专利名称：一种油溶性壳聚糖衍生物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种天然高分子化合物的衍生物及其制备方法，特别是一种油溶性壳聚糖衍生物及其制备方法。
背景技术：
壳聚糖中存在的大量游离氨基使其成为自然界中为数不多的带正电荷的生物高分子，这一独特结构赋予了它独特的生物活性，使其成为一种具有广阔应用前景的生物材料。但是大量的氨基和羟基相互作用带来壳聚糖分子内和分子间强烈的氢键作用，分子链紧密排列形成结晶区，使得壳聚糖抗润胀、溶解性差，只能溶于稀酸性水溶液和特殊的含卤素的有机溶剂中，大大限制了壳聚糖这一天然资源的广泛应用。邻苯二甲酰化壳聚糖(phthaloylchitosan，简称PHCS)是一种重要的壳聚糖衍生物。它在N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、吡啶等强极性有机溶剂中具有良好的溶解性，而且表现出典型的溶致液晶性。此外，它的N-邻苯二甲酰亚胺基能够很容易被脱去从而恢复壳聚糖的游离氨基。基于这些优点，邻苯二甲酰化壳聚糖作为一种重要的中间体可进行多种壳聚糖的选择性衍生化反应。
壳聚糖的接枝改性越来越受到人们的重视。通过接枝反应，可根据需要把具有不同性质的分子链引入到壳聚糖主链上，结合天然高分子与合成高分子的优异性能获得新的材料。在邻苯二甲酰化壳聚糖的羟基上引入双键得到PHCSMA中间体，一方面其溶解性的改善有利于接枝反应的进行；另一方面，接枝反应完成后又可以方便的脱保护恢复氨基。这种接枝反应路线，能够在接枝产物中保持壳聚糖的游离氨基，得到既包含合成高分子支链又有氨基葡聚糖主链的天然高分子与合成高分子的材料。
美国专利US.Pat 4619995和3911098公开了，在壳聚糖重复单元上引入含羟基或羧基的基团，制备水溶性壳聚糖。但它们大多在强碱条件下反应，在反应过程中伴随着壳聚糖分子链的断裂，同时这些反应多在异丙醇溶剂中进行，成本相对较高。中国专利98126756.4公开了，在壳聚糖的重复单元上，于20-80℃的温度下在氢氧化钠的低碳醇溶液中与含羟基和羧基的取代基反应，衍生物具有水溶性，并有较高的特性粘度。中国专利200410019960.9公开了，一种油溶性O-壳聚糖衍生物及其制备和应用，以壳聚糖为原材料，合成出的壳聚糖环碳6位-OH上取代的衍生物为O-9-十八烷酸壳聚糖。该产物既可用于肥胖病的治疗又可用于肥胖的预防。具有天然无毒减肥效果，对人体无副作用。
发明内容
本发明目的是提供一种油溶性壳聚糖衍生物，它可以溶于N，N-二甲基甲酰胺等有机溶剂，具有自催化性能；可以作为中间体，无需催化剂即可与带羟基的大单体反应，得到一系列壳聚糖与合成高分子的接枝共聚物。
本发明一种油溶性壳聚糖衍生物的化学结构式如下所示 其中R为C2-C4的烷基，n为1000-3000。
本发明一种油溶性壳聚糖衍生物的制备方法如下，以下均以质量份表示(1)将1-5份的壳聚糖和3-15份邻苯二甲酸酐加入干燥的50-250份N，N-二甲基甲酰胺中，在120-130℃，氮气气氛下搅拌反应5-6小时，反应完毕后，经冰水沉淀，抽滤，乙醇抽提纯化，再于40℃下真空干燥得到邻苯二甲酰化壳聚糖；(2)将1-5份的邻苯二甲酰化壳聚糖和3-45份的二元酸或二元酸酐加入干燥的50-250份N，N-二甲基甲酰胺中，在氮气气氛下升温到100-120℃搅拌反应12-24小时，反应完毕后，经冰水沉淀，抽滤，乙醇抽提纯化，再于40℃下真空干燥得到油溶性壳聚糖衍生物。
本发明使用的二元酸为己二酸或琥珀酸。
本发明使用的二元酸酐为琥珀酸酐或马来酸酐。
本发明使用的壳聚糖的分子量为5×103-8×105。
本发明一种油溶性壳聚糖衍生物的制备反应方程式如下所示 本发明一种油溶性壳聚糖衍生物，由于在氨基上引入了邻苯二甲酸酐，在羟基上引入了二元酸，破坏了壳聚糖的氢键，使衍生物能完全溶于N，N-二甲基甲酰胺等有机溶剂中，而壳聚糖本身不溶于有机溶剂，通过氢键或离子电负性吸附，具有自催化性能，可与带羟基的大单体反应，得到多种接枝共聚物。制备过程中无需催化剂，产物后处理简单。
图1中的曲线a为壳聚糖的红外谱图。
图1中的曲线b为邻苯二甲酰化壳聚糖的红外谱图。
图2是O-琥珀酸-N-邻苯二酰化壳聚糖的13C-NMR谱图。
图3是O-己二酸-N-邻苯二酰化壳聚糖的红外谱图。
图4是O-琥珀酸-N-邻苯二酰化壳聚糖与聚己内酯的接枝共聚物的1H-NMR谱图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明采用的壳聚糖是使用的壳聚糖的分子量为7.57×105，购于浙江玉环海洋生物有限公司。
实施例1(1)将5g壳聚糖加入250gN，N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌至完全溶解，再加入13.8g邻苯二甲酸酐，在125℃左右反应15小时，冰水沉淀，乙醇抽提纯化，真空干燥得到8g邻苯二甲酰化壳聚糖。图1中的曲线a为壳聚糖的红外谱图，图1中的曲线b为邻苯二甲酰化壳聚糖的红外谱图。对比分析可以看出，邻苯二甲酰化壳聚糖的红外谱图中壳聚糖上氨基经邻苯二甲酰化反应形成的酰胺的C＝0振动在1712cm-1出现了强的吸收峰，而且由于酰亚胺结构的形成，相邻两个羰基相互作用使其分裂成两个峰，其中一个出现在更高频约1777cm-1附近。
(2)将5g邻苯二甲酰化壳聚糖加入250gN，N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌至完全溶解，再加入4g的琥珀酸酐，在110℃反应15小时，冰水沉淀，乙醇抽提纯化，真空干燥得到6g O-琥珀酸-N-邻苯二酰化壳聚糖。图2是O-琥珀酸-N-邻苯二酰化壳聚糖的13C-NMR谱图，在25-35ppm的峰是琥珀酸的亚甲基碳，160-165ppm是羰基碳，120-140ppm是芳环，57-100ppm是壳聚糖的骨架碳。
实施例2将5g邻苯二甲酰化壳聚糖加入250gN，N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌至完全溶解，再加入5g己二酸，在100℃反应12小时，冰水沉淀，抽提，真空干燥，得到6.2g O-己二酸-N-邻苯二酰化壳聚糖。图3是O-己二酸-N-邻苯二酰化壳聚糖的红外谱图。壳聚糖上氨基经邻苯二甲酰化反应形成的酰胺的C＝O振动在1712cm-1出现了强的吸收峰，而且由于酰亚胺结构的形成，相邻两个羰基相互作用使其分裂成两个峰，其中一个出现在更高频约1777cm-1附近，己二酸中的亚甲基在2800-3000cm-1附近出现吸收峰。
实施例3将实施例1中制得1g O-琥珀酸-N-邻苯二酰化壳聚糖和聚己内酯加入100mLN，N-二甲基甲酰胺溶液中，加入4mL甲苯。在氮气气氛下，反应温度100℃搅拌反应约15小时。产物经沉淀分离，并用丙酮抽提24小时除去未反应的聚己内酯，真空干燥，得到壳聚糖接枝共聚物。图4是壳聚糖与聚己内酯接枝共聚物的1H-NMR谱图，丁二酸的亚甲基的质子的化学在4，聚己内酯的亚甲基分别在1，2，3，5，邻苯二甲酸酐苯环亚甲基的化学位移在6。
权利要求
1.一种油溶性壳聚糖衍生物，其特征在于化学结构式如下所示 其中R为C2-C4的烷基，n为1000-3000。
2.如权利要求1所述的一种油溶性壳聚糖衍生物的制备方法，其特征在于制备方法如下，以下均以质量份来表示(1)将1-5份的壳聚糖和3-15份邻苯二甲酸酐加入干燥的50-250份N，N-二甲基甲酰胺溶液中，在120-130℃，氮气气氛下搅拌反应5-6小时，反应完毕后，产物经冰水沉淀，抽滤，用乙醇抽提纯化，于40℃下真空干燥得到邻苯二甲酰化壳聚糖；其中壳聚糖的分子量为5×103-8×105；(2)将1-5份的邻苯二甲酰化壳聚糖和3-45份的二元酸或二元酸酐加入干燥的50-250份N，N-二甲基甲酰胺溶液中，在氮气气氛下升温到100-120℃搅拌反应12-24小时，反应完毕后，产物经冰水沉淀，抽滤，用乙醇抽提纯化，再于40℃下真空干燥得到油溶性壳聚糖衍生物；其中二元酸为琥珀酸或己二酸；二元酸酐为琥珀酸酐或马来酸酐。
全文摘要
本发明公开了一种如下式所示的油溶性壳聚糖衍生物及其制备方法，它由壳聚糖和邻苯二甲酸酐、二元酸、二元酸酐反应得到。在壳聚糖结构中引入了邻苯二甲酸酐，在羟基上引入了带羧基的二元酸，得到油溶性壳聚糖衍生物油溶性好。本发明的方法制备的壳聚糖衍生物可以溶于N，N－二甲基甲酰胺等有机溶剂，具有自催化性能，可以作为中间体，无需催化剂，可与带羟基的大单体反应，得到一系列壳聚糖与合成高分子的接枝共聚物。
文档编号C08B37/00GK1995072SQ20061014765
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者黄梅芳 申请人:上海交通大学