苄基α‑(1→3)‑葡聚糖及其纤维的制作方法

文档序号:14200859阅读:206来源:国知局

相关申请的交叉引用

本申请要求美国专利申请号62/211,236和62/211,217(各自于2015年8月28日提交)的权益,这些专利申请以其全文通过引用结合在此。

本披露针对苄基α-(1→3)-葡聚糖和包含苄基α-(1→3)-葡聚糖的纤维。苄基α-(1→3)-葡聚糖是聚-α-(1→3)-葡聚糖的苄基化衍生物并且显示出其与聚-α-(1→3)-葡聚糖相区别的特性。



背景技术:

多糖是许多世纪以来已经已知的重要聚合物类别。工业上最重要的多糖之一是纤维素。特别地,棉花(高纯形式的天然存在的纤维素)因其在纺织品应用中的有益属性而众所周知。纤维素和淀粉(两者都是基于聚葡糖酐的分子链)是地球上最丰富的聚合物并且具有很大的商业重要性。此类聚合物提供了贯穿其整个生命周期的环境友好的材料,并且由可再生的能源和原材料源构造。

术语“葡聚糖”是指包含葡萄糖单体单元的多糖,这些单体单元以八种可能的方式连接。纤维素是葡聚糖。在葡聚糖聚合物中,重复单体单元可以以遵循链接(enchainment)模式的多种构型连接。链接模式的性质部分地取决于当己醛糖环闭合以形成半缩醛时环如何闭合。葡萄糖(一种己醛糖)的开链形式具有四个不对称中心。因此,存在24或16种可能的开链形式,其中d-和l-葡萄糖是两种。当环闭合时,在c1处创建了新的不对称中心,因此形成了5个不对称的碳。取决于环如何闭合,对于葡萄糖,α-(1→4)连接的聚合物,例如淀粉,或β-(1→4)连接的聚合物,例如纤维素,可以在进一步缩合成聚合物时形成。聚合物中在c1处的构型决定了其为α连接的还是β连接的聚合物,并且在α或β后面的括号中的数字指的是通过其链接发生的碳原子。

由葡聚糖聚合物表现出的特性由链接模式决定。例如,纤维素和淀粉的非常不同的特性由它们的链接模式的各自性质决定。淀粉含有直链淀粉和支链淀粉,并且由α-(1→4)连接的葡萄糖形成。淀粉倾向于是部分水溶性的并形成脆性制品。另一方面,纤维素由β-(1→4)连接的葡萄糖组成,并且制成了优异的既结晶又疏水的结构材料,并且通常用于纺织物应用如棉纤维,以及用于木材形式的结构中。

近来,特征在于α-(1→3)糖苷键的α-(1→3)-葡聚糖聚合物已经通过使蔗糖的水溶液与从唾液链球菌分离的gtfj葡萄糖基转移酶接触来分离。o’brien,美国专利号7,000,000披露了一种用于从乙酰化的聚α-(1→3)葡聚糖的液晶溶液制备纤维的方法。然后将由此制备的纤维去乙酰化,产生聚α-(1→3)葡聚糖的纤维。虽然某些α-(1→3)-葡聚糖纤维是已知的,但是由其生产的纤维不满足一些最终用途要求。纤维具有高的保水性,这减少了湿强度和湿模量,使它们比干纤维更弱。α-(1→3)-葡聚糖的溶解度特征曲线经常要求使用盐(如氯化锂和/或氯化钙)来增加在溶剂如二甲基乙酰胺中的溶解度。盐的加入增加了纺丝工艺的复杂性。

仍然存在对于具有增加的溶解度和更好的特性的α-(1→3)-葡聚糖的纤维的需要。



技术实现要素:

本披露涉及苄基α-(1→3)-葡聚糖、其组合物以及苄基α-(1→3)-葡聚糖与一种或多种聚合物的共混物。

在一些实施例中,该苄基α-(1→3)-葡聚糖可以具有在从0.01至3.0的范围内的取代度。

在其他实施例中,该苄基α-(1→3)-葡聚糖具有重复单元,其中这些葡萄糖重复单元包含大于或等于50%的α-(1→3)糖苷键。

在其他实施例中,苄基被卤素、氰基、酯、酰胺、醚基、c1至c6烷基、芳基、c2至c6烯烃基团、c2至c6炔烃基团或其组合中的一者或多者取代。

在其他实施例中,苄基α-(1→3)-葡聚糖组合物包含一种或多种溶剂。

在其他实施例中,该一种或多种溶剂是二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、吡啶、1-甲基-2-吡咯烷酮或其组合。

在其他实施例中,本披露涉及苄基α-(1→3)-葡聚糖和一种或多种聚合物的共混物。

在其他实施例中,该一种或多种聚合物是聚芳酰胺、聚丙烯腈、纤维素或其组合。

本披露还涉及包含苄基α-(1→3)-葡聚糖的纤维。

在其他实施例中,本披露涉及包含苄基α-(1→3)-葡聚糖和一种或多种聚合物的共混物的纤维。

在其他实施例中,该一种或多种聚合物是聚芳酰胺、聚丙烯腈、纤维素或其组合。

在一个实施例中,本披露涉及一种包含苄基α-(1→3)-葡聚糖的纤维,其中该纤维是苄基α-(1→3)-葡聚糖与一种或多种聚合物的共混物,并且其中该一种或多种聚合物是聚芳酰胺、聚丙烯腈、纤维素或其组合。

本披露还涉及一种方法,该方法包括:

1)提供苄基α-(1→3)-葡聚糖在溶剂中的溶液;

2)使该溶液流过喷丝头,并且

3)去除该溶剂的至少一部分。

本披露还涉及一种包含纤维的制品,该纤维包含苄基α-(1→3)-葡聚糖。

在其他实施例中,该制品是地毯、纺织品、织物、纱线或服装。

具体实施方式

所有引用的专利和非专利文献的披露内容通过引用以其全文结合在此。

如在此所用,术语“实施例”或“披露”不旨在是限制性的,而是通常适用于权利要求书中限定的或在此所述的任何实施例。这些术语在此可互换地使用。

除非另有披露,否则如在此所用的术语“一个/一种”旨在涵盖一个/一种或多个/多种(即至少一个/一种)所引用的特征。

通过阅读下列详细描述,本领域的技术人员将更容易了解本披露的特点和优点。应当理解,为清楚起见,在单独实施例的上下文中以上和以下描述的本披露的某些特征也可以组合在单一元素中提供。相反,为简洁起见,在单个实施例的上下文中描述的本披露的各个特征也可单独提供或以任何子组合的方式提供。此外,除非上下文明确地另外指明,否则对单数的提及也可包括复数(例如,“一个/一种”可以指一个/一种或多个/多种)。

除非明确地另外指明,否则本申请中规定的各种范围内的数值的使用被陈述为近似值,如同所述范围内的最小值和最大值二者前面都有单词“约”。以这种方式,可以使用高于和低于所述范围的轻微变化来实现与这些范围内的值基本上相同的结果。而且,这些范围的披露旨在作为包括最小值与最大值之间的每个值的连续范围。

如在此使用的:

术语“α-(1→3)-葡聚糖”是指具有α-(1→3)-d-糖苷键的聚合物,其中α-(1→3)-d-糖苷键包含大于或等于50%的聚合物中的糖苷键。

术语“苄基α-(1→3)-葡聚糖”是指α-(1→3)-葡聚糖聚合物,其中该聚合物中的至少一个羟基已被苄基改性。

已经发现,苄基α-(1→3)-葡聚糖可以在某些极性溶剂中具有增加的溶解度,例如二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、吡啶、1-甲基-2-吡咯烷酮或其组合。

苄基α-(1→3)-葡聚糖可以通过使α-(1→3)-葡聚糖苄基化而产生。α-(1→3)-葡聚糖可以例如通过在美国专利7,000,000中描述的方法使蔗糖的水溶液与从唾液链球菌分离的gtfj葡萄糖基转移酶接触来生产。在替代性的此类方法中,通过经基因修饰的大肠杆菌产生gtfj。

在使用已知方法生产的情况下,α-(1→3)-葡聚糖含有大于或等于50%的α-(1→3)-糖苷键。在其他实施例中,α-(1→3)-葡聚糖含有大于或等于60%或70%或75%或80%或85%或90%或95%或96%或97%或98%或99%的α-(1→3)-糖苷键。附加地,可以存在其他糖苷键,例如可以存在α-(1→4)、α-(1→6)、β-(1→2)、β-(1→3)、β-(1→4)、β-(1→6)糖苷键或其任何组合。α-(1→3)-葡聚糖还可以具有在从10,000至2,000,000道尔顿的范围内的数均分子量。在其他实施例中,数均分子量在从20,000至1,500,000、或从30,000至1,250,000、或从40,000至1,000,000、或从50,000至1,000,000、或从50,000至750,000、或从50,000至500,000道尔顿的范围内。如在此所用并且除非另外规定,数均分子量和重均分子量是通过尺寸排阻色谱法(sec)在二甲基亚砜中测量的,并且单位是以道尔顿或千道尔顿计。

α-(1→3)-葡聚糖可以通过使用碱(例如,氢氧化钠、氢氧化钾、醇钠、醇钾或氢化钠)将一个或多个羟基去质子化、接着是用苄化剂(例如苄基卤)处理而进行苄基化。苄化剂的苄基可以任选地被卤素、氰基、酯、酰胺、醚基、c1至c6烷基、芳基、c2至c6烯烃基团、c2至c6炔烃基团或其组合中的一者或多者取代。在一些实施例中,苄化剂可以是:

其中lg是离去基团,例如氯、溴、碘;r为卤素、氰基、酯、酰胺、醚、c1至c6烷基、芳基、c2至c6烯烃、c2至c6炔烃;并且n是1、2、3、4或5。卤素可以是氟、氯、溴或碘。该酯可以是苄基-c(o)o-r1,或该酯可以是苄基-oc(o)-r1,其中r1基团是c1至c6烷基或芳基。该醚可以是c1至c6烷基醚或芳基醚。该酰胺可以是苄基-c(o)n(r2)2或苄基-n(r2)(o)c-,其中每个r2独立地是氢或c1至c6烷基。在每个以上实例中,术语“苄基”是指苄化剂。

α-(1→3)-葡聚糖聚合物每个重复单元具有3个羟基。因此,可以使用的苄化剂的量足以产生具有最大值3.0的取代度。短语“取代度”是指α-(1→3)-葡聚糖聚合物的每个重复单元所附接的取代基(例如苄基)的平均数目。例如,0.5的取代度是指每2个重复单元平均一个羟基被苄基取代。3的取代度是指α-(1→3)-葡聚糖聚合物的所有羟基被取代。在一些实施例中,取代度是在从0.1至0.6的范围内。在其他实施例中,取代度是在从0.1至0.5、或从0.01至1.0、或从0.2至0.45、或从0.4至0.6的范围内。在还另外的实施例中,苄基α-(1→3)-葡聚糖可具有可以在以下值中的任何两个之间并且任选地包括其的取代度:0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.20、0.21、0.22、0.23、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3.0。如在此确定的取代度是通过碳-13nmr谱的峰的积分,或者通过苄基α-(1→3)-葡聚糖的解聚样品的1hnmr分析。在其他实施例中,还可以使用质子nmr和/或二维质子nmr。除非实例中另外指明,否则取代度通过碳-13nmr分析来确定。

去质子化可以在碱和水性溶剂、碱和有机溶剂、或碱以及水性溶剂和有机溶剂的混合物存在下进行。合适的有机溶剂可以包括例如,二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、吡啶、1-甲基-2-吡咯烷酮或其组合。在一些实施例中,可以将α-(1→3)-葡聚糖加入到碱和溶剂的混合物中。任选地,可以加热该混合物。然后可以加入苄化剂,例如苄基氯。在水性体系中,随着苄基化的程度增加,苄基α-(1→3)-葡聚糖从溶液中沉淀出,并且可以通过过滤去除。通过利用有机溶剂或者改变温度或浓度,可以使取代度增加超过0.4。苄基α-(1→3)-葡聚糖可以使用已知技术分离,或者可以原样使用。

苄基α-(1→3)-葡聚糖可以具有在从10,000至2,000,000道尔顿的范围内的数均分子量。在其他实施例中,数均分子量在从20,000至1,500,000、或从30,000至1,250,000、或从40,000至1,000,000、或从50,000至1,000,000、或从50,000至750,000、或从50,000至500,000的范围内。如在此所用并且除非另外规定,数均分子量和重均分子量是通过尺寸排阻色谱法(sec)在二甲基亚砜中测量的,并且单位是以道尔顿或千道尔顿计。

本披露还涉及一种包含苄基α-(1→3)-葡聚糖的组合物。在一些实施例中,该组合物包含苄基α-(1→3)-葡聚糖和有机溶剂。当与α-(1→3)-葡聚糖在20℃下在机溶剂中的溶解度相比时,苄基α-(1→3)-葡聚糖具有在20℃下在相同有机溶剂中的增加的溶解度。在一些实施例中,苄基α-(1→3)-葡聚糖以低浓度形成溶液,并且随着溶剂中的苄基α-(1→3)-葡聚糖的浓度增加,已观察到凝胶形成。凝胶点可以根据许多因素变化,这些因素包括例如有机溶剂、苄基α-(1→3)-葡聚糖的取代度和分子量。在一些实施例中,基于苄基α-(1→3)-葡聚糖和有机溶剂在20℃下的总重量,凝胶点可以是30重量百分比。在其他实施例中,凝胶点可以是31、32、33、34、35、36、37、38、39或40重量百分比,其中重量百分比是基于苄基α-(1→3)-葡聚糖和有机溶剂在20℃下的总量的量。在还另外的实施例中,凝胶点可以大于40重量百分比。苄基α-(1→3)-葡聚糖组合物可以包含水性溶剂、有机溶剂或其组合。这些有机溶剂可以包括例如极性溶剂,如二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、吡啶、1-甲基-2-吡咯烷酮或其组合。在一些实施例中,该苄基α-(1→3)-葡聚糖溶液不含盐。短语“不含盐”是指基于组合物的总重量,该组合物包含小于5重量百分比的盐。在其他实施例中,该组合物包含小于3重量百分比、或小于2重量百分比、或小于1重量百分比、或小于0.5重量百分比的盐。

在一些实施例中,苄基α-(1→3)-葡聚糖可以与一种或多种聚合物共混。合适的聚合物可以包括,例如,聚丙烯酸酯、聚芳酰胺、聚间苯二甲酰苯二胺、聚间苯二甲酰间苯二胺(还被称为从特拉华州威明顿杜邦公司(dupontcompany,wilmington,de)可获得的)、聚对苯二甲酰苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺(还被称为从特拉华州威明顿杜邦公司可获得的)、乙烯基聚合物、聚乙烯、聚丙烯、聚(氯乙烯)、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(丙烯酸)、聚(异丁烯)、聚(丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(1-戊烯)、聚(1,3-丁二烯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(2-乙烯基吡啶)、1,4-聚异戊二烯、3,4-聚氯丁二烯、聚醚、聚(环氧乙烷)、聚(环氧丙烷)、聚(丙二醇)、聚(丁二醇)、聚缩醛、聚甲醛、聚乙醛;聚酯、聚(3-丙酸酯)、聚(10-癸酸酯)、聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚(对苯二甲酸间苯二酯);聚酰胺、聚己内酰胺、聚(11-十一酰胺)、聚(六亚甲基癸二酰胺)、聚(四亚甲基-间-苯磺酰胺)、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚(苯醚)、聚酰胺(包括聚脲)、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚苯并咪唑、聚酯(包括聚碳酸酯)、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰肼、酚醛树脂、聚硅烷、聚硅氧烷、聚碳化二亚胺、聚亚胺、偶氮聚合物、聚硫化物、聚硫烷、多糖及其衍生物如纤维素聚合物(例如,纤维素及其衍生物以及纤维素生产副产物,如木质素)和淀粉聚合物(以及其他支链或非线性聚合物,天然存在的或合成的)。在一些实施例中,苄基α-(1→3)-葡聚糖可以与淀粉、纤维素(包括其各种酯、醚和接枝共聚物)、聚间苯二甲酰苯二胺、聚对苯二甲酰苯二胺或聚丙烯腈共混。该一种或多种聚合物可以在多官能交联剂存在下是可交联的,或者在暴露于光化辐射或其他类型的辐射时是可交联的。该一种或多种聚合物可以是任何前述聚合物的均聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、无规三聚物、嵌段三聚物、交替三聚物或其衍生物(例如,其接枝共聚物、酯或醚)。

这些共混物可以包含在从0.01∶99.99至99.99∶0.01的范围内的重量比的苄基α-(1→3)-葡聚糖和该一种或多种聚合物。在其他实施例中,重量比可以在从1∶99至99∶1、或从5∶95至95∶5、或从10∶90至90∶10、或从20∶80至80∶20、或从30∶70至70∶30、或从40∶60至60∶40、或从45∶55至55∶45的范围内。

苄基α-(1→3)-葡聚糖或其任何共混物可以被纺成纤维。纤维可以从水溶液、有机溶液或水性溶剂和有机溶剂两者的混合物中纺丝。如果使用苄基α-(1→3)-葡聚糖的水溶液,那么取代度应该是足够低的,使得苄基α-(1→3)-葡聚糖是可溶的。在一些实施例中,具有小于或等于0.2的取代度的苄基α-(1→3)-葡聚糖可用于从水溶液中将纤维纺丝。在其他实施例中,取代度可以是小于或等于0.25、或者小于或等于0.3、或者小于或等于0.35、或者小于或等于0.4,以从水溶液中将纤维纺丝。可替代地,苄基α-(1→3)-葡聚糖可以从有机溶液中纺丝。在还另外的实施例中,苄基α-(1→3)-葡聚糖纤维可以从水性溶剂和有机溶剂两者的混合物中纺丝。基于溶液的总重量,苄基α-(1→3)-葡聚糖在溶剂中的浓度应该在从5至30重量百分比的范围内,例如5至10、或5至15、或5至20、或5至25、或10至20、或10至30、或15至25、或15至30。低于5重量百分比,该溶液的纤维形成能力降低,而超过30重量百分比的浓度是有问题的,要求越来越多精制的技术以便形成纤维。

在例如小于或等于0.2或0.3或0.4的低取代度下,苄基α-(1→3)-葡聚糖可以可溶于用于形成产物的水性碱中。如果可溶的,则可以将苄基α-(1→3)-葡聚糖溶液直接供给到喷丝头中,并将所得纤维在凝固浴(例如酸性凝固浴)中淬灭。合适的酸性凝固剂包括,例如,冰乙酸,水性乙酸,硫酸,硫酸、硫酸钠和硫酸锌的组合。在一些实施例中,可以将液体凝固剂维持在0℃至100℃的范围内并且优选地在15℃至70℃的范围内的温度下。在一些实施例中,进行挤出直接到酸性凝固浴中。在此种情况下,本领域被称为“湿纺”,将喷丝头部分或完全浸入在酸性凝固浴中。喷丝头和相关配件应由耐腐蚀合金如不锈钢或铂/金构成。然后可以将由此凝固的纤维送入所提供的第二浴中以中和和/或稀释来自第一凝固浴的残余酸。该第二浴优选地含有h2o、甲醇、或水性nahco3、或其混合物。在一些实施例中,可以将卷绕的纤维卷装浸泡在一个或多个中和洗涤浴中持续一段时间。还可以使用一系列包含水、甲醇或水性nahco3的任何组合的浴。

可以使用任何已知的用于从水溶液、有机溶液或水性溶剂和有机溶剂的混合物中将纤维纺丝的方法,例如湿纺、干纺和空气隙纺丝都是有用的方法。在这些方法的每一种中,使苄基α-(1→3)-葡聚糖的溶液强制通过单孔或多孔的喷丝头或其他形式的模口。喷丝孔可以具有任何截面形状,例如圆形、扁平形、正方形、矩形、多边形或多叶形。然后可以将苄基α-(1→3)-葡聚糖送入凝固浴中,其中该凝固浴包含溶解溶剂但不溶解聚合物的液体凝固剂,以便形成所希望的苄基α-(1→3)-葡聚糖纤维。在一些实施例中,在引入到凝固浴中之前,首先使苄基α-(1→3)-葡聚糖股线通过惰性非凝固层(例如呈空气隙形式的空气)。在其他实施例中,材料可以被直接挤出到凝固浴中。通常,该方法包括:

1)提供苄基α-(1→3)-葡聚糖的溶液;

2)使该溶液流过喷丝头,并且

3)去除该溶剂的至少一部分。

苄基α-(1→3)-葡聚糖的溶液可以是苄基α-(1→3)-葡聚糖本身,或者它可以是苄基α-(1→3)-葡聚糖与一种或多种聚合物的共混物。在一些实施例中,该一种或多种聚合物可以是以上列出的适合用于共混物中的任一种。在其他实施例中,该一种或多种聚合物可以是聚间苯二甲酰苯二胺、聚对苯二甲酰苯二胺、聚丙烯腈、纤维素或其组合。

这些苄基α-(1→3)-葡聚糖纤维可用于生产制品。在一些实施例中,该制品可以是地毯、纺织品、织物、纱线或服装。

在此本披露的非限制性实例包括:

1.苄基α-(1,3-)葡聚糖。

2.一种包含苄基α-(1→3)-葡聚糖的组合物。

3.如实施例1或2所述的苄基α-(1→3)-葡聚糖,其中该苄基α-(1→3)-葡聚糖具有在从0.01至3.0的范围内的取代度。

4.如实施例1、2或3中任一项所述的苄基α-(1→3)-葡聚糖,其中该苄基α-(1→3)-葡聚糖具有在从10,000至约2,000,000道尔顿的范围内的数均分子量。

5.如实施例1、2、3或4中任一项所述的苄基α-(1→3)-葡聚糖,其中葡萄糖重复单元包含大于或等于50%的α-(1→3)-糖苷键。

6.如实施例1、2、3、4、5或6中任一项所述的苄基α-(1→3)-葡聚糖,其中该苄基被卤素、氰基、酯、酰胺、醚基、c1至c6烷基、芳基、c2至c6烯烃基团、c2至c6炔烃基团或其组合中的一者或多者取代。

7.如实施例2所述的组合物,其中该组合物还包含溶剂。

8.如实施例7所述的组合物,其中该溶剂是二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、吡啶、1-甲基-2-吡咯烷酮或其组合。

9.一种包含苄基α-(1→3)-葡聚糖和一种或多种聚合物的共混物。

10.如实施例9所述的共混物,其中该一种或多种其他聚合物是聚芳酰胺、聚丙烯腈、纤维素或其组合。

11.一种包含如任一实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的苄基α-(1→3)-葡聚糖组合物或共混物中的任一种的纤维。

12.一种包含如实施例11所述的纤维的制品。

13.如实施例12所述的制品,其中该制品是地毯、纺织品、织物、纱线或服装。

实例

除非另外指出,否则所有成分从密苏里州圣路易斯的西格玛-奥德里奇公司(sigma-aldrichcompany,st.louis,missouri)可获得。

实例1:α-(1→3)-葡聚糖的制备

以与如美国专利8,871,474,实例18中披露的方式相似的方式制备α-(1→3)-葡聚糖。该苄基α-(1→3)-葡聚糖具有114,100道尔顿的数均分子量。

实例2:苄基α-(1→3)-葡聚糖的制备

向在4升釜中的搅拌的去离子水(1.5升)中加入α-(1→3)-葡聚糖(250克,87.5重量百分比)、去离子水(500ml)和水性naoh(500ml,28.1重量百分比)。将该溶液在室温下搅拌持续13小时。加入苄基氯(265毫升(ml))并且将该溶液加热至90℃持续3小时。将该反应冷却到室温并通过真空过滤分离产物。通过用水洗涤直到ph7并且然后用丙酮洗涤直到滤液是无色的来纯化聚合物。将聚合物在真空烘箱中在室温下干燥,产生了呈浅米色固体(150.2g,未优化的)的苄基α-(1→3)-葡聚糖。取代度(dos=0.44)是通过在具有3重量百分比的licl的90/10(v/v)二甲基亚砜-d6/d2o中的定量13c-nmr确定的。在具有2重量百分比的licl的二甲基亚砜中的尺寸排阻色谱法表明了84kda(千道尔顿)的数均分子量和147kda的重均分子量。

实例3:苄基α-(1→3)-葡聚糖的制备

向搅拌的n,n-二甲基乙酰胺(60ml)中加入α-(1→3)-葡聚糖(2.43g,87.5重量百分比的固体)。将该混合物加热至100℃持续0.5h并且冷却至90℃。将水性naoh(6ml,20重量百分比)加入到反应中并且搅拌持续30分钟。加入苄基氯(3.5ml)并且将反应在90℃下搅拌持续5小时。将反应冷却至20℃并且倒入搅拌的甲醇中。将沉淀物通过过滤分离并且通过用水洗涤直到滤液的ph为中性、接着是用甲醇洗涤直至滤液是澄清的而纯化。将产物在真空烘箱中在室温下干燥,产生了浅米色固体(1.36g)。通过在4.5wt.%naod/d2o中的1h-nmr光谱法确定取代度(dos=0.07)。

实例4:4-乙基苄基α-(1→3)-葡聚糖的制备

向搅拌的去离子水(33ml)中加入α-(1→3)-葡聚糖(4.99g,87.5重量百分比的固体)和水性naoh(17ml,14.7重量百分比)。搅拌混合物直到α-(1→3)-葡聚糖溶解(约1小时)并且然后加热至90℃。加入4-乙基苄基氯(6.2ml)并且将反应在90℃下搅拌持续另外6小时。将反应冷却至20℃并且倒入搅拌的丙酮(50ml)中。通过真空过滤分离沉淀物。通过与水共混直到滤液的ph为中性并且然后与丙酮共混直到滤液是澄清的来纯化产物。将产物在真空烘箱中在室温下干燥,产生了浅米色固体(1.46g)。通过在二甲基亚砜-d6中的1h-nmr光谱法估算取代度(dos=0.13)。

实例5:4-氯苄基α-(1→3)-葡聚糖的制备

向搅拌的去离子水(33ml)中加入α-(1→3)-葡聚糖(5.04g,87.5重量百分比的固体)、接着是水性naoh(17ml,14.7重量百分比)。搅拌混合物直到α-(1→3)-葡聚糖溶解(约1小时)并且然后加热至90℃。加入4-氯苄基氯(5.25ml)并且将反应在90℃下搅拌持续另外6.5小时。将该反应冷却到20℃并通过真空过滤分离产物。通过与水共混直到滤液的ph为中性并且然后与丙酮共混直到滤液是澄清的来纯化聚合物。将产物在真空烘箱中在室温下干燥,产生了浅黄色固体(2.48g)。通过在二甲基亚砜-d6中的1h-nmr光谱法估算取代度(dos=0.39)。

实例6:苄基α-(1→3)-葡聚糖的制备

向4升釜中加入去离子水(2.5升)、naoh(140.5g)和α-(1→3)-葡聚糖(250g,87.5重量百分比)。将该溶液在室温下搅拌持续16小时并且加入苄基氯(265ml)。将该反应加热至90℃持续6小时并且然后冷却至室温。将反应与丙酮共混并且通过真空过滤分离沉淀物。通过用丙酮和水洗涤直到滤液是无色的来纯化聚合物。通过将聚合物溶解于二甲基亚砜并沉淀到丙酮中进行进一步纯化。将沉淀物用丙酮洗涤直到滤液是无色的。将聚合物在真空烘箱中在室温下干燥,产生了呈浅米色固体(153.6g)的苄基α-(1→3)-葡聚糖。取代度(dos=0.47)是通过在具有3%的licl的90/10(v/v)二甲基亚砜-d6/d2o中的1h-nmr估算的。

实例7:苄基α-(1→3)-葡聚糖纤维的制备

将30克实例6中制备的苄基α-(1→3)-葡聚糖溶解于90克二甲基乙酰胺中。将该溶液静置过夜。然后将混合物通过325目不锈钢筛网筛分若干次。然后将筛分的材料通过10个1.02毫米(0.004英寸)直径的喷丝头湿纺直接到在22℃下含水的凝固浴中,并收集到筒管上,以给出呈熔融纱线形式的苄基α-(1→3)-葡聚糖纤维。

实例8:苄基α-(1→3)-葡聚糖的制备

向4升釜中加入去离子水(1.5升)、在搅拌下的α-(1→3)-葡聚糖(250g,88.9wt.%固体)、以及水性naoh(112.5g,在500ml去离子水中)。在α-(1→3)-葡聚糖溶解(约1小时)后,加入苄基溴(201ml),并且将反应加热至55℃持续1.5小时、冷却至40℃,并且使用冰乙酸调节ph至7.0。通过真空过滤分离沉淀物。通过在h2o/meoh(90/10v/v)中共混两次、接着是在甲醇中共混(5次)来纯化固体。将产物在真空烘箱中在室温下干燥,产生了白色固体(257.44g,95%产率)。取代度(dos=0.39)通过1h-nmr光谱法来确定(将27.8mg在90℃下在d2o中的1.0ml的5mtfa中搅拌过夜以解聚产物,通过离心去除细小固体,并且记录光谱。将苄基芳香族质子相对于非异头葡萄糖质子积分以确定取代度)。分子量是通过尺寸排阻色谱法(0.25%licl/dmac流动相)确定的;产物具有85kda(千道尔顿)的数均分子量和153kda的重均分子量。

实例9:苄基葡聚糖的制备

向1升釜中加入去离子水(400ml)、在搅拌下的α-(1→3)-葡聚糖(50g,88.9wt.%固体)、以及水性naoh(25g,在100ml去离子水中)。在α-(1→3)-葡聚糖溶解(约1小时)后,加入苄基溴(55ml),并且将反应加热至55℃持续75分钟、冷却至40℃,并且使用冰乙酸调节ph至7.0。通过真空过滤分离沉淀物。通过在h2o(2x)、25/75h2o/丙酮、50/50h2o/丙酮、75/25h2o/丙酮、50/50h2o/meoh、75/25h2o/meoh、以及meoh(3x)中共混来纯化该固体。将产物在真空烘箱中在室温下干燥,产生了白色固体(51.92g,87%产率)。取代度(dos=0.59)通过1h-nmr光谱法来确定(将25.3mg在80℃下在d2o中的1.0ml的4mtfa中搅拌持续7小时以解聚产物,并且记录光谱。将苄基芳香族质子相对于非异头葡萄糖质子积分以确定取代度)。分子量是通过尺寸排阻色谱法(0.25%licl/dmac流动相)确定的;产物具有75kda(千道尔顿)的数均分子量和130kda的重均分子量。

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