专利名称：壳聚糖缩氨基硫脲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，具体的讲是一种壳聚糖缩氨基硫 脲类衍生物及其制备方法。
技术背景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；另外，现在化妆 品中大多使用重金属离子铅、砷、汞等作为抑菌剂，而这些金属离子在人 体内逐渐积累残留会产生毒副作用。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、化妆品的研究与开发趋势。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4勿相容性。因其分子结构中含有活泼的羟基(-0H)和氨基(-NH2),有报道将壳聚糖应用"f兽药/农^中作为^菌剂，但效果均不好。缩氨基硫脲类化合物是一类具有广泛生物活性的物质，药效学研究发 现它具有抗细菌、抗真菌、抗结核、抗病毒、抗肿瘤、抗寄生虫及抗疟疾 等生物活性。因此，人们对缩氨基硫脲化合物的生物活性研究尤为活跃。 合成具有多种结构的缩氨基硫脲化合物，进一步研究构效关系，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 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缩氨基硫 脲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 衍生物为式(1)所示 <formula>formula see original document page 4</formula>其中n=49-1242; R为-CH3或-Ar; R,为^3或分°\衍生物的制备方法将酰化壳聚糖在60-80ml的2% ( V/V ) HAc溶剂中 与不同取代基苯胺基硫脲进行反应，反应温度为80-IO(TC,反应时间为8-12 小时；而后釆用有机溶剂将反应产物沉淀，沉淀物经有机溶剂过滤洗涤， 洗涤后的沉淀物经干燥釆用有机溶剂索氏提取，提取物经真空干燥后即为 衍生物，所述酰化壳聚糖与取代苯胺基硫脲的摩尔比为1:1-3;所述不同取 代苯胺基硫脲分别可为苯胺基硫脲或对-甲苯胺基硫脲。所述酰化壳聚糖为乙酰化壳聚糖或苯甲酰化壳聚糖，分子量在0. 8-20 万。所述用于沉淀和洗涤的有机溶剂可为丙酮或无水乙醇；用于索氏提取 的有机溶剂为无水乙醇。所述洗涤后的沉淀物干燥温度为50-6(TC。本发明中酰氯主要与壳聚糖C2位的氨基(-NH2)或"位-0H反应生成酰 化壳聚糖，之后取代苯氨基硫脲与酰化壳聚糖发生反应生成壳聚糖缩氨基 硫脲类衍生物，所得衍生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的缩氨基硫脲衍生物，其中反应的氨基基团占壳 聚糖中氨基总量的18. 2-35. 6°/。。原理酰化壳聚糖结构中含有活泼的0=0，可与氨基硫脲反应可以在壳 聚糖分子上引入缩氨基硫脲基团，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. 壳聚糖分子与缩氨基硫脲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 结核、抗病毒、抗肿瘤多种生物活性。2. 本发明制备出的壳聚糖的缩氨基硫脲衍生物易被吸收，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为乙酰化壳聚糖的红外光谱图；其特征红外(cm-'): 3414.61, 2890. 47, 1743. 20， 1627. 91， 1517. 41, 1375. 83， 1313. 71， 1240. 05, 1081. 23 557. 61。
图2为本发明分子量为0.8万的乙酰化壳聚糖与苯氨基硫脲反应所得缩氨基硫脲衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-": 3207.19， 3112.61, 2931. 21, 1743. 73, 1653. 83,1545. 17, 1505. 52, 1450. 61, 1372. 91,1326. 12, 1251.39， 1192.21, 1068.36, 1037.70， 748.49, 694.57, 636.72。图3为本发明分子量为20万的乙酰化壳聚糖与苯氨基硫脲反应所得缩 氨基硫脲衍生物的红外光谱图；其特征红外(cnf'): 3207.16, 3112.72, 2937. 50, 1743. 58, 1653. 82， 1545. 23, 1505. 48, 1449. 79, 1326. 12， 1250. 07, 1192.25, 1068.40， 1024.75, 748.48, 694.57， 637.03。图4为本发明分子量为2万的乙酰化壳聚糖与对-甲苯氨基硫脲反应所 得缩氨基硫脲衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm-'): 3193.45， 3120.13, 3023. 25, 2940. 33， 1742. 36, 1660. 37, 1543, 50， 1513, 08， 1370. 10, 1240. 65, 1193.65， 1047.13, 927.76, 811.51, 731.40, 598.88。图5为本发明分子量为20万的乙酰化壳聚糖与对-甲苯氨基硫脲反应所 得缩氨基硫脲衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm—): 3190.50， 3118.54， 3020. 82, 2938. 26， 1743. 69, 1663. 70, 1544. 72, 1508. 06， 1371. 22, 1332. 05,1244.76, 1193.96, 1108.48， 1034.03， 926.06， 810.42, 729,77， 598.02。 图6为苯甲酰化壳聚糖的红外光谱图；其特征红外(cm—'): 3358.90,2936. 28， 2886. 92, 1727. 18， 1639. 22, 1534. 93,1378. 63, 1318. 49, 1268. 69, 1070. 01， 709. 02。图7为本发明分子量为20万的苯甲酰化壳聚糖与苯氨基硫脲反应所得 缩氨基硫脲衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm—]): 3428.20, 3210.81, 3111. 62, 2938. 26, 1729. 10, 1660. 81， 1543. 60,1450. 76, 1259. 71， 1173. 78, 1067. 21, 795. 64, 700. 51。
图8为本发明分子量为20万的苯甲酰化壳聚糖与对-甲苯氨基硫脲反应 所得缩氨基硫脲衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm—1): 3397.93, 3191. 90， 3120. 06, 2940. 71,1728. 73， 1659. 68, 1544. 36, 1451. 42， 1330. 16,1252.77, 1180.74， 1095.53, 804.41, 709.47。
图9为本发明分子量为8万的苯甲酰化壳聚糖与对-甲苯氨基硫脲反应所得缩氨基硫脲衍生物的红外光谱图；其特征红外(cm—'): 3191.85， 3117. 99, 2939. 64, 1724. 56， 1662. 66, 1597. 74, 1542. 82, 1451. 82， 1324. 39, 1267.36, 1179.34, 1103.99, 815,98， 710.86。
具体实施方式
下面结合说明书附图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。 实施例10. 612g分子量为0. 8万的乙酰化壳聚糖溶于80ml 2WUc,搅拌下加入 1.19g苯氨基硫脲，10(TC反应8小时。减压浓缩后冷却至室温，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，5(TC干燥得到棕色粉末，以无水乙醇为溶剂索氏提取8小时后干 燥即得乙酰化壳聚糖的缩氨基硫脲衍生物，结构式参见式l,其中I^-CH3, R,为^D, n=49。所述乙酰化壳聚糖的制备参见黄理耀、刘超，疏水化长脂肪链酰化壳 聚糖的制备，华侨大学学报，439-441。红外光谱分析表明，壳聚糖的乙酰缩氨基硫脲衍生物(参见图2)与乙 酰化壳聚糖(参见图l)相比在3190和3118 cm-'处出现的较尖锐的吸收 峰为VNH的特征吸收峰，1653. 83 cnf'为C二N的特征吸收峰，在1545和1505 cm-'处为VwH和苯环重叠的特征吸收峰，1251cm-'处为C-N的特征吸收峰， 1191cm—'处为C=S的特征吸收峰，在748和694cm—1处为苯环的特征吸收峰， 证明目标化合物的形成。实施例20. 90g分子量为20万的乙酰化壳聚糖溶于80ml 2%HAc，搅拌下加入1. Og 苯氨基硫脲，IO(TC反应10小时。减压浓缩后冷却至室温，将反应混合物 倾入300ml无水乙醇中得到沉淀，过滤后用无水乙醇洗涤沉淀，55'C干燥 得到棕色粉末，以无水乙醇为溶剂索氏提取10h后干燥即得乙酰化壳聚糖 的缩氨基硫脲衍生物，结构式参见式l,其中R—CH3， Id为《〕，n=1240。红外光谱分析表明，壳聚糖的乙酰缩氨基硫脲衍生物(参见图3)与乙 酰化壳聚糖(参见图1)相比在3207和3112 cm—1处出现的较尖锐的吸收 峰为v训的特征吸收峰，1653. 82 cm-'为C=N的特征吸收峰，在1545和1505 cm—)处为v皿和苯环重叠的特征吸收峰，1250cnT'处为C-N的特征吸收峰， 1192cm-丄处为C=S的特征吸收峰，在748和694cm-1处为苯环的特征吸收峰, 证明目标化合物的形成。实施例30. 738g分子量为2万的乙酰化壳聚糖溶于60ml 2%HAc,搅拌下加入 1. 086g对-甲苯氨基硫脲，10(TC反应9小时。减压浓缩后冷却至室温，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，5(TC干 燥得到棕色粉末，以无水乙醇为溶剂索氏提取8h后干燥即得乙酰化壳聚糖 的—对-甲苯氨基缩氨基硫脲衍生物，结构式参见式1,其中R=-CH3, R,为 ^>CH、 n=124。红外光谱分析表明，壳聚糖的乙酰对-甲苯氨基缩氨基硫脲衍生物(参 见图4)与乙酰化壳聚糖(参见图1)相比在3193和3120 cm—'处出现的 较尖锐的吸收峰为Vwh的特征吸收峰，1660 cm-'为C=N的特征吸收峰，在 1543和1513cm-'处为v ^和苯环重叠的特征吸收峰，1240cnT'处为C-N的特 征吸收峰，1193cm-]处为C=S的特征吸收峰，在811和731cm-'处为苯环的 特征吸收峰，证明目标化合物的形成。实施例40. 852g分子量为20万的乙酰化壳聚糖溶于80ml 2%HAc，搅拌下加入1. 086g对-甲苯氨基硫脲，IO(TC反应IO小时。减压浓缩后冷却至室温，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，55X:干 燥得到棕色粉末，以无水乙醇为溶剂索氏提取8h后干燥即得乙酰化壳聚糖 的对-甲苯氨基缩氨基硫脲衍生物，结构式参见式1,其中R=-CH3, R,为红外光谱分析表明，壳聚糖的乙酰缩氨基硫脲衍生物(参见图5)与乙 酰化壳聚糖(参见图l)相比在3190和3118 cm-1处出现的较尖锐的吸收 峰为VNH的特征吸收峰，1663 cm-'为C=N的特征吸收峰，在1544和1508cm-1 处为v Nu和苯环重叠的特征吸收峰，1244cm—'处为C-N的特征吸收峰，1193cm—
处为C=S的特征吸收峰，在810和729cm-'处为苯环的特征吸收峰，证明目 标化合物的形成。1.15g分子量为20万的苯甲酰化壳聚糖溶于80ml 2%HAc,搅拌下加入 1. Og苯氨基硫脲，10(TC反应9小时。减压浓缩后冷却至室温，将反应混合 物倾入300ml无水乙醇中得到沉淀，过滤后用无水乙醇洗涤沉淀，5(TC干 燥得到棕色粉末，以无水乙醇为溶剂索氏提取8h后干燥即得苯甲酰化壳聚 糖的缩氨基硫脲衍生物，结构式参见式1,其中R=-Ar， R,为"O, n=1240。所述苯甲酰化壳聚糖的制备参见黄理耀、刘超，疏水化长脂肪链酰化 壳聚糖的制备，华侨大学学报，439-441。红外光谱分析表明，苯甲酰壳聚糖的缩氨基硫脲衍生物(参见图7)与 苯甲酰化壳聚糖(参见图6)相比在3210和3111cm-i处出现的较尖锐的 吸收峰为Vnh的特征吸收峰，1660 cm-'为C=N的特征吸收峰，在1543处为 VwH和苯环重叠的特征吸收峰，1259cm—]处为C-N的特征吸收峰，1173cm一1 处为C=S的特征吸收峰，证明目标化合物的形成。1.15g分子量为20万的苯甲酰化壳聚糖溶于80ml 2W!Ac,搅拌下加入 1. lg对-甲苯氨基硫脲，IO(TC反应ll小时。减压浓缩后冷却至室温，将反 应混合物倾入300ml无水乙醇中得到沉淀，过滤后用无水乙醇洗涤沉淀， 5(TC干燥得到棕色粉末，以无水乙醇为溶剂索氏提取8h后干燥即得苯甲酰 化壳聚糖的对-甲苯氨基缩氨基硫脲衍生物，结构式参见式l,其中R》Ar，R,为^v^ch、 n=1240。红外光谱分析表明，壳聚糖的苯甲酰缩氨基硫脲衍生物(参见图8)与 苯甲酰化壳聚糖(参见图6)相比在3191和3120cm-'处出现的较尖锐的 吸收峰为Vwh的特征吸收峰，1659 cm-i为C=N的特征吸收峰,'在1544处为 v冊和苯环重叠的特征吸收峰，1252cm—:处为C-N的特征吸收峰，1180cm—1 处为C:S的特征吸收峰，证明目标化合物的形成。实施例5实施例6实施例71.15g分子量为8万的苯甲酰化壳聚糖溶于60ml 2%HAc,搅拌下加入 l.Og对-甲苯氨基硫脲，IO(TC反应12小时。减压浓缩后冷却至室温，将反 应混合物倾入300ml无水乙醇中得到沉淀，过滤后用无水乙醇洗涤沉淀， 55'C干燥得到棕色粉末，以无水乙醇为溶剂索氏提取8h后干燥即得壳聚糖的缩氨基硫脲衍生物，结构式参见式1,其中R=_Ar, R,为{》^ , n=496。 红外光谱分析表明，苯甲酰壳聚糖的缩氨基硫脲衍生物(参见图9)与 苯甲酰化壳聚糖(参见图6)相比在3191和3117cm—'处出现的较尖锐的 吸收峰为Vwh的特征吸收峰，1662 cm-]为C=N的特征吸收峰，在1542处为 VNn和苯环重叠的特征吸收峰，1267cm—处为C-N的特征吸收峰，1179cm—' 处为C-S的特征吸收峰，证明目标化合物的形成。
权利要求
1、 一种壳聚糖缩氨基硫脲类衍生物，其特征在于衍生物为式(l)所其中n=49-1242; R为-CH3或-Ar; R!为^)或OCI\
2. —种按照权利要求书l所述壳聚糖缩氨基硫脲类衍生物的制备方法， 其特征在于将酰化壳聚糖在60-80ml的2% HAc溶剂中与不同取代基苯胺 基硫脲进行反应，反应温度为80-100°C，反应时间为8-12小时；而后釆用 有机溶剂将反应产物沉淀，沉淀物经有机溶剂过滤洗涤，洗涤后的沉淀物 经干燥釆用有机溶剂索氏提取，提取物经真空千燥后即为衍生物，所述酰 化壳聚糖与取代苯胺基硫脲的摩尔比为1:1-3;所述不同取代苯胺基硫脲分 别可为苯胺基硫脲或对_甲苯胺基硫脲。
3. 按照权利要求2所述壳聚糖缩氨基硫脲类衍生物制备方法，其特征 在于所述酰化壳聚糖为乙酰化壳聚糖或苯甲酰化壳聚糖，分子量在0. 8-20 万。
4. 按照权利要求2所述壳聚糖缩，，硫脲，，生物制f方法，其特征取的有机溶剂为无水乙醇。
5. 按照权利要求2所述壳聚糖缩氨基硫脲类衍生物制备方法，其特征 在于所述洗涤后的沉淀物干燥温度为50-6(TC。
全文摘要
本发明涉及海洋化工工程技术领域，具体的是一种新型壳聚糖缩氨基硫脲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将酰化壳聚糖在HAc溶剂中与不同取代基苯胺基硫脲进行反应；而后采用有机溶剂将反应产物沉淀，沉淀物经有机溶剂过滤洗涤，洗涤后的沉淀物经干燥采用有机溶剂索氏提取，提取物经真空干燥后即为衍生物。本发明制备的类衍生物的取代度达18.2-35.6％，水溶性好，缩氨基硫脲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、化妆品、农业等领域。
文档编号C08K5/00GK101121759SQ20071001641
公开日2008年2月13日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者松 刘, 李鹏程, 琳 王, 邢荣娥, 钟志梅 申请人:中国科学院海洋研究所