL去离子水，搅拌至溶解得引发剂溶液，所得引发剂溶液倒入50mL恒压滴液漏斗中备用。(4)将步骤(2)所得体系加热至70～90℃，滴加步骤(3)所得引发剂溶液，控制在10～20分钟滴加引发剂溶液总质量的1/4。(5)将5～10mL分析纯单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)置于50mL的恒压滴液漏斗中，待步骤(4)体系滴加完引发剂过硫酸钾溶液总质量1/4时开始滴加分析纯单体GMA；控制在3～4小时同时滴加完毕，继续搅拌反应1～2小时，将物料冷却至室温。(6)抽滤步骤(5)所得物料，并依次分别用25～30mL的分析纯无水乙醇、25～30mL分析纯丙酮洗涤、抽滤3～4次。将滤饼放入表面皿中，置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得蔗渣木聚糖-g-GMA粗产物。(7)将步骤(6)所得粗产物在索氏提取器中用30～50mL分析纯丙酮抽提24小时，将抽提后的样品置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得到蔗渣木聚糖-g-GMA纯接枝共聚物。(8)量取40～45mL分析纯烯丙基氯和30～35mL分析纯1-甲基咪唑置于装有搅拌器、回流冷凝装置、温度计的250mL圆底烧瓶密封体系中，将温度控制在55～60℃，采用循环水式真空泵将该体系在连续抽真空状态下搅拌反应7～9小时。将得到的粗产品经旋转蒸发仪将过量的烯丙基氯蒸发后，得到离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑，将其冷却至室温后倒入100mL烧杯内，备用。(9)称取23～30g离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑于250mL的四口烧瓶中，升温至70～90℃，搅拌下将离子液体熔化为黄色透明液体。(10)称取3～5g干燥的蔗渣木聚糖-g-GMA加入步骤(9)所得体系中，搅拌40～60分钟至蔗渣木聚糖-g-GMA完全溶于氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑溶剂。(11)称取0.7～1g一水合次亚磷酸钠与1.2～2.2g柠檬酸加入步骤(10)所得体系中，控制温度在70～90℃反应3～4小时。将物料冷却至室温得反应产物溶液。(12)将步骤(11)所得反应液抽滤得滤饼，再依次分别用25～30mL分析纯丙酮、25～30mL分析纯无水乙醇洗涤、抽滤3～4次。将滤饼放入表面皿中，置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得产物蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA。(13)采用酸碱滴定法对步骤(12)所得最终产物蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA进行酯化取代度的测定，具体方法及步骤如下：准确称取约0.2g样品放入250mL锥形瓶，加入5mL去离子水，将样品摇匀后，滴入3滴酚酞指示剂。加入2.5mL浓度0.5mol/L的氢氧化钠溶液，摇匀。在室温下震荡皂化1小时。用10mL去离子水冲洗塞子与锥形瓶的内壁，再用0.1mol/L盐酸标准溶液滴定至无色，即为终点。记录消耗盐酸标准溶液的体积V1。在相同条件下，用酯化前的蔗渣木聚糖进行空白滴定，记录消耗盐酸标准溶液体积V0。乙酰基的质量分数w与取代度DS的计算式如下：式中:w——柠檬酸酯化蔗渣木聚糖接枝衍生物每个单元中含有的乙酰基的平均质量分数，％；V0——滴定蔗渣木聚糖-g-GMA耗用HCl标准溶液的体积，单位mL；V1——滴定柠檬酸酯化蔗渣木聚糖接枝衍生物所耗用HCl标准溶液的体积，单位mL；CHCl——盐酸标准溶液的浓度，单位mol/L；m——目标产物样品的质量，单位g；132——脱水木糖单元的相对分子质量；43——柠檬酰基的相对分子质量；DS——柠檬酸酯化蔗渣木聚糖-g-GMA的取代度；M—酰基脱水木糖接枝衍生物单元的相对分子质量。采用本工艺合成的目标产物不仅改善了蔗渣木聚糖的稳定性，引入功能性单体GMA和柠檬酸酸的活性基团进一步提高了蔗渣木聚糖的抗癌等生物活性。附图说明图1为原蔗渣木聚糖的IR图。图2为蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA的IR图。图3为原蔗渣木聚糖的XRD图。图4为蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA的XRD图。图5为原蔗渣木聚糖的TG及DTG曲线。图6为蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA的TG-DTG图。图7为蔗渣木聚糖的SEM照片。图8为蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA的SEM图。图9为蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA的1HNMR图。具体实施方式实施例：(1)将6g蔗渣木聚糖于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖。(2)称取5g步骤(2)所得干基蔗渣木聚糖加入250mL的四口烧瓶中，再加入15mL去离子水。室温下搅拌10分钟，得到木聚糖悬浮液。(3)称取0.3g过硫酸钾于50mL烧杯中，向烧杯中加入15mL去离子水，搅拌至溶解得引发剂溶液，所得引发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有生物活性的蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA的合成方法，其特征在于具体步骤为：/n(1)将5~10g蔗渣木聚糖于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖；/n(2)称取3~8g步骤(2)所得干基蔗渣木聚糖加入250mL的四口烧瓶中，再加入15~20mL去离子水；室温下搅拌10~15分钟，得到木聚糖悬浮液；/n(3)称取0.2~0.3g过硫酸钾于50mL烧杯中，向烧杯中加入10~15mL去离子水，搅拌至溶解得引发剂溶液，所得引发剂溶液倒入50mL恒压滴液漏斗中备用；/n(4)将步骤(2)所得体系加热至70~90℃，开始滴加步骤(3)引发剂溶液，控制在10~20分钟滴加引发剂溶液总质量的1/4；/n(5) 量取5~10mL分析纯单体甲基丙烯酸缩水甘油酯即GMA置于50mL的恒压滴液漏斗中，待步骤（4）体系滴加完引发剂过硫酸钾溶液总质量1/4时开始滴加分析纯单体GMA；控制在3~4小时同时滴加完毕，继续搅拌反应1~2小时，将物料冷却至室温；/n(6)抽滤步骤(5)所得物料，并依次分别用25~30mL的分析纯无水乙醇、25~30mL分析纯丙酮洗涤、抽滤3~4次；将滤饼放入表面皿中，置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得蔗渣木聚糖-g-GMA粗产物；/n(7)将步骤(6)所得粗产物在索氏提取器中用30~50mL分析纯丙酮抽提24小时，将抽提后的样品置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得到蔗渣木聚糖-g-GMA纯接枝共聚物；/n(8)量取40~45mL分析纯烯丙基氯和30~35mL分析纯1-甲基咪唑置于装有搅拌器、回流冷凝装置、温度计的250mL圆底烧瓶密封体系中，将温度控制在55~60℃，采用循环水式真空泵将该体系在连续抽真空状态下搅拌反应7~9小时；将得到的粗产品经旋转蒸发仪将过量的烯丙基氯蒸发后，得到离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑，将其冷却至室温后倒入100mL烧杯内，备用；/n(9)称取23~30g 离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑于 250mL的四口烧瓶中，升温至70~90℃，搅拌下将离子液体熔化为黄色透明液体；/n(10)称取3~5g干燥的蔗渣木聚糖-g-GMA加入步骤(9)所得体系中，搅拌40~60分钟至蔗渣木聚糖-g-GMA完全溶于氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑溶剂；/n(11)称取0.7~1g一水合次亚磷酸钠与1.2~2.2g柠檬酸加入步骤(10)所得 体系中，控制温度在70~90℃反应3~4小时；将物料冷却至室温得反应产物溶液；/n(12)将步骤(11)所得反应液抽滤得滤饼，再依次分别用25~30mL分析纯丙酮、25~30mL分析纯无水乙醇洗涤、抽滤3~4次；将滤饼放入表面皿中，置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得产物蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA。/n...
【技术特征摘要】
1.一种具有生物活性的蔗渣木聚糖柠檬酸酯-g-GMA的合成方法，其特征在于具体步骤为：
(1)将5~10g蔗渣木聚糖于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖；
(2)称取3~8g步骤(2)所得干基蔗渣木聚糖加入250mL的四口烧瓶中，再加入15~20mL去离子水；室温下搅拌10~15分钟，得到木聚糖悬浮液；
(3)称取0.2~0.3g过硫酸钾于50mL烧杯中，向烧杯中加入10~15mL去离子水，搅拌至溶解得引发剂溶液，所得引发剂溶液倒入50mL恒压滴液漏斗中备用；
(4)将步骤(2)所得体系加热至70~90℃，开始滴加步骤(3)引发剂溶液，控制在10~20分钟滴加引发剂溶液总质量的1/4；
(5)量取5~10mL分析纯单体甲基丙烯酸缩水甘油酯即GMA置于50mL的恒压滴液漏斗中，待步骤（4）体系滴加完引发剂过硫酸钾溶液总质量1/4时开始滴加分析纯单体GMA；控制在3~4小时同时滴加完毕，继续搅拌反应1~2小时，将物料冷却至室温；
(6)抽滤步骤(5)所得物料，并依次分别用25~30mL的分析纯无水乙醇、25~30mL分析纯丙酮洗涤、抽滤3~4次；将滤饼放入表面皿中，置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得蔗渣木聚糖-g-GMA粗产物；
(7)将步骤(6)所得粗产物在索氏提取器中用30~50mL分析纯丙酮抽提24小时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李和平，李明坤，杨锦武，葛文旭，郑光绿，耿恺，武晋雄，柴建啟，杨莹莹，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。