本发明属于日化及生物技术领域，具体涉及一种透明质酸季铵基衍生物及其制备和纯化方法。
背景技术：
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透明质酸(hyaluronicacid，ha)又名玻璃酸，是由(1-3)-2-n-乙酰氨基-2-脱氧-d-葡萄糖-(1-4)-o-β-d-葡萄糖醛酸的二糖重复排列而形成的一种酸性直链多聚粘多糖，具有很强的亲水性和非常好的保湿性能，是目前自然界中发现的保湿性能最好的物质，被国际化妆品行业公认为最理想的天然保湿因子，被广泛应用于化妆品行业。
透明质酸最突出的特性就是其独特的高保湿性，其由于具有羧基等阴离子性官能团，因而通常带负电，而人体的毛发、皮肤的表面通常也是带负电。当使用透明质酸处理毛发时，由于二者都带负电而相互排斥，为此，透明质酸一般难以很好的吸附在毛发、皮肤的表面，采用透明质酸处理后的毛发经过流水的冲洗时透明质酸便多数被冲洗掉，无法继续发挥其滋润保湿的作用，从而影响相关产品的应用效果。从这样的背景出发，我们提供了一种透明质酸季铵基衍生物及其制备和纯化方法，在透明质酸分子中经过化学修饰给透明质酸接枝上带有正电的季铵基团，使其具有一定的正电性，由于正负电荷的相互吸引，修饰后的透明质酸季铵基衍生物便能良好地吸附于毛发及皮肤的表面，可赋予其良好的润湿性和延展性，同时由于季铵盐基团带有舒展的阳离子侧链，具有强亲水性，接入了季铵盐基团后的透明质酸可以增强其本身优秀的保湿特性。这样制备所得的透明质酸季铵基衍生物则特别适用在洗发护发产品及清洁类化妆品中，这是由于其良好的吸附性即使经过流水冲洗也能绝大部分保留在头发和皮肤表面持续发挥其独特的保湿作用。
技术实现要素：
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本发明就是针对上述问题，提供了一种透明质酸季铵基衍生物及其制备和纯化方法，处理后的透明质酸季铵基衍生物能很好地吸附于毛发及皮肤的表面，赋予良好的润湿性和延展性，还使透明质酸增强了其本身优秀的保湿特性，即使经过流水冲洗也能绝大部分保留在头发和皮肤表面，持续发挥其独特的保湿作用。
为了实现本发明的上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种透明质酸季铵盐衍生物，具有如式i所示的结构：
i
式i中r为ch2ch(oh)ch2n+me3cl，或r为h。
一种透明质酸季铵盐衍生物的制备和纯化方法，包括如下步骤：
（1）取洁净的搅拌器、回流冷凝器和三口烧瓶，备用；
（2）将搅拌器和回流冷凝器装入三口烧瓶中，配制含有10%-60%比例水的有机溶剂溶液，预热至30-80℃。
（3）取适量的透明质酸或其盐固体粉末，缓慢加入到步骤2）制得的有机溶剂溶液中，得到料液a，透明质酸或其盐固体粉末与有机溶剂溶液的质量体积比为1：10-40。
（4）依次分别将接枝试剂和0.05-0.8mmol/l反应引发剂缓慢加入到步骤3）制得的料液a中，得到料液b，透明质酸或其盐固体粉末与接枝试剂的重量比为1:0.5-10，透明质酸或其盐固体粉末与反应引发剂的重量比为1:0.5-10。
（5）往三口烧瓶中通入保护气，赶尽烧瓶中的氧气。
（6）在30-80℃水浴中缓慢搅拌料液b0.2-10h，进行接枝反应，得到反应液。
（7）将反应液静置2-40min，使其充分分层，去除上层清液，过滤并收集得到沉淀物a。
（8）将沉淀物a加入与反应液相同液体体积的有机溶剂，依次洗涤沉淀物a两次，洗涤后去除上层清液，以去除残留的接枝试剂和反应引发剂，过滤并收集得到沉淀物b。
（9）将沉淀物b加入到纯化水中，搅拌使其充分溶解，得到料液c，沉淀物b与纯化水的质量体积比为1:10-30。
（10）向料液c中加入2%-15%的精制盐，搅拌使其充分溶解，调节料液b的ph值至6.0-7.5，得到料液d。
（11）向料液d中加入乙醇，缓慢搅拌10-35min后静置5-60min，去除上层清液乙醇，过滤并收集得到沉淀物c，料液c与乙醇液体体积比为1：1-5。
（12）将沉淀物c加入到纯化水中，搅拌使其充分溶解，得到料液e，沉淀物c与纯化水的质量体积比为1：10-30。
（13）向料液e中加入乙醇，缓慢搅拌10-35min后静置5-60min，去除上层清液乙醇，过滤并收集得到沉淀物d，料液e与乙醇的液体体积比为1：1-5。
（14）采用60%-80%乙醇对沉淀物d依次进行3次洗涤，去除沉淀物d中残余的痕量杂质，得到沉淀物e，沉淀物d与60%-80%乙醇的质量体积比为1:1。
（15）采用无水乙醇对沉淀物e进行脱水，得到物料，将物料抽滤出来放入真空干燥箱内进行真空干燥6-12h，既得透明质酸季铵盐衍生物。
所述的步骤（2）和步骤（8）中，所用的有机溶剂可为异丙醇、乙醇、甲醇、丙酮等，有机溶剂的浓度为40%-90%。
所述的步骤（4）中，接枝试剂采用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵或3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，反应引发剂采用硫酸铈铵或硝酸铈铵或硫酸高铈。
所述的步骤（5）中的保护气为氮气。
所述的步骤（9）和步骤（12）中的纯化水为饮用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得的供药用的水，不含任何添加剂。
本发明中所说的质量体积比，即1g固体对应1ml液体量。
本发明中所说的液体体积比，即1ml反应液对应1ml纯化水。
本发明制备方法中所述透明质酸固体粉末是本公司生产的化妆品级透明质酸，质量符合qb/t-4416-2012《化妆品用原料透明质酸钠》行业标准质量要求和我公司内控质量标准。
本发明的有益效果：在透明质酸分子中经过化学分子改造，给透明质酸接枝上带有正电的季铵基团，使其具有一定的正电性，由于正负电荷的相互吸引，修饰后的透明质酸季铵基衍生物便能良好地吸附于毛发及皮肤的表面，可赋予其良好的润湿性和延展性，同时由于季铵盐基团带有舒展的阳离子侧链，具有强亲水性，接入了季铵盐基团后的透明质酸可以增强其本身优秀的保湿特性。这样制备所得的透明质酸季铵基衍生物则特别适用在洗发护发产品及清洁类化妆品中，这是由于其良好的吸附性即使经过流水冲洗也能绝大部分保留在头发和皮肤表面持续发挥其独特的保湿作用。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，并且本发明的保护范围不仅局限于以下实施例。
本发明所述方法制备的透明质酸季铵盐衍生物的接枝率为4个羟基上的氢原子被取代的比率，其理论值为0-4.0，接枝率是根据产物的氮含量的来计算的，接枝率=(n1-n0)/n0，其中n1是接枝后的产物的氮含量，n0是ha本身的氮含量。
实施例1
取200ml体积的90%的乙醇放入装有搅拌器和回流冷凝器的三口烧瓶中，水浴预热至30℃。称取10g分子量为1.36mda的透明质酸钠盐固体粉末，在搅拌下将固体粉末缓慢加至预热的乙醇溶剂中。接着依次加入5g的2,3-缩水甘油基三甲基氯化铵和0.05mmol/l的反应引发剂硫酸铈铵，往三口烧瓶中通入保护气氮气赶尽烧瓶中的氧气。于30℃水浴中在氮气的保护下搅拌反应0.2h。反应结束后，静置2min使反应液充分分层，倾倒去除上层清液，过滤收集固体沉淀。加入200ml90%的异丙醇洗涤两次，除去上清，过滤收集沉淀。加入200ml纯化水，搅拌使获得的初产物沉淀充分溶解，往溶解后的料液中加入2%的精制盐，调节料液ph至6.0-7.5，加入1倍体积的乙醇进行沉淀。沉淀后静置0.5h去除上清酒精，将沉淀物二次溶解于200ml的纯化水中，再次加入1倍体积的乙醇进行二次沉淀。二次沉淀后除去上清酒精，采用200ml的60%的乙醇洗涤2次，以去除残余的痕量杂质。洗涤后采用无水乙醇进行脱水、脱水后将物料抽滤出来放入真空干燥箱干燥6h得到9.3g。经检测，白色固体粉末的干燥失重为3,68%，接枝率为0.85，ph为6.8,蛋白质残留为0.03%，炽灼残渣为6.4%。
实施例2
量取200ml体积的90%的异丙醇放入装有搅拌器和回流冷凝器的三口烧瓶中，水浴预热至60℃。称取10g分子量为1.36mda的透明质酸钠盐固体粉末，在搅拌下将固体粉末缓慢加至预热的异丙醇溶剂中。接着依次加入15g的2,3-缩水甘油基三甲基氯化铵和0.3mmol/l的反应引发剂硫酸铈铵，往三口烧瓶中通入保护气氮气赶尽烧瓶中的氧气。于60℃水浴中在氮气的保护下搅拌反应5h。反应结束后，静置10min使反应液充分分层，倾倒去除上层清液，过滤收集固体沉淀。加入200ml90%的异丙醇洗涤两次，除去上清，过滤收集沉淀。加入200ml纯化水，搅拌使获得的初产物沉淀充分溶解，往溶解后的料液中加入5%的精制盐，调节料液ph至6.0-7.5，加入2倍体积的乙醇进行沉淀。沉淀后静置0.5h去除上清酒精，将沉淀物二次溶解于200ml的纯化水中，再次加入2倍体积的乙醇进行二次沉淀。二次沉淀后除去上清酒精，采用200ml的80%的乙醇洗涤2次，以去除残余的痕量杂质。洗涤后采用无水乙醇进行脱水、脱水后将物料抽滤出来放入真空干燥箱干燥10h得到白色固体粉末10.7g即为精制的透明质酸季铵盐衍生物产品。经检测，白色固体粉末的干燥失重为4.46%，接枝率为1.24，ph为7.2,蛋白质残留为0.03%，炽灼残渣为6.8%。
实施例3
取200ml体积的90%的丙酮放入装有搅拌器和回流冷凝器的三口烧瓶中，水浴预热至80℃。称取10g分子量为1.36mda的透明质酸钠盐固体粉末，在搅拌下将固体粉末缓慢加至预热的丙酮溶剂中。接着依次加入20g的2,3-缩水甘油基三甲基氯化铵和0.8mmol/l的反应引发剂硫酸铈铵，往三口烧瓶中通入保护气氮气赶尽烧瓶中的氧气。于80℃水浴中在氮气的保护下搅拌反应10h。反应结束后，静置40min使反应液充分分层，倾倒去除上层清液，过滤收集固体沉淀。加入200ml90%的丙酮洗涤两次，除去上清，过滤收集沉淀。加入200ml纯化水，搅拌使获得的初产物沉淀充分溶解，往溶解后的料液中加入15%的精制盐，调节料液ph至6.0-7.5，加入5倍体积的乙醇进行沉淀。沉淀后静置0.5h去除上清酒精，将沉淀物二次溶解于200ml的纯化水中，再次加入2倍体积的乙醇进行二次沉淀。二次沉淀后除去上清酒精，采用200ml的80%的乙醇洗涤2次，以去除残余的痕量杂质。洗涤后采用无水乙醇进行脱水、脱水后将物料抽滤出来放入真空干燥箱干燥10h得到白色固体粉末10.g即为精制的透明质酸季铵盐衍生物产品。经检测，白色固体粉末的干燥失重为4.23%，接枝率为0.92，ph为7.3,蛋白质残留为0.03%，炽灼残渣为6.2%。
经对比，实施例2得到的产品符合要求，既产品应用效果好。