专利名称：一种壳聚糖磺胺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及其C-6位硫酸酯的磺胺类衍生物及其制备方法。
背景技术：
兽药产业是一种高新技术产业，开发新兽药费用高、风险大、时间长，有时要筛选几万个衍生物才能得到一个上市的产品。根据美国制药商协会(PMA)统计，从新药临床前试验到FDA批准平均每个品种要花12年时间。开发新化学实体药(NCE)所用时间已经从20世纪70年代初的7.7年增加到20世纪90年代初的12.8年；从费用上看，过去开发成功一种新药只需数千万美元，而目前的研究开发成本费用一般在2.5亿到3.5亿美元之间。
对天然产物进行深入的化学与生理活性的研究，对于发现临床上有开发前景的结构新类型作为先导化合物有极大的机会。发现具有开发前景的结构新类型作为先导化合物，加以化学修饰并进行构效关系的研究，建立起作用机理，从而设计出高活性的化合物直至开发出新兽药。如蒿琥酯、蒿甲醚、双氢青蒿素就是从青蒿素的结构出发而合成筛选出来的抗疟效价更高、耐受性更好的化合物。随着以化学合成为基础的新兽药开发周期太长，成功率太低、难度增大，世界各制药公司开始转向天然产物，期望在天然产物中提取合成新的药物品种。事实表明，开发出的天然药物不仅疗效更好，毒副作用更小，而且其开发费用也比纯化学合成品少得多。
壳聚糖存在于虾、蟹等甲壳动物的甲壳中，分布极其广泛，是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。壳聚糖具有良好的组织相容性，且无毒、可生物降解，在医药领域具有重要的应用价值。目前，已有报道壳聚糖应用于兽药中作为添加剂，可以增强机体的免疫机能、提高养殖动物的抗病能力，但效果均不好。
发明内容
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及其硫酸酯的磺胺类衍生物和制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取技术方案如下本发明提供了一种制备式(1)化合物的方法。
其中R为SO3-或 n＝18-1243。
将原料壳聚糖及壳聚糖硫酸酯在二甲基亚砜或甲酰胺溶剂中与对-乙酰氨基苯磺酰氯进行反应，反应温度为50-75℃，反应时间为2-5小时；通过有机溶剂将反应产物沉淀，沉淀物过滤并将其洗涤、再通过溶剂将其溶解，而后透析将得到的反应物冷冻干燥，即制得壳聚糖磺胺类衍生物，所述原料壳聚糖及其硫酸酯与对-乙酰氨基苯磺酰氯的摩尔比为1∶1-3。
本发明制备方法中所述原料为分子量在0.4-20万之间，脱乙酰度为80-96％的壳聚糖或分子量在0.3-20万之间，硫酸根含量为9.55-12.54％的壳聚糖硫酸酯；所述用于沉淀和洗涤的有机溶剂选自丙酮或无水乙醇；所述溶解的溶剂可为蒸馏水或弱酸。
本发明中，对-乙酰氨基苯磺酰氯主要是与C2位的氨基(-NH2)和C6位羟基(-OH)反应。其中壳聚糖硫酸酯磺胺衍生物的含硫量为9.55％-12.54％(重量百分比)。壳聚糖及其硫酸酯的磺胺类衍生物中磺胺基团的取代度为35.6-59.8％。
按本发明制备方法得到的壳聚糖磺胺衍生物为橙色粉末；壳聚糖硫酸酯磺胺衍生物为棕色粉末。
原理壳聚糖结构中含有活泼的-OH、-NH2，在N或O上可引入其它活性基团，通过壳聚糖及其硫酸酯与对-乙酰氨基苯磺酰氯反应，对-乙酰氨基苯磺酰氯与C2位的氨基(-NH2)和C6位羟基(-OH)反应可以在壳聚糖及其硫酸酯分子上引入磺胺基团，与壳聚糖分子产生协同作用，显著增强其生物活性，同时溶解性能也得到改善。
本发明所具有的优点1.本发明将壳聚糖及其硫酸酯分子与磺胺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，具有抗氧化、抗病毒、抑菌等多种生物活性。
2.本发明制备出的壳聚糖磺胺衍生物毒性低且易被吸收，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，在医药、保健品、化妆品和农业等领域有广泛的应用价值。
3.磺酰基化合物是有机合成中的重要中间体，本发明将其接入壳聚糖分子中形成新的壳聚糖磺胺类衍生物，其具有较好的抑菌活性，在药物工业上应用相当广泛，同时可以增强壳聚糖分子的抑菌活性，为其成为兽药提供可能性。
4.将本发明抑菌活性好的壳聚糖磺胺衍生物应用于兽药中，不仅能发挥壳聚糖及本身独特的生物活性，而且有可能起到协同效应，增强各自的生物活性，甚至会产生新的生理活性功能。壳聚糖及其硫酸酯的磺胺衍生物是一种新的有机化合物，具有良好的水溶性，可用于医药、保健品、化妆品和农业等领域。
5.本发明壳聚糖磺胺类衍生物中磺胺基团的取代度为35.6-59.8％。
图1为壳聚糖的红外光谱图；其特征红外(cm-1)3447.07，2875.94，1600.03，1423.38，1081.84，660.40。
图2为壳聚糖硫酸酯的红外光谱图；其特征红外(cm-1)3425.61，2934.85，1629.29，1216.24(S＝O)，1086.38。
图3为壳聚糖磺胺衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-1)3427.95，2883.64，1627.83，1358.32(SO2-N)，1163.02(SO2-N)，1078.69，824.67(-Ar)，658.05。
图4为低分子量壳聚糖磺胺衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-1)3408.31，2888.75，1683.08，1376.69(SO2-N)，1260.31(S＝O)，1166.54(SO2-N)，836.15(-Ar)。
图5为壳聚糖硫酸酯磺胺衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-1)3443.54，2915.41，1633.24，1338.46(SO2-N)，1222.00(S＝O)，1188.31(SO2-N)，1099.03，819.06(-Ar)。
图6为低分子量壳聚糖硫酸酯磺胺衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-1)3436.59，2986.71，1669.29，1386.32(SO2-N)，1221.19(S＝O)，1165.51(SO2-N)，1004.96，826.01(-Ar)。
具体实施例方式
本发明的实施例结合附图进一步说明如下，本发明的保护范围不仅局限于以下实施例中。
实施例1取2g用HAc-H2O2降解的分子量为0.4万的壳聚糖，其脱乙酰度为80％。溶于100mL二甲基亚砜，搅拌下加入用20mL二甲基亚砜溶解的5.78g对-乙酰氨基苯磺酰氯，于65℃反应3小时。冷却后，将反应混合物倾入300mL丙酮中得到沉淀，过滤后用丙酮洗涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入分子量为3600的透析袋中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至30mL左右，冷冻干燥后即得壳聚糖磺胺衍生物(如式1所示，其中n＝25)，其中磺胺基团的取代度为40.2％。
红外光谱分析表明(参见图3)，壳聚糖磺胺衍生物与壳聚糖(参见图1)相比，出现1358.32，1163.02和824.67三个新的吸收峰，这是磺胺基团的特征吸收峰1370-1330cm-1左右是SO2基团的非对称伸缩振动吸收峰，1180-1160cm-1左右是SO2基团的对称伸缩振动吸收峰；830cm-1左右是二取代苯环的面外弯曲振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
实施例22g壳聚糖，其分子量约为20万，脱乙酰度为96％，溶于80mL甲酰胺，搅拌下加入用20mL甲酰胺溶解的2.89g对-乙酰氨基苯磺酰氯，于75℃反应3小时。冷却后，将反应混合物倾入200mL无水乙醇中得到沉淀，过滤后用丙酮洗涤沉淀，加入100mL蒸馏水溶解，装入分子量为3600的透析袋中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至30mL左右，冷冻干燥后即得壳聚糖磺胺衍生物，结构参见式1，其中n＝1242。
红外光谱分析表明(参见图4)，壳聚糖磺胺衍生物与壳聚糖(参见图1)相比，出现1376.69，1166.54和836.15三个新的吸收峰，这是磺胺基团的特征吸收峰1370-1330cm-1左右是SO2基团的非对称伸缩振动吸收峰，1180-1160cm-1左右是SO2基团的对称伸缩振动吸收峰；830cm-1左右是二取代苯环的面外弯曲振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
实施例3用作原料的壳聚糖硫酸酯用已知的方法由壳聚糖制备，如用壳聚糖与磺化试剂DMF-SO3反应得到壳聚糖硫酸酯。(Preparation ofhigh-molecular weight and high-sulfate content chitosans and theirpotential antioxidant activity in vitro，Ronge Xing；Song Liu；HuahuaYu；Zhanyong Guo；Zhien Li；Pengcheng Li，Carbohydrate Polymers，2005，61(2)，148-154.)取2g壳聚糖硫酸酯，其分子量为0.9万，S含量为10.55％。溶于50mL二甲基亚砜，搅拌下加入用20mL二甲基亚砜溶解的2.91g对-乙酰氨基苯磺酰氯，于65℃反应4小时。冷却后，将反应混合物倾入300mL丙酮中得到沉淀，过滤后用丙酮洗涤沉淀，加入50mL蒸馏水溶解，装入分子量为3600的透析袋中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至20mL左右，冷冻干燥后即得壳聚糖硫酸酯磺胺衍生物，结构参见式2，其中n＝56。
红外光谱分析表明(参见图5)，壳聚糖硫酸酯磺胺衍生物与壳聚糖硫酸酯(参见图2)相比，出现1338.46，1188.31和819.06三个新的吸收峰，这是磺胺基团的特征吸收峰1370-1330cm-1是SO2基团的非对称伸缩振动吸收峰，1180-1160cm-1是SO2基团的对称伸缩振动吸收峰；830cm-1左右是二取代苯环的面外弯曲振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
实施例42g壳聚糖硫酸酯，其分子量为15万，S含量为11.55％，溶于80mL二甲基亚砜，搅拌下加入用20mL二甲基亚砜溶解的1.93g对-乙酰氨基苯磺酰氯，于70℃反应3小时。冷却后，将反应混合物倾入250mL无水乙醇中得到沉淀，过滤后用无水乙醇洗涤沉淀，加入40mL0.1％HCl溶解，装入分子量为3600的透析袋中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至30mL左右，冷冻干燥后即得壳聚糖硫酸酯磺胺衍生物，结构参见式2，其中n＝932。
红外光谱分析表明(参见图5)，壳聚糖硫酸酯磺胺衍生物与壳聚糖硫酸酯(参见图2)相比，出现1338.46，1188.31和819.06三个新的吸收峰，这是磺胺基团的特征吸收峰1370-1330cm-1是SO2基团的非对称伸缩振动吸收峰，1180-1160cm-1是SO2基团的对称伸缩振动吸收峰；830cm-1左右是二取代苯环的面外弯曲振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
实施例52g低分子量壳聚糖硫酸酯，其分子量为0.9万，脱乙酰度为90％，溶于70mL甲酰胺，搅拌下加入用20mL甲酰胺溶解的1.28g对-乙酰氨基苯磺酰氯，于55℃反应5小时。冷却后，将反应混合物倾入250mL无水乙醇中得到沉淀，过滤后用无水乙醇洗涤沉淀，加入50mL0.1％HCl溶解，装入分子量为3600的透析袋中，蒸馏水透析2-3天，旋转蒸发浓缩至30mL左右，冷冻干燥后即得壳聚糖硫酸酯磺胺衍生物结构参见式2，其中n＝56。
红外光谱分析表明(参见图6)，壳聚糖硫酸酯磺胺衍生物与壳聚糖硫酸酯(参见图2)相比，出现1386.32，1165.51和826.01三个新的吸收峰，这是磺胺基团的特征吸收峰1370-1330cm-1左右是SO2基团的非对称伸缩振动吸收峰，1180-1160cm-1是SO2基团的对称伸缩振动吸收峰；830cm-1左右是二取代苯环的面外弯曲振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
权利要求
1.一种壳聚糖磺胺类衍生物，其特征在于衍生物是式(1)化合物 其中R为SO3-或 n＝18-1243。
2.一种按权利要求1所述的壳聚糖磺胺类衍生物制备方法，其特征在于将原料壳聚糖及壳聚糖硫酸酯在二甲基亚砜或甲酰胺溶剂中与对-乙酰氨基苯磺酰氯进行反应，反应温度为50-75℃，反应时间为2-5小时；通过有机溶剂将反应产物沉淀，沉淀物过滤并将其洗涤、再通过溶剂将其溶解，而后透析将得到的反应物冷冻干燥，即制得壳聚糖磺胺类衍生物，所述原料壳聚糖及其硫酸酯与对-乙酰氨基苯磺酰氯的摩尔比为1∶1-3。
3.按权利要求2所述的壳聚糖磺胺类衍生物制备方法，其特征在于所述原料为分子量在0.4-20万之间，脱乙酰度为80-96％的壳聚糖或分子量在0.3-20万之间，硫酸根含量为9.55-12.54％的壳聚糖硫酸酯。
4.按权利要求2所述的壳聚糖磺胺类衍生物制备方法，其特征在于所述用于沉淀和洗涤的有机溶剂选自丙酮或无水乙醇。
5.按照权利要求2所述壳聚糖及其硫酸酯磺胺类衍生物的制备方法，其特征在于所述溶解的溶剂可为蒸馏水或弱酸。
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及其C－6位硫酸酯的磺胺类衍生物及其制备方法。具体衍生物的化学式如图，其中R为SO
文档编号A61K31/716GK101029089SQ20061013406
公开日2007年9月5日 申请日期2006年10月27日 优先权日2006年10月27日
发明者李鹏程, 钟志梅, 邢荣娥, 刘松, 郭占勇, 汲霞 申请人:中国科学院海洋研究所