专利名称:乙酰化甲壳素的合成方法
本发明属有机化学合成范围。
乙酰化甲壳素具有优良的渗透特性，可作为半透膜使用。高取代度的乙酰化甲壳素具有优良的抗凝血性能，是一种新型的血液相溶性材料。有关乙酰化甲壳素的合成已有多种方法报导，比较实用的是野口顺藏等报导的方法(日本公开特许公报昭53-126063)。该方法通过甲壳素在甲磺酸或高氯酸存在下，与醋酐作用，得到高取代度的乙酰化甲壳素。但此法所用甲磺酸价格十分昂贵，应用受到限止;使用高氯酸催化时，需要进行二步反应首先使高氯酸与少量醋酐反应，除去所含的水份，然后用此无水高氯酸催化甲壳素的乙酰化。
本发明为寻找更经济、更简便的方法，合成在甲酸中溶解性能良好的，高取代度的乙酰化甲壳素，对甲壳素的乙酰化反应进行了广泛的研究。
本发明所提供的乙酰化甲壳素的合成方法，是在对甲苯磺酸、高氯酸或对甲苯磺酸与高氯酸共同存在下，由甲壳素与醋酐的作用进行的。
当乙酰化反应在对甲苯磺酸的存在下进行时，对甲苯磺酸的醋酐溶液浓度为10-60%(重量百分浓度)，每份(重量)甲壳素的醋酐用量为6-16份。如果甲壳素-对甲苯磺酸-醋酐的配比适当，反应可均相进行，得到充分乙酰化的产物，即二乙酰化甲壳素。反应的温度范围为-20～10℃。温度对产物的分子量有很大影响，温度超过10℃时，分子量(粘度)迅速下降;温度低于0℃时，分子量明显上升。在低于0℃的适当温度反应，可得到分子量高的乙酰化产物。0℃反应时，反应时间为2-24小时。反应结束后，将反应混合物投入冰水，即可使产物析出分离。
用高氯酸催化时，可直接使用高氯酸水溶液(≧60%)，即含水高氯酸可不经除水而直接加入醋酐使甲壳素乙酰化。高氯酸在醋酐中的浓度为0.5-20%，每份甲壳素的醋酐用量为8-18份，0℃，反应2-24小时。得到的反应混合物经过滤分离产物。
用对甲苯磺酸-高氯酸混合催化剂时，对甲苯磺酸和高氯酸在醋酐中的浓度分别为5-55%和0.25-10%。每份甲壳素的醋酐用量为6-16份，0℃，反应2-24小时。得到的反应混合物可直接投入冰水或经过滤分离产物。
本发明提供的乙酰化甲壳素的合成方法，工艺简单，原料价格低廉。比如，将对甲苯磺酸与甲磺酸比较，由于前者价格比后者低得多(低数倍至数十倍)，因而用对甲苯磺酸的产品成本比用甲磺酸低得多;当用高氯酸催化时，由于直接使用含水高氯酸，只需一步反应，简化了工艺。除此之外，按本发明制得的二乙酰化甲壳素不仅能溶于二氯乙酸、甲磺酸及浓度85%以上的甲酸，而且能在浓度仅50-60%的甲酸，或体积比为3∶2的甲酸(85%)-丙酮中完全溶解。同时，在对甲苯磺酸-高氯酸共同存在下得到的产物，具有更高的分子量，可相应提高制得的膜或纤维的强度。
以下实施例将对上述方法作进一步说明，所用甲壳素为从虾、蟹壳中分离得到的甲壳素粗品，参照Hackman法精制且磨成粉末后使用。元素分析值C44.5;H6.36;N6.61。理论值(按CN11NO3(OH)2· 1/2 H2O计算)C45.28;H6.66;N6.60。用量一律以“份”(重量)表示。乙酰化度指甲壳素分子链每个单元被乙酰化的羟基的数目，用滴定法测定之。比浓粘度以体积比为10∶1的甲酸(88%)-二氯乙酸为溶剂，在乌氏粘度计中测定。
实施例1.
搅拌下，将10份水对甲苯磺酸(含1分子结晶水)于0℃左右分批加入10.8份醋酐中。维持0℃，半小时后加入1份甲壳素，搅拌2-4小时，料液成膏状。0℃，放置至总反应时间达24小时后，在此清彻而略带黄色的膏状物中加入冰水，将膏状物碎成小块后倾入大量冰水，浸泡使产物析出。用尼龙布过滤并挤出水分，用去离子水洗涤数次后，将产物浸在水中用氨水小心中和残酸至中性。煮沸1小时左右，再用水或乙醇洗涤并挤出洗涤液，干燥。产率97%。产物溶于50%甲酸。元素分析值C49.73;H6.02;N4.88。二乙酰化甲壳素C8H11NO3(OCOCH3)2理论值C50.16;H5.98;N4.88。乙酰化度和比浓粘度数据见表1。
表1
实施例2.
搅拌下，将高氯酸(70%)0.74份于0℃滴入13份醋酐中。维持0℃，半小时后加入1份甲壳素，搅拌10小时，0℃放置至总反应时间达24小时后，滤出产物，投入大量冰水。产物在水中溶胀并粘结，按实施例1方法进行洗涤等操作。产率96%，产物溶于60%甲酸。按同样操作分别使反应进行4小时和10小时。各反应时间的乙酰化度和比浓粘度数据见表2。
表2
注实施例2(1)(2)，比较例2(1)(2)产物在85%甲酸中溶解不完全。
实施例3.
按实施例1.方法将计算量对甲苯磺酸溶于醋酐，然后按实施例2.方法在此对甲苯磺酸-醋酐溶液中加入计算量高氯酸(70%)、1份甲壳素及反应24小时，同样方法进行后处理。产率都在96%左右。各物料的加入量及乙酰化度和比浓粘度的分析数据见表3。表中编号4产物溶于85%甲酸，其余产物都能溶于60%甲酸。
表3
实施例4.
按实施例3.方法，在8.6份醋酐中先后加入4份对甲苯磺酸，0.46份高氯酸(70%)及1份甲壳素，反应不同的时间。按实施例2.方法进行后处理。反应24小时的产物能溶于55%甲酸。各反应时间产物的乙酰化度见表4表4
比较例1按照野口顺藏的方法，使1份甲壳素与6份甲磺酸、6.5份醋酐于0℃反应24小时，及进行沉淀、洗涤等处理。产率96%。元素分析值C49.69;H6.08;N4.87。二乙酰化甲壳素理论值见实施例1。乙酰化度和比浓粘度数据见表1。
比较例2按照野口顺藏等的方法，在强热搅拌下，将0.74份高氯酸(70%)在2～4小时内小心滴加到用冰盐浴冷却的1.3份醋酐中，滴加温度始终维持0℃。搅拌片刻后，0℃放置过夜。次日，将此高氯酸-醋酸溶液加到预先冷至0℃的12份醋酐中，再加入1份甲壳素，分别反应4、10和24小时，及进行沉淀、洗涤等操作。反应24小时产物的产率为92%。各反应时间的乙酰化度和反应24小时的比浓粘度见表3。
权利要求
1.本发明涉及乙酰化甲壳素的合成方法，其特征是在对甲苯磺酸或对甲苯磺酸-高氯酸的存在下，或通过直接用含水高氯酸，使甲壳素与醋酐作用，合成乙酰化甲壳素。
2.根据权项1.所述的合成方法，其特征是单-对甲苯磺酸在醋酐中的浓度为10-60%，每份甲壳素的醋酐用量为6-16份，反应温度为-20～10℃。0℃反应时，反应时间为2-24小时。
3.根据权项1.所述的合成方法，其特征是对甲苯磺酸-高氯酸在醋酐中的浓度分别为5-55%和0.25-10%。每份甲壳素的醋酐用量为6-16份。0℃，反应2-24小时。
4.根据权项1.所述的合成方法，其特征是高氯酸水溶液(≧60%)不经过任何除水处理，而直接于0℃加入醋酐，使甲壳素乙酰化。单-高氯酸在醋酐中的浓度为0.5-20%，每份甲壳素的醋酐用量为8-18份。0℃，反应2-24小时。
专利摘要
本发明创造了经济，简便的乙酰化甲壳素的合成方法。合成反应是在对甲苯磺酸或对甲苯磺酸-高氯酸的存在下，或通过直接使用含水高氯酸，使甲壳素与醋酐作用而进行的。用这些方法得到的乙酰化甲壳素产物在甲酸中具有良好的溶解性能。在对甲苯磺酸-高氯酸共同存在下得到的乙酰化产物，具有较之其它方法的产物更高的分子量。
文档编号C08B37/08GK85100684SQ85100684
公开日1986年7月9日 申请日期1985年4月1日
发明者严俊 申请人:华东师范大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan