离子液体中合成蔗渣木聚糖香草酸酯-g-HEMA/MAA的方法与流程

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是一种离子液体中合成蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa的方法。

背景技术：

近年来，木聚糖被人们逐渐了解和认识，在药物、功能材料、日用化工等方面的研究、开发和利用使木聚糖及其衍生物的研究开拓了新的领域。其中，从甘蔗渣中提取的蔗渣木聚糖具有多种生物活性。为了进一步提高蔗渣木聚糖的抗癌活性，对蔗渣木聚糖进行化学修饰是一种重要的途径。

香草酸及其酯化衍生物具有较强的抗氧化、抗菌、消炎等作用，有研究表明，活性氧自由基与肿瘤的发生发展有密切联系，而氧化和自由基的损伤被认为是引起细胞dna损伤进而导致细胞突变的重要机制之一。因此，若将香草酸与蔗渣木聚糖进行酯化，能够结合两者的优点，进一步提高蔗渣木聚糖酯化衍生物的抗肿瘤活性。目前国内外关于多糖类化合物的酯化-接枝改性研究主要以淀粉、纤维素、壳聚糖为主，木聚糖的酯化-接枝改性研究及其功能产物的开发尚处于起步阶段，为了改善蔗渣木聚糖衍生物的水溶性、生物活性与相容性，考虑在蔗渣木聚糖香草酸酯化的基础上引入甲基丙烯酸羟乙酯(hema)、甲基丙烯酸(maa)接枝单体，进一步提高蔗渣木聚糖衍生物的生物活性。

本发明以蔗渣木聚糖为主要原料，香草酸为酯化剂，首先在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑盐([bmim]cl)中催化合成蔗渣木聚糖香草酸酯；然后以过硫酸铵为引发剂，hema与maa为混合接枝单体，在水相中合成具有抗癌活性的蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提高木聚糖的抗肿瘤活性，提供一种离子液体中合成蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa的方法。

本发明的具体步骤为：

(1)依次量取8～10ml分析纯n-甲基咪唑和12～15ml分析纯氯代正丁烷于装有温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中，搅拌下升温至70～100℃，保温搅拌下回流48小时，反应结束后得浅黄色的粘稠液体。

(2)将步骤(1)所得物料冷却至室温，采用10～30ml分析纯乙酸乙酯洗涤2～3次，置于80℃下旋转蒸发器中蒸发除去残留的乙酸乙酯，得到颜色为浅黄色的1-丁基-3-甲基咪唑盐([bmim]cl)离子液体，备用。

(3)将4～6g蔗渣木聚糖置于60℃的真空恒温烘箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖。

(4)称取1～2g步骤(3)所得干基蔗渣木聚糖于装有搅拌器、温度计和回流装置的四口烧瓶中，并向其中加入1.0～2.0g香草酸和15～20ml步骤(1)所得的离子液体[bmim]cl，在30～40℃下搅拌20～30分钟至溶解均匀。

(5)向步骤(4)所得物料中加入0.1～0.2g对甲苯磺酸、0.05～0.1g4-二甲氨基吡啶，控温在30～50℃下搅拌反应5～9小时，反应结束后冷却至室温。

(6)将步骤(5)所得物料用30～50ml分析纯无水乙醇浸泡24小时，依次分别用20～30ml分析纯无水乙醇、20～30ml蒸馏水洗涤、抽滤各3次。

(7)将步骤(6)物料抽滤，所得滤饼放入表面皿中，置于60℃的真空恒温烘箱中干燥24小时至恒重，得蔗渣木聚糖香草酸酯。

(8)取1.0～2.0g步骤(7)所得蔗渣木聚糖香草酸酯加入装有搅拌器、温度计和回流冷凝器的另一四口烧瓶中，并加入15～25ml蒸馏水，搅拌下升温至40～50℃，搅拌溶解5～10分钟。

(9)分别取0.10～0.25g过硫酸铵、5～10ml蒸馏水加入100ml的小烧杯中，室温下搅拌均匀得到引发剂溶液。

(10)分别量取1.0～2.0ml分析纯甲基丙烯酸羟乙酯、1.0～2.0ml分析纯甲基丙烯酸、10～15ml的蒸馏水，搅拌均匀得单体混合液。

(11)将步骤(8)所得物料搅拌下升温至40～70℃，均匀滴加步骤(9)所得引发剂溶液，并同步均匀滴加步骤(10)所得单体混合液，控制在3～5小时滴加完毕，加料完毕后继续反应0.5～1.0小时。

(12)向步骤(11)所得物料加入25～35ml分析纯丙酮沉析15～25分钟，过滤并每次用10～15ml分析纯无水乙醇洗涤沉淀3次，抽滤后将滤饼放入表面皿中，置于60℃的真空恒温烘箱中干燥24小时至恒重，即得最终产物蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa。

(13)测定木聚糖衍生物的接枝率及接枝效率，方法如下：将一定质量的蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa经滤纸包裹后放到索氏提取器中，在烧瓶中加入50～100ml丙酮做萃取剂，将其置于80～℃恒温水浴中加热，试样在索氏提取器中连续萃取24小时后，把经提取后的样品取出放入60℃干燥箱中干燥至恒重。接枝率与接枝效率的计算公式如下：

式中：

g—接枝率，％；

ge—接枝效率，％；

w0—原蔗渣木聚糖质量，单位g；

w1—萃取后纯蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa的质量，单位g；

w2—粗产物蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa的质量，单位g。

本发明所得目标产物提高了蔗渣木聚糖的生物相容性，引入的香草酸具有抗氧化、抗菌、消炎、抗血小板聚集等药理作用，在医药、食品、精细化工等领域具有一定应用价值。

附图说明

图1为原蔗渣木聚糖的红外光谱图。

图2为本发明合成的蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa的红外光谱图。

图3为原蔗渣木聚糖的sem图。

图4为本发明合成的蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa的sem图。

图5为原蔗渣木聚糖的tg及dtg曲线图。

图6为本发明合成的蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa的tg及dtg曲线图。

具体实施方式：

实施例：

(1)依次量取8.0ml分析纯n-甲基咪唑和12.5ml分析纯氯代正丁烷于装有温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中，搅拌下升温至75℃，保温搅拌下回流48小时，反应结束后得浅黄色的粘稠液体。

(2)将步骤(1)所得物料冷却至室温，采用30ml分析纯乙酸乙酯洗涤3次，置于80℃下旋转蒸发器中蒸发除去残留的乙酸乙酯，得到颜色为浅黄色的1-丁基-3-甲基咪唑盐([bmim]cl)离子液体，备用。

(3)将4～6g蔗渣木聚糖置于60℃的真空恒温烘箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖。

(4)称取1.5g步骤(3)所得干基蔗渣木聚糖于装有搅拌器、温度计和回流装置的四口烧瓶中，并向其中加入1.5g香草酸和20ml步骤(1)所得的离子液体[bmim]cl，在40℃下搅拌30分钟至溶解均匀。

(5)向步骤(4)所得物料中加入0.15g对甲苯磺酸、0.08g4-二甲氨基吡啶，控温在50℃下搅拌反应8小时，反应结束后冷却至室温。

(6)将步骤(5)所得物料用40ml分析纯无水乙醇浸泡24小时，依次分别用25ml分析纯无水乙醇、25ml蒸馏水洗涤、抽滤各3次。

(7)将步骤(6)物料抽滤，所得滤饼放入表面皿中，置于60℃的真空恒温烘箱中干燥24小时至恒重，得蔗渣木聚糖香草酸酯。

(8)取1.5g步骤(7)所得蔗渣木聚糖香草酸酯加入装有搅拌器、温度计和回流冷凝器的另一四口烧瓶中，并加入20ml蒸馏水，搅拌下升温至50℃，搅拌溶解10分钟。

(9)分别取0.2g过硫酸铵、8.0ml蒸馏水加入100ml的小烧杯中，室温下搅拌均匀得到引发剂溶液。

(10)分别量取1.5ml分析纯甲基丙烯酸羟乙酯、1.0ml分析纯甲基丙烯酸、12ml的蒸馏水，搅拌均匀得单体混合液。

(11)将步骤(8)所得物料搅拌下升温至60℃，均匀滴加步骤(9)所得引发剂溶液，并同步均匀滴加步骤(10)所得单体混合液，控制在4小时滴加完毕，加料完毕后继续反应1.0小时。

(12)向步骤(11)所得物料中加入30ml分析纯丙酮沉析25分钟，过滤并每次用12ml分析纯无水乙醇洗涤沉淀3次，抽滤后将滤饼放入表面皿中，置于60℃的真空恒温烘箱中干燥24小时至恒重，即得最终产物蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa。

(13)测得所得产品酯化取代度为0.17，接枝率为46.78％，接枝效率为24.15％。

产物经ir分析，在1733.31cm^-1处新增了一个酯羰基的伸缩振动峰，系木聚糖酯化后形成的酯键与甲基丙烯酸羟乙酯的酯键以及甲基丙烯酸的羧基峰重合在一起；1469.37cm^-1处为香草酸苯环结构的骨架振动吸收峰；3400cm^-1左右的峰变宽，为香草酸酚羟基和多糖化合物的羟基峰重合在一起。sem分析表明，原蔗渣木聚糖颗粒表面形貌为圆形或近似圆形，颗粒较完整，表面较光滑；木聚糖衍生物表面存在大量褶皱、沟壑，呈相互缠绕的网络，并存在许多孔状结构。经tg-dtg分析，产物的热分解可分为4个阶段，第一阶段在0～200℃，主要是水分等方面的损失；第二阶段在200～300℃，为通过酯化或接枝改性后与木聚糖主链连接的化学键的断裂；第三阶段在300～467℃，为蔗渣木聚糖香草酸酯-g-hema/maa主链的断裂；第四阶段在467～800℃，质量损失较快；各阶段的质量损失在20％～32％，改性后蔗渣木聚糖衍生物的热稳定性明显提高。