一种生产阳离子糖的方法与流程

本发明通常涉及生产阳离子糖的方法。本发明特别、但不限于涉及通过氧杂-米歇尔(oxa-michael)加成反应生产阳离子糖的方法。

背景技术：

0、发明背景

1、本节说明了有用的背景信息，而不承认这里所述的的任何技术代表现有技术。

2、絮凝是一种水处理过程，其中固体形成较大的簇或絮状物，从水中去除。絮凝剂是促进溶液中细小颗粒聚集的物质，产生絮状物，然后漂浮到表面(浮选)或沉淀到底部(沉淀)。

3、絮凝剂可以是有机的或无机的，并且有各种电荷、电荷密度、分子量和形式。

4、有机聚合物絮凝剂由于其以相对较低的剂量促进絮凝的能力而被广泛使用。尽管如此，它们缺乏生物降解性以及潜在有害单体在水中的分散导致人们将注意力转移到更环保的生物聚合物上。问题是它们的保质期较短，并且比有机聚合物絮凝剂需要更高的剂量。为了解决这个问题，正在开发组合解决方案，将合成聚合物接枝到天然聚合物上，以创建用于水处理的定制絮凝剂，从而实现两者的最佳效益。

5、随着二次纤维应用的增加，纸张增强剂在造纸工业中发挥着重要作用。最常用的纸张增强剂是聚丙烯酰胺、淀粉、壳聚糖和其他聚合物。淀粉是目前使用最广泛的干强剂，因为它的价格相对较低，性能较高。淀粉具有丰富的羟基，这些羟基与木纤维形成氢键以提高纸张强度。淀粉通常用阳离子电荷或两性淀粉改性以增加淀粉的保留率。

6、仍然需要生产用于水处理的化学品和用于造纸的增强化学品的新方法。

技术实现思路

0、发明概述

1、下面给出了在此公开的特征的简化概述，以提供对本发明的一些示例性方面的基本理解。该概述不是本发明的广泛概述。其并不旨在确定本发明的关键/重要元素或描绘本发明的范围。其唯一的目的是以简化的形式给出在此公开的一些概念，作为更详细描述的前序。

2、在第一方面，本发明提供了一种生产阳离子糖的方法，包括在碱或碱混合物存在下，通过氧杂-米歇尔加成反应使糖与具有共轭吸电子基团的化合物反应，以产生衍生化糖并使衍生化糖阳离子化。

3、在第二方面，本发明提供衍生化糖。

4、在第三方面，本发明提供阳离子糖。

5、在第四方面，本发明提供了用本发明方法生产的阳离子糖或本发明的阳离子糖在工业或城市废水处理中作为絮凝剂，在造纸中作为增强剂、助留剂、助滤剂或施胶剂(sizing agent)，在纺织、化妆品或涂料工业中作为凝聚剂或添加剂的用途。

6、令人惊讶的是，衍生化的糖可以在温和的条件下通过氧杂-米歇尔反应合成。另外发现，通过使衍生化糖经受常规阳离子化，可以产生阳离子糖。使用本发明的方法，可以用简单的方法生产阳离子糖。

7、使用本发明的方法，可以经由避免环氧化物化学的途径制备阳离子聚合物的生物基和可生物降解前体的合成。本发明的方法提供了一种制备环境友好聚合物和阳离子聚合物(例如阳离子糖)的途径。

8、还发现所产生的衍生糖和阳离子糖可用于多种应用，例如，作为废水处理中的絮凝剂和造纸中的增强剂化合物。

9、还令人惊讶地发现，通过醚键与糖结合的阳离子部分的摩尔质量越小，在进一步应用中使用所述阳离子糖获得的结果越好。此类应用的实例是将所述阳离子糖用作工业或城市废水处理中的絮凝剂，造纸中的增强剂、助留剂、助滤剂或施胶剂，纺织、化妆品或涂料工业中的凝聚剂或添加剂。

10、不希望受到任何理论的约束，认为更好的结果是由于阳离子部分中的碳数与吸电子基团吸电子能力的比率，即极性效应。

11、所附权利要求限定了保护范围。

1.一种产生阳离子糖的方法，包括在碱或碱混合物存在下，通过氧杂-米歇尔加成反应使糖与具有共轭吸电子基团的化合物反应，以产生衍生化糖；并使衍生化糖阳离子化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧杂-米歇尔加成反应和/或阳离子化中存在一种或多种催化剂。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述衍生化糖在阳离子化之前被回收，并且所述回收的衍生化糖被阳离子化。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述糖包含单糖、二糖、寡糖、多糖或其混合物。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中具有共轭吸电子基团(ewg)的化合物包含具有式r1r2c＝cr3-ewg的化合物，其中r1、r2和r3独立地表示氢原子或具有1至20个碳原子的烷基链，优选烷基链具有1至10个碳原子；ewg代表吸电子基团，优选卤素、腈、羰基或硝基。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中具有共轭吸电子基团的化合物是阳离子的。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中具有共轭吸电子基团的化合物选自以下化合物i-x之一

8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述具有共轭吸电子基团的化合物选自以下化合物xxi-xxx之一

9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述具有共轭吸电子基团的化合物是以下化合物vii或viii之一

10.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述具有共轭吸电子基团的化合物是化合物iii、iv、v、vi、ix或x。

11.一种衍生化糖，包含用选自化合物vii或vii的化合物衍生的葡萄糖或纤维素

12.根据权利要求11所述的衍生化糖，其中所述衍生化糖具有以下式xi

13.一种阳离子糖，其包含具有下式xii的阳离子糖

14.根据权利要求13所述的阳离子糖，其中所述阳离子糖包含具有以下式xiii-xx的阳离子糖

15.根据权利要求13或14所述的阳离子糖，其中所述阳离子糖具有以下式xix或xx

16.根据权利要求13或14所述的阳离子糖，其中所述阳离子糖具有式xv、xvi、xvii或xviii。

17.根据权利要求13-16中任一项所述的阳离子糖，其中a代表葡萄糖或纤维素。

18.用根据权利要求1-10中任一项所述的方法生产的阳离子糖或根据权利要求13-17中任一项所述的阳离子糖作为工业或城市废水处理中的絮凝剂，造纸中的增强剂、助留剂、排水剂或施胶剂，纺织、化妆品或涂料行业中的凝聚剂或添加剂的用途。