本发明属于高分子化合材料领域，具体涉及一种医用级水溶性低聚壳聚糖季铵盐及其制备方法。
背景技术：
壳聚糖(chitosan，cts)是甲壳素n-脱乙酰基的产物，也是天然存在的唯一的碱性多糖，其分子式为(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-d-葡聚糖，majetinv，ravikumar研究发现由于其分子结构中内外氢键的相互作用，形成了有序的大分子结构，溶解性能很差，这很大程度上影响了其应用效果。
据研究发现，分子量对壳聚糖的性质有很大影响，不同分子量的壳聚糖性质差异很大，同时壳聚糖的许多独特功能只有在分子量降低到一定程度时才表现出来。tokuras，jungbo等关于壳聚糖分子量的大小对壳性能的影响进行了深入研究，发现低聚壳聚糖可以提高壳聚糖的水溶性和抗菌性，促进脾脏抗体生成、抑制肿瘤生长，有效降低肝脏和血清中的胆固醇，增强免疫力和抵抗疾病的能力。低聚壳聚糖呈现出来的优势在医药、食品、化工等领域的作用越来越受重视，其独特的药理作用和由此产生的广阔市场应用前景日趋受到人们的关注，甚至被誉为“人体第六生命要素”和“软黄金”的美称。
目前，limsh,hudsonsm等关于壳聚糖的季铵化改性主要是在-nh2上接上季铵化基团或将氨基直接季铵化，这会使壳聚糖氨基失去聚阳离子性，导致壳聚糖的天然抑菌活性被屏蔽。而wan，aj，xu在c6的-oh上进行的季铵化改性，保留了壳聚糖上的-nh2，这就会在壳聚糖分子中形成了氨基和季铵基双重抑菌活性中心，可以增强壳聚糖的水溶性，而且能提高壳聚糖衍生物的抑菌性能。
目前，关于壳聚糖的多种改造，对水溶性的提高有限，而且产品质量和纯度达不到医用级要求，不适于工业化生产。
技术实现要素：
为了克服壳聚糖水溶性差，产品质量和纯度低，不适于工业化生产的缺点，本发明通过降低壳聚糖的聚合度，保留壳聚糖的--nh2，同时于c6位的-oh基进行多烷基季铵盐改性的方法，极大的提高了壳聚糖的水溶性，并且生产的壳聚糖可满足医用级要求，适用于产业化。
本发明是通过以下技术方案实现的：
具有良好水溶性的低聚壳聚糖季铵盐衍生物，命名为o-羟丙基二甲基长链烷基低聚壳聚糖季铵盐，结构如下：
式中r为十烷基，十二烷基，十四烷基，十六烷基。
本发明的四个具有良好水溶性的低聚壳聚糖季铵盐，其合成路线如下：
式中r为十烷基，十二烷基，十四烷基，十六烷基。
进一步，本发明专利的具体实施方案：采用高脱乙酰度的壳聚糖为原料，首先经微波和双氧水降解为低分子量的壳聚糖，然后与氨基保护的环氧丙基二甲基长链烷基氯化铵反应，再经脱氨基保护反应得到o-羟丙基二甲基长链烷基低聚壳聚糖季铵盐，即o-季铵盐低聚壳聚糖衍生物。
其中具体步骤如下：
1）将脱乙酰度为85%~95%的壳聚糖经漂洗烘干处理后投入重量百分比为15%的双氧水中浸泡30~50分钟，放入微波炉中，然后在微波输出功率250~700w下辐射5~30分钟，冷却后加水过滤，滤液用3倍体积的75~95%乙醇沉淀静置，离心得白色沉淀，干燥后得到低聚壳聚糖；
2）将上述得到的低聚壳聚糖溶于5%枸橼酸中，加入异丙醇，搅拌，滴加苯甲醇，加热回流20~30小时，冷却后高速搅拌下加0.5mol/l氢氧化钾溶液调ph中性，析出沉淀，用乙醇充分洗涤，干燥得低聚壳聚糖亚胺席夫碱；
3）将多烷基二甲基叔胺（烷基数目为十，十二，十四，十六）加入装有电动搅拌、回流冷凝和滴液装置的三颈瓶中，加入乙二醇和超纯水，50℃恒温400rpm/min搅拌边由滴液漏斗滴加环氧氯丙烷，恒温反应5~6小时。冷却至室温，用石油醚洗涤反应产物，除去未反应的环氧丙烷和叔胺，滤除石油醚，得黄色液体产物，即环氧丙基二甲基长链烷基氯化铵水溶液；
4）将步骤（2）中得到的低聚壳聚糖亚胺席夫碱加入20%(w/v)氢氧化钾溶液，加入乙二醇，50~60℃下恒温搅拌3~6小时，滴加步骤（3）中得到的环氧丙基二甲基长链烷基氯化铵水溶液，滴加完毕后，于50~65℃恒温反应5~6小时，料浆用10%（w/v）盐酸调ph至7.0后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤浸泡抽滤反复三次，产品在60℃~80℃干燥，得o-季铵盐低聚壳聚糖亚胺席夫碱；
5）将所得的o-季铵盐低聚壳聚糖亚胺席夫碱，加入0.25mol/l的盐酸乙醇溶液，室温搅拌24~30小时后蒸去大部分乙醇，加超纯水用丙酮沉淀，抽滤，60℃~80℃干燥得粉末状固体。
具体实施方式：
实施例1低聚壳聚糖的制备
以专用级的20g壳聚糖为原料，经漂洗、烘干工艺物理处理后投入500ml15%的双氧水中浸泡35分钟，置于微波炉中，然后在微波输出功率550w下辐射25分钟。冷却后加水过滤，滤液用3倍体积的90%乙醇沉淀静置，离心得白色沉淀，干燥后得到低分子量壳聚糖，收率达89%。
实施例2低聚壳聚糖亚胺席夫碱的合成
称取2g壳低聚糖溶于100ml5%枸橼酸中，加入异丙醇50ml，室温搅拌30分钟，滴加苯甲醇30g，然后加热回流25小时，冷却后高速搅拌下加0.5mol/l氢氧化钾溶液调ph为7.0，析出沉淀，用乙醇充分洗涤，50℃干燥得粉末状固体，即低聚壳聚糖亚胺席夫碱，收率达88%。
实施例3环氧丙基二甲基长链烷基氯化铵的制备
取0.2mol十（十二、十四、十六）烷基二甲基叔胺，加入装有电动搅拌、回流冷凝和滴液装置的1000ml三颈瓶中，在加入150ml乙二醇和75ml超纯水的混合溶剂，升温至50℃，在400rpm/min搅拌下缓慢地滴加20ml环氧氯丙烷，30min内加完，恒温反应5.5小时，用石油醚洗涤反应产物，除去未反应的环氧丙烷和叔胺，滤除石油醚，得黄色液体产物，即环氧丙基二甲基长链烷基氯化铵水溶液，收率达90%。
实施例4o-季铵盐低聚壳聚糖亚胺席夫碱的合成
5g壳低聚糖亚胺席夫碱加入20%(w/v)氢氧化钾50ml，加入50ml乙二醇，55℃下恒温搅拌5小时，由滴液漏斗滴加环氧丙基二甲基长链烷基氯化铵水溶液40ml。控制滴加速度使物料温度不高于65℃，滴加完毕后，与55℃反应5.5小时出料，料浆用10%（w/v）盐酸调ph至7.0后过滤，滤饼用50ml无水乙醇洗涤浸泡抽滤反复三次，产品70℃干燥，得到o-季铵盐低聚壳聚糖亚胺席夫碱，收率达到87%。
实施例5o-季铵盐低聚壳聚糖的合成
5go-季铵盐壳低聚糖亚胺席夫碱，加入100ml0.25mol/l的盐酸乙醇溶液中，室温搅拌24小时后蒸去大部分乙醇，得胶状物，加入20ml水溶解后用丙酮沉淀，抽滤，70℃干燥得粉末状固体。将上述粗品悬于少量水中，放入透析袋中，用超纯水透析24小时，50℃真空干燥得到精制的0-季铵盐低聚壳聚糖，收率达到88%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。