专利名称：壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物及制备方法
技术领域：
本发明涉及海洋化工工程技术领域，具体的讲是一种壳聚糖C-6位硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物及其制备方法。
背景技术：
新兽药的研究与开发是一项耗资大、周期长、技术要求高、风险大的系统工程。国外发达国家一种新药问世需要10-15年时间，耗资上亿美元。展望21世纪新兽药研究与开发趋势，随着无公害食品的发展，畜禽产品的安全问题日益受到人们的重视，市场即呈现对安全、高效、低毒药物的高度要求，即兽药不但对用药动物毒性小，而且要求在动物体内残留少。为满足这一要求，现在兽药生产基本趋于绿色化，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。事实表明，开发研制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少得多。
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，具有良好的生物相容性。因其分子结构中含有活泼的羟基(-OH)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。壳聚糖经过硫酸酯化引入SO3-基团，使其具有增强机体免疫力，抑制肿瘤，抑制病毒等方面的作用，国内外对其开发研究十分活跃。目前，已有报道将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。
羟基苯二磺酰胺类化合物具有较好的抑菌活性，磺胺作为一种效果较好的抗生素类药物，在兽药中应用比较广泛，但是使用磺胺类药物在动物体内的残留严重、在临床上容易出现急性和慢性中毒。磺酰基化合物是有机合成中的重要中间体，将其接入化合物分子中形成新的磺酰胺类衍生物可以显著增强该类化合物的抑菌活性。目前，有关壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物的研究并未见相关报道。
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硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物及制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为衍生物是式(1)或式(2)
式(1) 式(2)其中n＝12-621。
衍生物的制备方法将壳聚糖硫酸酯在醋酸溶剂中与羟基苯二磺酰氯进行反应，反应温度为50-80℃，反应时间为4-8小时；冷却到室温后采用有机溶剂将反应产物沉淀，沉淀物经过滤并将其用有机溶剂洗涤、干燥，而后通过有机溶剂提取、真空干燥即为衍生物，所述壳聚糖硫酸酯与羟基苯二磺酰氯的摩尔比为1∶1-3；所述羟基苯二磺酰氯为2-羟基-5-氯-1，3-苯二磺酰氯或4-羟基-5-氯-1，3-苯二磺酰氯。
所述壳聚糖硫酸酯为壳聚糖C-6位硫酸酯，其分子量在0.4-20万之间，脱乙酰度为80-96％，含硫量重量百分比计9.55％-12.54％。
所述醋酸的加入量为50-80mL，其HAc溶剂浓度为1-3％。
所述用于沉淀和洗涤的有机溶剂为丙酮或无水乙醇，用量为200-400mL。
所述干燥温度为50-60℃。所述提取是采用索氏提取，其提取时有机溶剂为环己烷。
原理壳聚糖结构中含有活泼的-NH2，在N上可引入其它活性基团，通过壳聚糖C-6位硫酸酯与羟基苯二磺酰氯反应可以在壳聚糖C-6位硫酸酯分子上引入羟基苯二磺酰胺基团，与壳聚糖硫酸酯分子产生协同作用，显著增强其生物活性。
本发明中羟基苯二磺酰氯主要是与壳聚糖C2位的氨基(-NH2)反应。其中壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物中磺酰胺基团的取代度为36.5-61.2％。
本发明所具有的优点1.本发明将壳聚糖C-6位硫酸酯分子与羟基苯二磺酰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。其中反应的氨基基团占壳聚糖中氨基总量的36.5-61.2％。
2.本发明制备出的壳聚糖C-6位硫酸酯的羟基苯二磺酰胺衍生物易被吸收，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、保健品和化妆品等领域有广泛的应用价值。
图1为原料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＝0)，1086.38，871.07，815.60，583.44。
图2为本发明实施例1所得的磺酰胺衍生物红外光谱图；其特征红外(cm-1)3458.92，1672.54，1543.16，1396.02，1225.67，1067.63，1005.24，813.69，686.77，586.28。
图3为本发明实施例2所得的磺酰胺衍生物红外光谱图；其特征红外(cm-1)3424.36，1684.75，1530.48，1391.15，1219.73，1067.42，1003.56，808.36，688.00，584.07。
图4为本发明实施例3所得的磺酰胺衍生物红外光谱图；其特征红外(cm-1)3443.94，1684.94，1653.18，1398.06，1260.65，1060.80，1008.97，810.75，689.53。
图5为本发明实施例4所得的磺酰胺衍生物红外光谱图；其特征红外(cm-1)3467.83，1686.60，1532.50，1391.74，1249.67，1078.17，808.27。
图6为本发明实施例5所得的磺酰胺衍生物红外光谱图；其特征红外(cm-1)3402.86，1686.81，1539.47，1395.35，1225.63，1065.20，799.44。
图7为本发明实施例6所得的磺酰胺衍生物红外光谱图；其特征红外(cm-1)2986.00，1692.11，1615.18，1485.01，1390.71，1234.62，1057.67，759.46，684.88。
具体实施例方式
下面结合附图进一步详细说明，本发明的保护范围不仅局限于以下实施例中。
实施例11g分子量为16万的壳聚糖C-6位硫酸酯溶于50mL2％HAc，其中所述壳聚糖C-6位硫酸酯参见Concepts for improved regioselective placementof O-suifo，N-sulfo，N-acetyl，and N-carboxymethyl groups inchitosan derivatives；Hanno Baumann，Volker Faust；CarbohydrateResearch，2001，331，43-57.的已知方法制备得到；搅拌下加入1.8g 2-羟基-5-氯-1，3-苯二磺酰氯，65℃反应5小时。冷却到室温后，将反应混合物倾入300mL丙酮中使其完全沉淀，得到沉淀物并不过多使用丙酮，沉淀过滤后用丙酮洗涤，并在50℃下干燥得到棕色粉末，以环己烷为溶剂索氏提取8h后真空干燥即得壳聚糖的羟基苯二磺酰胺衍生物，结构式参见式1，其中n＝496。
红外光谱分析表明，壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺衍生物(参见图2)与壳聚糖硫酸酯(参见图1)相比，出现1543.16和1396.02cm-1新吸收峰，这是羟基苯二磺酰胺基团的特征吸收峰1370左右是SO2-N基团的非对称伸缩振动吸收峰；1540cm-1左右是苯环的骨架伸缩振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
实施例2与实施例1不同之处在于2g分子量为0.4万的壳聚糖C-6位硫酸酯溶于50mL1％HAc，搅拌下加入3.45g2-羟基-5-氯-1，3-苯二磺酰氯，75℃反应4小时。冷却后，将反应混合物倾入400mL无水乙醇中得到沉淀，沉淀过滤后用无水乙醇洗涤，55℃下烘干得到棕色粉末，以环己烷为溶剂索氏提取8h后真空干燥即得壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺衍生物，结构式参见式1，其中n＝12。
红外光谱分析表明，壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺衍生物(参见图3)与壳聚糖硫酸酯(参见图1)相比，出现1530.48和1391.15两个新的吸收峰，这是羟基苯二磺酰胺基团的特征吸收峰1370左右是SO2-N基团的非对称伸缩振动吸收峰，1540cm-1左右是苯环的骨架伸缩振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
实施例3与实施例1不同之处在于2g分子量为5万的壳聚糖C-6位硫酸酯溶于60mL1％HAc，搅拌下加入2.25g2-羟基-5-氯-1，3-苯二磺酰氯，65℃反应5小时。冷却后，将反应混合物倾入300mL无水乙醇中得到沉淀，沉淀过滤后用无水乙醇洗涤，60℃下烘干得到棕色粉末，以环己烷为溶剂索氏提取8h后真空干燥即得壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺衍生物，结构式参见式1，其中n＝155。
红外光谱分析表明，壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺衍生物(参见图4)与壳聚糖硫酸酯(参见图1)相比，出现1398.06cm-1新吸收峰，这是羟基苯二磺酰胺基团的特征吸收峰1370左右是SO2-N基团的非对称伸缩振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
实施例4与实施例1不同之处在于2g分子量为15万的壳聚糖C-6位硫酸酯溶于80mL1％HAc，搅拌下加入3.5g4-羟基-5-氯-1，3-苯二磺酰氯，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，沉淀过滤后用无水乙醇洗涤，55℃下干燥得到棕色粉末，以环己烷为溶剂索氏提取8h后真空干燥即得低分子量壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺衍生物，结构式参见式2，其中n＝465。
红外光谱分析(参见图5)表明，壳聚糖的羟基苯二磺酰胺衍生物与壳聚糖硫酸酯(参见图1)相比，出现1532.50和1391.74两个新的吸收峰，这是磺酰胺基团的特征吸收峰1395-1360cm-1是SO2-N基团的非对称伸缩振动吸收峰，1540cm-1左右是苯环骨架振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
实施例5与实施例1不同之处在于2g分子量为1.2万的壳聚糖C-6位硫酸酯溶于70mL3％HAc，搅拌下加入4.0g4-羟基-5-氯-1，3-苯二磺酰氯，60℃反应6小时。冷却后，将反应混合物倾入350mL丙酮中得到沉淀，沉淀过滤后用丙酮洗涤，50℃下干燥得到棕色粉末，以环己烷为溶剂索氏提取8h后真空干燥即得壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物，结构式参见式2，其中n＝37。
红外光谱分析(参见图6)表明，壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺衍生物与壳聚糖硫酸酯(参见图1)相比，出现1395.35和1539.47cm-1两个新的吸收峰，这是磺酰胺基团的特征吸收峰1395-1360cm-1是SO2-N基团的非对称伸缩振动吸收峰，1540cm-1左右是苯环骨架振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
实施例6与实施例1不同之处在于2g分子量为0.7万的壳聚糖C-6位硫酸酯溶于80mL2％HAc，搅拌下加入3.5g4-羟基-5-氯-1，3-苯二磺酰氯，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，沉淀过滤后用无水乙醇洗涤，55℃下干燥得到棕色粉末，以环己烷为溶剂索氏提取8h后真空干燥即得低分子量壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺衍生物，结构式参见式2，其中n＝21。
红外光谱分析(参见图7)表明，壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺衍生物与壳聚糖硫酸酯(参见图1)相比，出现1390.71新的吸收峰，这是磺酰胺基团的特征吸收峰1395-1360cm-1是SO2-N基团的非对称伸缩振动吸收峰，证明目标化合物的形成。
权利要求
1.一种壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物，其特征在于衍生物是式(1)或式(2) 式(1) 式(2)其中n＝12-621。
2.一种权利要求书1所述壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物的制备方法，其特征在于将壳聚糖硫酸酯在醋酸溶剂中与羟基苯二磺酰氯进行反应，反应温度为50-80℃，反应时间为4-8小时；冷却后采用有机溶剂将反应产物沉淀，沉淀物经过滤并将其用有机溶剂洗涤、干燥，而后通过有机溶剂提取、真空干燥即为衍生物，所述壳聚糖硫酸酯与羟基苯二磺酰氯的摩尔比为1∶1-3；所述羟基苯二磺酰氯为2-羟基-5-氯-1，3-苯二磺酰氯或4-羟基-5-氯-1，3-苯二磺酰氯。
3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述壳聚糖硫酸酯为壳聚糖C-6位硫酸酯，其分子量在0.4-20万之间，脱乙酰度为80-96％，含硫量重量百分比计9.55％-12.54％。
4.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述醋酸的加入量为50-80mL，其HAc溶剂浓度为1-3％。
5.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述用于沉淀和洗涤的有机溶剂为丙酮或无水乙醇，用量为200-400mL。
6.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述干燥温度为50-60℃。
7.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述提取是采用索氏提取，其提取时有机溶剂为环己烷。
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硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物及制备方法。具体衍生物是式(1)或式(2)，其中n＝12－621。其制备方法为用不同分子量的壳聚糖硫酸酯与羟基苯二磺酰氯反应制备不同分子量的壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物。用本发明的制备方法成功地合成了壳聚糖硫酸酯的羟基苯二磺酰胺类衍生物。此类衍生物的取代度达36.5－61.2％，有较好的水溶性，磺酰胺基团与壳聚糖硫酸酯分子有效结合起来，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、化妆品、农业等领域。
文档编号A61K31/722GK101029092SQ20071001011
公开日2007年9月5日 申请日期2007年1月19日 优先权日2007年1月19日
发明者李鹏程, 钟志梅, 邢荣娥, 刘松, 汲霞, 郭占勇, 王琳 申请人:中国科学院海洋研究所