专利名称：壳聚糖α-氨基烷基膦酸酯类衍生物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及海洋化工工程技术领域，具体的是一种壳聚糖oc -氨基烷基膦酸酯类衍生物及其制备方法。随着生活水平的提高和无公害食品的发展，人们曰益重视畜禽产品、 水果、蔬菜中有害物质诸如抗生素、农药等的残留问题。鉴于上述情况，安全、高效、低毒、绿色产品已成为21世纪新兽药、农药等的研究与开发 趋势。为满足这一要求，开发研究具有抑菌活性的天然产物已经成为人们 研究的热点。目前，有人使用纯天然产物作为抑菌剂，但是效果不好。对 天然产物进行简单修饰得到新型衍生物，并对其进行深入的生物活性研究， 对于发现具有开发前景的新物质作为先导化合物，从而进一步得到新型天 然生物抑菌剂有极大的机会。事实表明，开发研制的新型天然生物抑菌剂 与传统抑菌剂相比不仅效果好，且毒副作用小、开发成本低。壳聚糖是自然界大量存在的一类天然生物多糖，本身可生物降解，具 有较好的生物相容性。因其分子结构中含有活泼的羟基(-0H)和氨基(-NH2), 通过各种化学改性和修饰可形成具有不同结构和功能的衍生物。目前，已 有报道将壳聚糖应用于兽药、农药中作为抑菌剂，但效果均不好。a-氨基烷基膦酸酯类化合物是一类具有广泛生物活性的物质，研究发 现oc-氨基烷基膦酸酯类化合物具有抗植物病毒、抗肿瘤、除草、抗氧化、 防辐射、杀菌等多种重要的生物活性。因此，人们对该类化合物的生物活 性研究尤为活跃。合成具有多种结构的cc-氨基烷基膦酸酯类化合物，并进 一步研究其构效关系，对于新型抗菌剂的研制具有重要的理论意义和实际 应用价值。本发明的目的就是提供一种水溶性好、抑菌活性高的壳聚糖oc-氨基烷 基膦酸酯类衍生物及其制备方法。为实现上述目的，本发明所釆用的技术方案为 壳聚糖cx-氨基烷基膦酸酯类衍生物如式(1)所示背景技术
发明内容
式(1)其中n=49—3105; R为-(^3或-(^20{3; R,为-CH2CH3、 -CH2CH2CH3、 -CHCH3 、 或^ >。<formula>formula see original document page 4</formula>制备方法首先将壳聚糖希夫碱在苯溶剂中与亚磷酸酯在温度为 80-10(TC下，反应5-7小时；待反应后将反应物浓缩，浓缩后冷却至室温, 其次将冷却后的反应物釆用有机溶剂静止沉淀8-12小时，沉淀物洗涤后用 蒸馏水将其溶解，最后将溶解后的反应物透析2-3天，浓缩、干燥即得壳聚 糖a-氨基垸基膦酸酯类衍生物；所述壳聚糖希夫碱与亚磷酸酯的摩尔比为 1: 10-1: 15。所述壳聚糖希夫碱可为壳聚糖丙醛希夫碱、壳聚糖丁醛希夫碱、壳聚 糖异丁醛希夫碱、壳聚糖苯甲醛希夫碱或壳聚糖水杨醛希夫碱，上述分子 量在0. 8-50万。所述亚磷酸酯可为亚磷酸二甲酯或亚磷酸二乙酯。所述苯溶剂量为40-80ml;所述反应物浓缩后冷却却至室温时将反应物 浓缩至30-40ml;所述透析后浓缩时将反应物浓缩至30-40ml;所述透析时 釆用截留分子量为3300-4000的透析袋.所述沉淀和洗涤时所釆用的有机溶剂为丙酮或无水乙醇，沉淀时所用 溶剂体积为300mL。本发明制备方法中所述原料壳聚糖希夫碱由已知方法制[Ant ifunga 1 properties of Schiff bases of chitosan, N—substituted chitosan and quaternized chitosan. Zhanyong Guo, Ronge Xing， Song Liu, Zhimei Zhong, Xia Ji, Lin Wang and Pengcheng Li. CarboAydraAesearcA, 2007 3": 1329-1332.]。原理不同种类醛与壳聚糖C2位的氨基(-NH2)反应生成壳聚糖希夫碱, 壳聚糖希夫碱结构中含有活泼的C=N,与亚磷酸酯反应可以在壳聚糖分子上 引入oc-氨基烷基膦酸酯基团，与壳聚糖分子产生协同作用，显著增强其生 物活性。本发明所具有的优点1.本发明通过将壳聚糖分子与oc-氨基烷基膦酸酯基团有效结合在一 起，二者相互作用可以产生协同增效作用，增强各自特有的生物活性，具 有抗细菌、抗真菌、抗氧化、防辐射、抗肿瘤多种生物活性，如分子量为 0. 9万壳聚糖cx-氨基异丁基膦酸二甲酯衍生物对于植物真菌棉花枯萎病的 抑菌率达71%,对于大肠杆菌的最小抑菌浓度为15. 62|ag/mL;另该衍生物 在浓度为1. llmg/mL时对于 OH自由基的清除率为85. 2%;其中真菌抑菌试验方法参照 [Jasso de Rodr f guez, D. ; Hern d ndez-Castillo, D. ; Rodr i guez-Garc〖a， R. ; Angulo-S d nchez, /丄
industrial Crops a/〗d Products. 2005， 22, 87-93];细菌抑菌试验参照 [Nester EW, Anderson DG, Roberts E， Pearshall NN， Nester MT. Microbiology: a human perspective. 14th ed. 2003. pp. 518—521]; 抗氧化试验参照[Xing, R. ; Liu, S. ; Yu, H. ; Guo, Z. Y. ; Li， Z. and Li, P. C. Carbohydrate Polymers 2005; 61: 148—154.]
2. 本发明制备出的壳聚糖a -氨基烷基膦酸酯衍生物易被吸收，具有良 好的水溶性，可溶解于多种无机和有机溶剂中，克服了壳聚糖溶解性能差 的缺点，扩大了其应用领域，在农业、医药等领域有广泛的应用价值，其 中，壳聚糖a-氨基垸基膦酸酯衍生物可以溶于pH为7.5的水中以及二甲 基亚砜等有机溶剂中。
3. 本发明壳聚糖a-氨基垸基膦酸酯衍生物为白色粉末。化合物用红外 光谱作分析确证，壳聚糖分子与接入的基团有效结合形成壳聚糖a-氨基烷
基膦酸酯衍生物，其中反应的氨基基团占壳聚糖中氨基总量的 21. 03-58. 65%。
图1为壳聚糖的红外光谱图；其特征红外(cm-": 3447.01, 2920.17, 2875. 94, 1600. 03， 1423. 38， 1321. 76, 1255. 19, 1154. 96, 1081, 84, 897. 85， 660. 40， 578. 52。
图2为分子量为0.8万的壳聚糖丙醛希夫碱与亚磷酸二甲酯反应所得壳 聚糖a-氨基垸基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cnf": 3251. 11, 2870. 19, 1634. 50, 1537. 09， 1380. 87， 1315. 33， 1160. 06, 1070. 54, 909. 05, 774, 89, 646. 51, 551. 96, 430. 81。
图3为分子量为50万的壳聚糖丙醛希夫碱与亚磷酸二甲酯反应所得壳 聚糖a-氨基烷基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-'): 3455.73, 1638.76, 1535.10, 1385.64, 1156.80, 1066.87， 909.84， 644.48， 540.76。
图4为分子量为2万的壳聚糖丙醛希夫碱与亚磷酸二乙酯反应所得壳聚 糖a-氨基烷基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-3245.11, 2870. 19, 1635. 27, 1538. 50， 1381. 36, 1308. 99， 1155. 34， 1068. 69, 906. 94， 780. 03, 636. 23, 551. 56, 451. 36。
图5为分子量为20万的壳聚糖丙醛希夫碱与亚磷酸二乙酯反应所得壳 聚糖a-氨基烷基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-1): 3368. 02， 2966. 66， 2421. 83, 1637. 28, 1537, 57, 1396. 29， 1156. 22， 1077. 89, 1008. 75， 934. 09, 749. 22, 682. 45, 535. 85。
图6为分子量为5万的壳聚糖丁醛希夫碱与亚磷酸二甲酯反应所得壳聚 糖oc-氨基垸基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-]): 3409.09, 2946. 21， 1633. 37， 1534. 95， 1386. 02, 1153. 47, 1084. 08， 1016. 83, 538. 68。
图7为分子量为0. 9万的壳聚糖丁醛希夫碱与亚磷酸二甲酯反应所得壳 聚糖a-氨基垸基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-] ): 3381. 70,
2875. 32, 1635. 54， 1537. 34, 1380. 63， 1314. 99, 1160. 06, 1074. 73, 907. 89, 769. 76, 646. 51, 551. 39, 451. 36。
图8为分子量为15万的壳聚糖丁醛希夫碱与亚磷酸二乙酯反应所得壳 聚糖a-氨基烷基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cnT": 3420. 35， 2416. 01, 1635. 12, 1532. 44, 1385. 43， 1156. 50， 1090. 23, 1018. 81, 933. 19, 644.86, 551.26。
图9为分子量为0.8万的壳聚糖丁醛希夫碱与亚磷酸二乙酯反应所得壳 聚糖oc-氨基垸基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-'): 3427.49, 2885. 59, 1635. 11, 1537. 76, 1380. 95, 1316. 37, 1165. 19, 1069. 62, 903. 28， 641. 37, 550. 90, 450. 85。
图10为分子量为10万的壳聚糖异丁醛希夫碱与亚磷酸二甲酯反应所得 壳聚糖a-氨基垸基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-1): 3436. 61, 2947. 22， 1631. 82， 1534. 95, 1386. 02,1165. 19, 1079. 85, 1005. 99, 913. 55, 646. 51, 548. 93。
图ll为分子量为O. 9万的壳聚糖异丁醛希夫碱与亚磷酸二乙酯反应所 得壳聚糖oc-氨基烷基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-1): 3436. 61， 2947. 22， 1631. 82， 1534. 95, 1386. 02, 1165. 19,1079. 85, 1005. 99， 913.55, 646.51, 548.93。
图12为分子量为18万的壳聚糖苯甲醛希夫碱与亚磷酸二甲酯反应所得 壳聚糖oc-氨基烷基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm1): 3412. 44， 2422. 45, 1633. 61,1532. 47, 1386. 02, 1154. 92,1086. 75, 1012. 82， 923. 82, 759. 49, 677. 32, 536. 82。
图13为分子量为28万的壳聚糖苯甲醛希夫碱与亚磷酸二乙酯反应所得 壳聚糖a-氨基烷基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm—1): 3449. 27, 2880. 46, 1637. 66,1540. 09, 1386. 02,1319. 26, 1159, 83,1073. 86， 908.42， 543,79。
图14为分子量为8万的壳聚糖水扬醛希夫碱与亚磷酸二甲酯反应所得 壳聚糖a-氨基烷基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-1): 3430. 21, 1639. 48, 1534. 81, 1385. 19， 1166. 70, 1070. 64， 933. 19， 761. 95, 658.74, 526.15。
图15为分子量为38万的壳聚糖水扬醛希夫碱与亚磷酸二乙酯反应所得 壳聚糖a-氨基烷基膦酸酯衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm—1): 3410. 11, 2937. 51, 2426. 57,1635. 56， 1529. 89, 1385. 66, 1157. 45， 1088. 61, 1016. 25, 925. 41, 649. 08， 528. 82。
具体实施例方式
下面结合说明书附图对本发明实施例进 一 步说明，本发明的保护范围 不仅局限于以下实施例中。
本发明制备方法中所述原料壳聚糖希夫碱由已知方法制备 of Schiff bases of chitosan, N-substituted chitosan and quaternized chitosan. Zhanyong Guo， Ronge Xing, Song Liu, Zhimei Zhong, Xia Ji， Lin Wang and Pengcheng Li. Carbohydrate Aesearci3， 2007, 3": 1329—1332.]实施例11. 35g分子量为0. 8万的壳聚糖丙醛希夫碱溶于40mL苯，搅拌下加入 lOmL亚磷酸二甲酯，8(TC反应6小时。减压浓缩至30mL后冷却至室温，将 反应混合物倾入300mL无水乙醇中得到沉淀，放置8小时后过滤并用无水 乙醇洗涤沉淀，加入lOOmL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3600的透析袋 中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至31nil±l ml，冷冻干燥后即得壳 聚糖a-氨基丙基膦酸二甲酯衍生物。结构式参见式1,其中R=-CH3, Id为 —CH2CH3， n=49。红外光谱分析表明，壳聚糖a -氨基丙基膦酸二甲酯衍生物(参见图2 ) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. 01cm—2处的0-H和N-H的特 征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—]处的 -冊2的特征吸收峰消失，说明-冊2已经发生反应；图2中在1634. 50cm-工和 1380. 87cm-'处出现C=N和C-N的特征吸收峰；位于1537. 07cm—处为N-H的 特征吸收峰；1160. 06cm—〗、909. 05cm—'和774. 89cm—1处为P=0、 P-O-C和P_C 的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。实施例21. 51g分子量为50万的壳聚糖丙醛希夫碱溶于60mL苯，搅拌下加入 lOmL亚磷酸二甲酯，9(TC反应7小时。减压浓缩至40mL后冷却至室温，将 反应混合物倾入300mL无水乙醇中得到沉淀，放置8小时后过滤并用无水 乙醇洗涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3300的透析袋 中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至35ml ± lml,冷冻干燥后即得壳聚 糖oc-氨基丙基膦酸二甲酯衍生物。结构式参见式1,其中R=_CH3, Id为 -CH线，n=3106。红外光谱分析表明，壳聚糖a-氨基丙基膦酸二甲酯衍生物(参见图3) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. 01cm—:处的0-H和N-H的特 征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—'处的 -冊2的特征吸收峰消失，说明-丽2已经发生反应；图3中在1638. 76cm-〗和 1385. 64cm—处出现C-N和C-N的特征吸收峰；位于1535. 10cm—'处为N-H的 特征吸收峰；1156. 80cm一1、 1066. 87cm—1和909. 84cm-'处为P=0、 P-0-C和P-C 的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。实施例31. 79g分子量为2万的壳聚糖丙醛希夫碱溶于40mL苯,搅拌下加入10mL 亚磷酸二乙酯，90。C反应6小时。减压浓缩至35mL后冷却至室温，将反应 混合物倾入300mL无水乙醇中得到沉淀，放置8小时后过滤并用无水乙醇
洗涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3400的透析袋中， 蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至39ml士lml，冷冻干燥后即得壳聚糖a -氨基丙基膦酸二乙酯衍生物。结构式参见式l，其中R=-CH2CH3，R^-CH2CH3, n=124。红外光谱分析表明，壳聚糖a-氨基丙基膦酸二乙酯衍生物(参见图4) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. 01cm-'处的0-H和N-H的特 征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—'处的 -冊2的特征吸收峰消失，说明-朋2已经发生反应；图4中在1635. 27cm—，和 1381. 36cnT'处出现C-N和C-N的特征吸收峰；位于1538. 50cm-]处为N-H的 特征吸收峰；1068.69cm—'、 906. 94cm_1和780. 03cm—1处为P=0、 P-0-C和P-C 的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。实施例41.85g分子量为20万的壳聚糖丙醛希夫碱溶于80mL苯，搅拌下加入 10mL亚磷酸二乙酯，10(TC反应6小时。减压浓缩至32mL后冷却至室温， 将反应混合物倾入300mL丙酮中得到沉淀，放置8小时后过滤并用丙酮洗 涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3800的透析袋中，蒸 馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至32ml ± lml,冷冻干燥后即得壳聚糖a-氨基丙基膦酸二乙酯衍生物。结构式参见式1,其中R=-CH2CH3， R,为-CH2CH3， n=1242。红外光谱分析表明，壳聚糖a-氨基丙基膦酸二甲酯衍生物(参见图5) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. Olcm—'处的0-H和N-H的特 征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cii^处的 -冊2的特征吸收峰消失，说明-冊2已经发生反应；图5中在1637. 28cm—'和 1396. 29cm—'处出现C二N和C-N的特征吸收峰；位于1537. 57cm—，处为N-H的 特征吸收峰；1077. 89cm—1 、 1008. 75cnf'和749. 22cii^处为P=0、 P-O-C和P-C 的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。实施例51. 35g分子量为5万的壳聚糖丁醛希夫碱溶于40mL苯,搅拌下加入10mL 亚磷酸二甲酯，8(TC反应6小时。减压浓縮至33mL后冷却至室温，将反应 混合物倾入300mL无水乙醇中得到沉淀，放置8小时后过滤并用无水乙醇 洗涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为4000的透析袋中， 蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至33ml±l ml,冷冻干燥后即得壳聚糖 a-氨基丁基膦酸二甲酯衍生物。结构式参见式1,其中R=-CH3, R,为 -CH2CH2CH3, n=310。红外光谱分析表明，壳聚糖a-氨基丁基膦酸二甲酯衍生物(参见图6) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. Olcm—'处的0-H和N-H的特 征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—'处的 -冊2的特征吸收峰消失，说明-丽2已经发生反应；图6中在1633. 37cm—'和1386. Q2cm—'处出现C=N和C-N的特征吸收峰；位于1534. 95cirf'处为N-H的 特征吸收峰；1153. 47cnf'和1016. 83cm—1处为P=0和P-O-C的特征吸收峰； 由以上结果可以证明目标化合物的形成。 实施例61.55g分子量为G.9万的壳聚糖丁醛希夫碱溶于50mL苯，搅拌下加入 lOmL亚磷酸二甲酯，9(TC反应6小时。减压浓缩至34mL后冷却至室温，将 反应混合物倾入300mL无水乙醇中得到沉淀，放置8小时后过滤并用无水 乙醇洗涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3700的透析袋 中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至34ml±l ml,冷冻干燥后即得壳 聚糖a-氨基丁基膦酸二甲酯衍生物。结构式参见式1,其中R=-CH3, R,为 -CH2CH2CH3， n=56。红外光谱分析表明，壳聚糖a-氨基丙基膦酸二甲酯衍生物(参见图7) 与壳聚糖(参见图1 )相比图1中位于3447. Olcm-'处的0-H和N-H的特 征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—J处的 -NH2的特征吸收峰消失,说明-,2已经发生反应；图7中在1635. 54cm—]和 1380. 63cm-i处出现ON和C-N的特征吸收峰；位于1537. 34cm-1处为N-H的 特征吸收峰；1160. 06cm_1、 907. 89cnf'和769. 76cm—1处为P=0、 P-O-C和P-C 的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。实施例71. 85g分子量为15万的壳聚糖丁醛希夫碱溶于70mL苯，搅拌下加入 lOmL亚磷酸二乙酯，8(TC反应6小时。减压浓缩至35mL后冷却至室温，将 反应混合物倾入300mL无水乙醇中得到沉淀，放置8小时后过滤并用无水 乙醇洗涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3900的透析袋 中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至35ml±l ml，冷冻干燥后即得壳 聚糖a-氨基丙基膦酸二乙酯衍生物。结构式参见式1,其中R=-CH2CH3, R, 为—CH2CH2CH3, n=932。红外光谱分析表明，壳聚糖oc-氨基丙基膦酸二乙酯衍生物(参见图8) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. 01cm-'处的0-H和N-H的特 征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—'处的 -仰2的特征吸收峰消失，说明-冊2已经发生反应；图8中在1635. 12cm—^口 1385. 43cm—:处出现C=N和C-N的特征吸收峰；位于1532. 44cm—'处为N-H的 特征吸收峰；1090. 23cm—\ 1018. 81cm—'和933. 19cm—1处为P=0、 P_0-C和P-C 的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。实施例81. 35g分子量为0. 8万的壳聚糖丙醛希夫碱溶于40mL苯，搅拌下加入 10mL亚磷酸二乙酯，8(TC反应7小时。减压浓缩至36mL后冷却至室温，将 反应混合物倾入300mL无水乙醇中得到沉淀，放置8小时后过滤并用无水 乙醇洗涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3500的透析袋
中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至36ml±l ml，冷冻干燥后即得壳 聚糖oc-氨基丙基膦酸二甲酯衍生物。结构式参见式1，其中R=-CH2CH3, R
为-CH线，n=49。红外光谱分析表明，壳聚糖cc-氨基丙基膦酸二甲酯衍生物(参见图9) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. 01cm-'处的0-H和N-H的特 征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—'处的 -冊2的特征吸收峰消失，说明-朋2已经发生反应；图9中在1635. 11cm-工和 1380. 95cm-'处出现C-N和C-N的特征吸收峰；位于1537. 76cm-'处为N-H的 特征吸收峰；1165. 19cm—'、 1069. 62cm—)和903, 28cm—'处为P=0、 P-O-C和P-C 的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。实施例91. 35g分子量为10万的壳聚糖异丁醛希夫碱溶于40mL苯，搅拌下加入 lOmL亚磷酸二甲酯，9(TC反应7小时。减压浓缩至37mL后冷却至室温，将 反应混合物倾入300mL无水乙醇中得到沉淀，放置8小时后过滤并用无水 乙醇洗涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3600的透析袋 中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至37ml±l ml,冷冻干燥后即得壳 聚糖a-氨基异丁基膦酸二甲酯衍生物。结构式参见式1,其中R=-CH3, 为-CH(CH3)2， n=621。红外光谱分析表明，壳聚糖a-氨基异丁基膦酸二甲酯衍生物(参见图10) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. 01cm—工处的O-H和N-H 的特征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—1 处的-冊2的特征吸收峰消失，说明-冊2已经发生反应；图10中在1631.82cnT' 和1386. 02cm-)处出现C-N和C_N的特征吸收峰；位于1534. 95cm—'处为N-H 的特征吸收峰；1165. 19cm—\ 1005. 99cn^和913. 55cm—1处为P=0、 P-O-C和 P-C的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。实施例101. 87g分子量为0. 9万的壳聚糖异丁醛希夫碱溶于50mL苯，搅拌下加 入lOmL亚磷酸二乙酯，9(TC反应6小时。减压浓缩至38mL后冷却至室温， 将反应混合物倾入300mL无水乙醇中得到沉淀，放置8小时后过滤并用无 水乙醇洗涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3600的透析 袋中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至38ml±l ml，冷冻干燥后即得 壳聚糖a-氨基异丁基膦酸二乙酯衍生物。结构式参见式1,其中R=-CH2CH3, Id为-CH(CH3)2, n=56。红外光谱分析表明，壳聚糖a-氨基异丁基膦酸二乙酯衍生物(参见图11) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. OlcnT'处的0-H和N-H 的特征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm-1 处的-丽2的特征吸收峰消失，说明-冊2已经发生反应；图11中在1631.82cm-1 和1386. 02cm-，处出现C=N和C-N的特征吸收峰；位于1534. 95cm—'处为N-H
的特征吸收峰；1165. 19cnT1、 1005. 99cm—'和913. 55cm—'处为P=0、 P-O-C和 P-C的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。 实施例111. 45g分子量为18万的壳聚糖苯甲醛希夫碱溶于40mL苯，搅拌下加入 lOmL亚磷酸二甲酯，9(TC反应7小时。减压浓缩至30mL后冷却至室温，将 反应混合物倾入300mL丙酮中得到沉淀，放置8小时后过滤并用丙酮洗涤 沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3600的透析袋中，蒸馏 水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至33ml±lml,冷冻干燥后即得壳聚糖a-氨基苯甲基膦酸二甲酯衍生物。结构式参见式1，其中R=_CH3, 1^为^>, n=1118。红外光谱分析表明，壳聚糖a-氨基苯甲基膦酸二甲酯衍生物(参见图12) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3"7. 01cm—'处的0-H和N-H 的特征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—1 处的-冊2的特征吸收峰消失，说明-丽2已经发生反应；图12中在1633. 61ccf' 和1386. 02cm—'处出现C二N和C-N的特征吸收峰；位于1532. 47cnT处为N-H 和苯环重合的特征吸收峰；1154. 92cm—\ 1012. 82cm—'和923. 82cm—'处为P=0、 P-O-C和P-C的特征吸收峰；759. 49cm-'处为苯环的特征吸收峰；由以上结 果可以证明目标化合物的形成。实施例121. 90g分子量为28万的壳聚糖苯甲醛希夫碱溶于40mL苯，搅拌下加入 lOmL亚磷酸二乙酯，8(TC反应6小时。减压浓缩至30mL后冷却至室温，将 反应混合物倾入300mL丙酮中得到沉淀，放置8小时后过滤并用丙酮洗涤 沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3600的透析袋中，蒸馏 水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至30mL，冷冻干燥后即得壳聚糖a-氨基苯甲基膦酸二乙酯衍生物。结构式参见式1,其中R=-CH2CH3, R,为^C), n=1739。 红外光谱分析表明，壳聚糖a-氨基苯甲基膦酸二乙酯衍生物(参见图13) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. 01cm—i处的O-H和N-H 的特征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—1 处的-冊2的特征吸收峰消失，说明-冊2已经发生反应；图13中在1637. 66cm—1 和1386. 02cm—'处出现C:N和C-N的特征吸收峰；位于1540. 09cn^处为N-H 和苯环重合的特征吸收峰；1159. 83cm-'、 1073. 86cm-'和908. 42cm-'处为P=0、 P-O-C和P-C的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。实施例131. 47g分子量为8万的壳聚糖水扬醛希夫碱溶于70mL苯，搅拌下加入 lOmL亚磷酸二甲酯，10(TC反应6小时。减压浓缩至30mL后冷却至室温， 将反应混合物倾入300mL丙酮中得到沉淀，放置8小时后过滤并用丙酮洗 涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3600的透析袋中，蒸 馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至30mL,冷冻干燥后即得壳聚糖a-氨基水 扬基膦酸二甲酯衍生物。结构式参见式l,其中I^-CH3， Ri为、D, n=496。 红外光谱分析表明，壳聚糖oc-氨基水扬基膦酸二甲酯衍生物(参见图14) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. 01cii^处的O-H和N-H 的特征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cnT1 处的-冊2的特征吸收峰消失，说明-冊2已经发生反应；图14中在1639. 48cm—1 和1385. 19cm—1处出现C=N和C-N的特征吸收峰；位于1534. 81cm-〗处为N-H 和苯环重合的特征吸收峰；1166. 70cm—1、 1070. 64cn^和933. 19cm—'处为P=0、 P-O-C和P-C的特征吸收峰；761. 95cm-'处为苯环的特征吸收峰；由以上结 果可以证明目标化合物的形成。实施例141. 89g分子量为38万的壳聚糖水扬醛希夫碱溶于70mL苯，搅拌下加入 lOmL亚磷酸二乙酯，10(TC反应6小时。减压浓缩至30mL后冷却至室温， 将反应混合物倾入300mL丙酮中得到沉淀，放置8小时后过滤并用丙酮洗 涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入截留分子量为3600的透析袋中，蒸 馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至30mL，冷冻干燥后即得壳聚糖cx -氨基水扬基膦酸二乙酯衍生物。结构式参见式1,其中^-CH2CH为《D,n=2360。 红外光谱分析表明，壳聚糖a-氨基水扬基膦酸二乙酯衍生物(参见图15) 与壳聚糖(参见图1)相比图1中位于3447. 01cm—'处的O-H和N-H 的特征吸收峰发生明显的位移，说明N-H可能发生反应；位于1600. 03cm—1 处的-冊2的特征吸收峰消失，说明-冊2已经发生反应；图14中在1635. 56cm-1 和1385. 66cm—'处出现C-N和C-N的特征吸收峰；位于1529. 89cm-工处为N-H 和苯环重合的特征吸收峰；1157. 45cm—'、 1016. 25cm—和925. 41cm—'处为P=0、 P-0-C和P-C的特征吸收峰；由以上结果可以证明目标化合物的形成。
权利要求
1.一种壳聚糖α-氨基烷基膦酸酯类衍生物，其特征在于衍生物是式(1)化合物其中n＝49-3105；R为-CH3或-CH2CH3；R1为-CH2CH3、-CH2CH2CH3、
2. —种按照权利要求书l所述壳聚糖oc-氨基烷基膦酸酯类衍生物的制 备方法，其特征在于首先将壳聚糖希夫碱在苯溶剂中与亚磷酸酯在温度 为80-10(TC下，反应5-7小时；待反应后将反应物浓缩，浓缩后冷却至室 温，其次将冷却后的反应物釆用有机溶剂静止沉淀8-12小时，沉淀物洗涤 后用蒸馏水将其溶解，最后将溶解后的反应物透析2-3天，浓缩、冷冻干燥 即得壳聚糖oc-氨基烷基膦酸酯类衍生物；所述壳聚糖希夫碱与亚磷酸酯的摩尔比为1: 10-1: 15。
3. 按照权利要求2所述壳聚糖oc-氨基烷基膦酸酯类衍生物制备方法， 其特征在于所述壳聚糖希夫碱可为壳聚糖丙醛希夫碱、壳聚糖丁醛希夫 碱、壳聚糖异丁醛希夫碱、壳聚糖苯甲醛希夫碱或壳聚糖水杨醛希夫碱， 上述分子量在0. 8-50万。
4. 按照权利要求2所述壳聚糖a-氨基烷基膦酸酯类衍生物制备方法， 其特征在于所述亚磷酸酯可为亚磷酸二甲酯或亚磷酸二乙酯。
5. 按照权利要求2所述壳聚糖a -氨基烷基膦酸酯类衍生物制备方法， 其特征在于所述苯溶剂量为40-80ml;所述反应物浓缩后冷却却至室温时 将反应物浓缩至30-40ml;所述透析后浓缩时将反应物浓縮至30-40ml;所 述透析时釆用截留分子量为3300-4000的透析袋。
6. 按照权利要求2所述壳聚糖a-氨基烷基膦酸酯类衍生物制备方法，淀时所用溶剂体积为300rnL。其中n=49—3105; R为—CH3或—CH2CH3; R!为
全文摘要
本发明涉及海洋化工工程技术领域，具体的是一种壳聚糖α-氨基烷基膦酸酯类衍生物及其制备方法。具体衍生物是式(1)化合物，其制备方法为首先用壳聚糖与醛反应制备得到壳聚糖的希夫碱；接下来用壳聚糖的希夫碱与亚磷酸酯反应得到壳聚糖α-氨基烷基膦酸酯类衍生物。采用本发明的制备方法合成的壳聚糖α-氨基烷基膦酸酯类衍生物其取代度达21.03-58.65％，有较好的水溶性，α-氨基烷基膦酸酯基团与壳聚糖分子有效结合起来，可产生协同增效作用，显著增强壳聚糖自身特有的抑菌、抗病毒等生物活性，可应用于医药、农业等领域。
文档编号C08B37/08GK101157734SQ20071011376
公开日2008年4月9日 申请日期2007年9月7日 优先权日2007年9月7日
发明者松 刘, 李鹏程, 琳 王, 蔡圣宝, 邢荣娥, 钟志梅 申请人:中国科学院海洋研究所