N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖的制备方法。
【背景技术】
[0002] 壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解生成天然的代谢物，具有无毒、能被生物体完 全吸收等特点，因此用它作药物缓释剂具有较大的优越性。近年来对载药壳聚糖纳米载药 粒子的研宄取得了重大进展，成为载体药物技术领域的重要发展方向。但由于其分子间存 在强烈的氢键作用，具有高结晶度，使得壳聚糖只能溶于酸性及少数有机溶剂中，使其既难 以形成纳米粒子，也不利于其在碱性肠道环境中的吸收。因此，在更为理想的纳米载药粒子 的制备设计中，寻求壳聚糖的水溶性途径成为能否将其成功用作纳米载药粒子基质物质的 关键。通过化学改性，在壳聚糖分子上接入某些特殊基团改变其水溶性，可以极大扩展壳聚 糖的应用范围。
【发明内容】
[0003] 本发明是要解决现有壳聚糖及其衍生物溶解性差，取代度低的问题，提供一种 N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖的制备方法。
[0004] 本发明N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖的制备方法，按以下步骤进行：
[0005] -、环氧丙基二甲基乙基氯化铵（EEA)的合成：
[0006] 向4~15°C装有电动搅拌器、滴液漏斗和冷凝回流装置的干燥三口烧瓶中加入环 氧氯丙烷，不断搅拌并滴加N，N-二甲基乙胺，Ih内加完，同时加热至10~35°C，恒温反应 4~14h后，停止反应，产品用冰丙酮洗涤，抽滤，将抽滤后的产品置于表面皿中，放真空干 燥器中干燥6~24h，得到环氧丙基二甲基乙基氯化铵；
[0007] 二、N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖（N-2-HFCC)的制备：
[0008] a、壳聚糖的脱乙酰化处理
[0009] 将8~15g脱乙酰度85%的壳聚糖分散在100~200mL质量分数为15%~40% 的NaOH溶液中，在90~120°C条件下回流搅拌反应1. 5~8h，去掉上清液，沉淀用去离子 水洗至中性，获得脱乙酰处理的壳聚糖；
[0010] b、壳聚糖的浸泡处理
[0011] 将2~8g脱乙酰处理的壳聚糖溶于10~360mL体积浓度为1 %~3%乙酸溶液 中，搅拌溶解2~6小时，逐渐滴入0. 1~2.Omol/L的NaOH溶液，调节壳聚糖溶液pH至9， 当有白色沉淀析出时浸泡6~16h，抽滤，再用去离子水洗至滤液呈中性，抽干水分，烘干后 得到浸泡处理后的壳聚糖；
[0012] c、壳聚糖与环氧丙基二甲基二乙基氯化铵的开环反应
[0013] 将上述浸泡处理后的壳聚糖倒入三口烧瓶中，加入20~50mL异丙醇，搅拌分散 均匀后呈浆状，将三口烧瓶升温至45~70°C，滴加40~60mL环氧丙基二甲基二乙基氯 化铵的异丙醇溶液，30min内滴完，反应8~14h，反应结束后冷却至室温，静置，分层，加入 200~400mL冷藏处理的无水乙醇，浸泡0. 3~0. 8h后抽滤，于30~60°C真空干燥，得到 粗制的N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖；其中40~60mL环氧丙基二甲基二乙基氯化 铵的异丙醇溶液中含6-12g的环氧丙基二甲基二乙基氯化铵；
[0014] d、N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖的精制
[0015] 将粗制的N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖溶于去离子水，3G纱芯漏斗过滤， 滤液在5倍体积丙酮中沉淀得到淡黄色沉淀物，即为N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚 糖。
[0016] 本发明找出环氧值及转化率均相对较高的制备条件，得到最优制备条件下的新型 材料环氧丙基二甲基乙基氯化铵（EEA)。并且将壳聚糖进行化学结构修饰，成功将环氧丙基 二甲基乙基氯化铵（EEA)接枝到壳聚糖上得到N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖。壳 聚糖分子间与分子内含有大量氢键，由于环氧丙基二甲基乙基氯化铵的引入，使壳聚糖分 子间与分子内的氢键被破坏，且水分子更容易接近这种松散的无定形状态的大分子，改性 后的壳聚糖衍生物中含有的亲水基团环氧丙基二甲基乙基氯化铵，可以与水分子再次形成 氢键，因而溶解度增加，成功的提高了壳聚糖的水溶性，扩大了壳聚糖的应用范围。本发明 方法操作简便，后续处理也较为简单。
[0017] 本发明所使用的壳聚糖来源丰富，生产成本低，产率高，无复杂副产物适宜大规模 生产。使用本方法合成的N-2-HFCC取代度高，最高可达95%以上，水溶性良好。
【附图说明】
[0018] 图1为实施例1中环氧氯丙烷与环氧丙基二甲基乙基氯化铵的傅立叶转换红外线 光谱图；
[0019] 图2为实施例1中环氧丙基二甲基乙基氯化铵的1HNMR谱图；
[0020] 图3为实施例1中壳聚糖和环氧丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖的傅立叶转换红外 谱图；
[0021] 图4为实施例1中环氧丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖的核磁谱图；
[0022] 图5实施例1中实施例1中壳聚糖和环氧丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖的XRD谱 图。
【具体实施方式】
[0023] 本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的 任意组合。
【具体实施方式】 [0024] 一：本实施方式N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖的制备方法， 按以下步骤进行：
[0025] 一、环氧丙基二甲基乙基氯化铵（EEA)的合成：
[0026] 向4~15°C装有电动搅拌器、滴液漏斗和冷凝回流装置的干燥三口烧瓶中加入环 氧氯丙烷，不断搅拌并滴加N，N-二甲基乙胺，Ih内加完，同时加热至10~35°C，恒温反应 4~14h后，停止反应，产品用冰丙酮洗涤，抽滤，将抽滤后的产品置于表面皿中，放真空干 燥器中干燥6~24h，得到环氧丙基二甲基乙基氯化铵；
[0027] 二、N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖（N-2-HFCC)的制备：
[0028] a、壳聚糖的脱乙酰化处理
[0029] 将8~15g脱乙酰度85%的壳聚糖分散在100~200mL质量分数为15%~40% 的NaOH溶液中，在90~120°C条件下回流搅拌反应1. 5~8h，去掉上清液，沉淀用去离子 水洗至中性，获得脱乙酰处理的壳聚糖；
[0030] b、壳聚糖的浸泡处理
[0031] 将2~8g脱乙酰处理的壳聚糖溶于10~360mL体积浓度为1 %~3%乙酸溶液 中，搅拌溶解2~6小时，逐渐滴入0. 1~2.Omol/L的NaOH溶液，调节壳聚糖溶液pH至9， 当有白色沉淀析出时浸泡6~16h，抽滤，再用去离子水洗至滤液呈中性，抽干水分，烘干后 得到浸泡处理后的壳聚糖；
[0032] c、壳聚糖与环氧丙基二甲基二乙基氯化铵的开环反应
[0033] 将上述浸泡处理后的壳聚糖倒入三口烧瓶中，加入20~50mL异丙醇，搅拌分散 均匀后呈浆状，将三口烧瓶升温至45~70°C，滴加40~60mL环氧丙基二甲基二乙基氯 化铵的异丙醇溶液，30min内滴完，反应8~14h，反应结束后冷却至室温，静置，分层，加入 200~400mL冷藏处理的无水乙醇，浸泡0. 3~0. 8h后抽滤，于30~60°C真空干燥，得到 粗制的N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖；其中40~60mL环氧丙基二甲基二乙基氯化 铵的异丙醇溶液中含6-12g的环氧丙基二甲基二乙基氯化铵；
[0034] d、N-2_羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖的精制
[0035] 将粗制的N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚糖溶于去离子水，3G纱芯漏斗过滤， 滤液在5倍体积丙酮中沉淀得到淡黄色沉淀物，即为N-2-羟丙基二甲基乙基氯化铵壳聚 糖。
[0036] 本发明利用环氧氯丙烷与N，N-二甲基乙胺发生开环反应，得到环氧丙基二甲基 乙基氯化,安（Epoxypropyltwomethylethylammoniumchloride，EEA)，在把EEA接枝 到壳聚糖（CS)的氨基上，形成N-2-轻丙基二甲基乙基氯化按壳聚糖（N-2-hydroxypropyl methylethylammoniumchloridechitosan，N-2-HFCC)〇
【具体实施方式】 [0037] 二：本实施方式与一不同的是：步骤一中环氧氯丙烷 与N，N-二甲基乙胺物质的量的比为2~6:1。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0038] 三：本实施方式与一或二不同的是：步骤一中加热至 20~30°C。其它与一或二相同。
【具体实施方式】 [0039] 四：本实施方式与一或二不同的是：步骤一中加热至 25°C。其它与一或二相同。<