一种水溶性壳聚糖衍生物及其合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及壳聚糖衍生物及其合成方法，具体设及一种水溶性壳聚糖衍生物及其 合成方法。
【背景技术】
[0002] 壳聚糖是自然界中唯一存在的天然碱性多糖，它广泛存在于邮、蟹等甲壳动物的 外壳及各种菌类的细胞壁中，自然界中它的年生物合成量达十亿吨之多，是一种取之不尽、 用之不竭的可再生资源。
[0003] 壳聚糖是一种天然高分子物质，具有生物可降解性、生物相溶性、生物无毒性和抗 菌活性等特点，符合绿色环保要求，使其成为天然抗菌剂开发的研究热点之一。壳聚糖抗菌 机理一般认为是因为其C-2位上的氨基在pH6W下质子化后带正电荷而能与细菌的细胞表 面作用致细菌死亡。但壳聚糖在抑值大于6. 5的中性及碱性水溶液中不溶解，运大大限制 了其应用。
[0004] 修饰壳聚糖W改善壳聚糖水溶性的方法不少，大多数学者一般都是在壳聚糖的氨 基上接枝季锭盐或将氨基季锭化，但运样使得壳聚糖氨基失去聚阳离子性，导致壳聚糖天 然抑菌活性被屏蔽。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明要解决的首要技术问题在于提供一种水溶性好，又 不影响壳聚糖杀菌活性的新型壳聚糖衍生物及其合成方法。
[0006] 本发明的技术方案：一种水溶性壳聚糖衍生物，它是W壳聚糖为原料合成的壳聚 糖C-6位-OH取代的衍生物，其结构式如下：
上述水溶性壳聚糖衍生物的粘均分子量为3万~12万，C-6位-OH取代度为60 %~80 % D
[0007] 本发明公开的化合物可由W下反应路线制得：
上述水溶性壳聚糖衍生物的合成方法，包括W下步骤： (1) 将氯铭酸化晚盐（PCC)加入到二氯甲烧中，在0 °C条件下将壳聚糖二氯甲烧溶液 缓慢滴加到PCC的二氯甲烧溶液中，壳聚糖和PCC质量比为1:1. 6~1:2. 2,揽拌反应10 h~24h，反应结束后，过滤，将滤液旋干，柱层析分离，得到壳聚糖醒； (2)将得到的壳聚糖醒和4-(酷阱）-N，N，N- S甲基苯基氯化锭加入到乙醇溶液中，壳 聚糖醒和4-(酷阱)-N，N，N-S甲基苯基氯化锭的质量比为I;1. 4~I;1. 8,室溫揽拌反应 4h~8h，反应结束后，旋干溶剂，纯化即得到水溶性壳聚糖衍生物。
[0008] 上述步骤（2)中所述的纯化为用乙腊重结晶。
[0009] 本发明具备的优点：本发明通过氧化壳聚糖C-6位-OH生成壳聚糖醒，得到的壳聚 糖醒再与4-(酷阱）-N，N，N-S甲基苯基氯化锭反应得到新型的壳聚糖季锭盐酷腺类衍生 物甲基苯基氯化锭壳聚糖酷腺。因为此壳聚糖衍生物的季锭盐基团接枝在C-6位上，从 而保持了壳聚糖氨基的聚阳离子性和天然抗菌活性，同时大大增强了壳聚糖的水溶性，而 且具有抗菌性的酷腺基团（-C=N-NH-CO-)与聚阳离子性氨基共同作用，形成双抗菌活性基 团，大大提高了壳聚糖的抗菌活性，促进其应用性能的提高和应用范围的扩大，为壳聚糖的 改性研究开辟了新途径。
【具体实施方式】
[0010] 下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
[0011] 实施例1 : 一种水溶性壳聚糖衍生物的合成方法，包括W下步骤： (1) 将6.1g氯铭酸化晚盐（PCC)加入到二氯甲烧中，在0 °C条件下将3.8g壳聚糖 二氯甲烧溶液缓慢滴加到PCC的二氯甲烧溶液中，揽拌反应18h，反应结束后，过滤，将滤 液旋干，柱层析分离，得到壳聚糖醒2.7g; (2) 将得到的2.7g壳聚糖醒和3.7g4-(酷阱）-N，N，N-S甲基苯基氯化锭加入到 乙醇溶液中，室溫揽拌反应5h，反应结束后，旋干溶剂，乙腊重结晶得到水溶性壳聚糖衍生 物4.6g，其结构式如下：
其粘均分子量为4.6万，C-6位-OH取代度为69 %，20 °C时溶解度为18.6g/100g水。
[0012]核磁数据：古NMR巧00 MHz,化0)《：11. 37 (S, 1H), 7. 77化/=8. 0 Hz, 2H)，7. 19 (d, / = 8. 0 Hz, 2H)，4. 68 (d, / = 8. 0 Hz, 1H)，3. 49-3. 83 (m, 1H)， 3. 15 (S, 9H)，2.87-2.91 (m, 1H), 2. 14-2. 18 (m, 2H); "CNMR (125 MHz, 〇2〇)《： 189.54, 133.50, 131.40, 129.86, 127.70, 97.50, 60. 11, 70.07, 74.83, 76.40, 55. 91。
[001引 实施例2: 一种水溶性壳聚糖衍生物的合成方法，包括W下步骤： (1) 将14.3g氯铭酸化晚盐（PCC)加入到二氯甲烧中，在0 °C条件下将9.5g壳聚糖 二氯甲烧溶液缓慢滴加到PCC的二氯甲烧溶液中，揽拌反应24h，反应结束后，过滤，将滤 液旋干，柱层析分离，得到壳聚糖醒6. 2g; (2) 将得到的6.2g壳聚糖醒和9.2g4-(酷阱）-N，N，N-S甲基苯基氯化锭加入到 乙醇溶液中，室溫揽拌反应8h，反应结束后，旋干溶剂，乙腊重结晶得到水溶性壳聚糖衍生 物11. 2g，其结构式如下：
其粘均分子量为4. 3万，C-6位-OH取代度为65 %，20 °C时溶解度为18.6g/100g水。
[0014]核磁数据：古NMR巧00MHz,化0)《：11. 37 (S, 1H), 7. 77 化 /= 8. 0Hz, 2H)，7. 19 (d, / = 8. 0Hz, 2H)，4. 68 (d, / = 8. 0Hz, 1H)，3. 49-3. 83 (m, 1H)， 3. 15 (S, 9H)，2.87-2.91 (m, 1H), 2. 14-2. 18 (m, 2H);"CNMR(125MHz, 〇2〇)《： 189.54, 133.50, 131.40, 129.86, 127.70, 97.50, 60. 11, 70.07, 74.83, 76.40, 55. 91。
[001引实施例3: 一种水溶性壳聚糖衍生物的合成方法，包括W下步骤： (1) 将9.2g氯铭酸化晚盐（PCC)加入到二氯甲烧中，在0 °C条件下将5.7g壳聚糖 二氯甲烧溶液缓慢滴加到PCC的二氯甲烧溶液中，揽拌反应10h，反应结束后，过滤，将滤 液旋干，柱层析分离，得到壳聚糖醒4.1g; (2) 将得到的4.1g壳聚糖醒和5.7g4-(酷阱）-N，N，N-S甲基苯基氯化锭加入到 乙醇溶液中，室溫揽拌反应6. 5h，反应结束后，旋干溶剂，乙腊重结晶得到水溶性壳聚糖衍 生物7. 4g，其结构式如下：
其粘均分子量为8.6万，C-6位-OH取代度为72 %，20 °C时溶解度为18.6g/100g水。
[0016]核磁数据：古NMR巧00MHz,化0)《：11. 37 (S, 1H), 7. 77 化 /= 8. 0Hz, 2H)，7. 19 (d, / = 8. 0Hz, 2H)，4. 68 (d, / = 8. 0Hz, 1H)，3. 49-3. 83 (m, 1H)， 3. 15 (S, 9H)，2.87-2.91 (m, 1H), 2. 14-2. 18 (m, 2H);"CNMR(125MHz, 〇2〇)《： 189.54, 133.50, 131.40, 129.86, 127.70, 97.50, 60. 11, 70.07, 74.83, 76.40, 55. 91。
[0017] 实施例4: 一种水溶性壳聚糖衍生物的合成方法，包括W下步骤： (1) 将12.9g氯铭酸化晚盐（PCC)加入到二氯甲烧中，在0 °C条件下将7.6g壳聚糖 二氯甲烧溶液缓慢滴加到PCC的二氯甲烧溶液中，揽拌反应15h，反应结束后，过滤，将滤 液旋干，柱层析分离，得到壳聚糖醒5.2g; (2) 将得到的5.2g壳聚糖醒和6.7g4-(酷阱）-N，N，N-S甲基苯基氯化锭加入到 乙醇溶液中，室溫揽拌反应4h，反应结束后，旋干溶剂，乙腊重结晶得到水溶性壳聚糖衍生 物8.9g，其结构式如下：
其粘均分子量为9.4万，C-6位-OH取代度为78 %，20°C时溶解度为18.6g/100g水。 [0018]核磁数据：古NMR巧00MHz,化0)《：11. 37(S,1H), 7. 77 化 /= 8. 0Hz, 2H)，7. 19 (d, / = 8. 0Hz, 2H)，4. 68 (d, / = 8. 0Hz, 1H)，3. 49-3. 83 (m, 1H)， 3. 15(S,9H)，2.87-2.91 (m, 1H), 2. 14-2. 18 (m, 2H);"CNMR(125MHz, 〇2〇)《： 189.54, 133.50, 131.40, 129.86, 127.70, 97.50, 60. 11, 70.07, 74.83, 76.40, 55. 91。
【主权项】
1. 一种水溶性壳聚糖衍生物，其特征在于它是以壳聚糖为原料合成的壳聚糖C-6 位-OH取代的衍生物，其结构式如下：2. 根据权利要求1所述的水溶性壳聚糖衍生物，其特征在于它的粘均分子量为3万~ 12万，C-6位-OH取代度为60 %~80 %。3. 根据权利要求1所述的水溶性壳聚糖衍生物，其特征在于它可由以下反应路线制 得：〇4. 权利要求1所述的水溶性壳聚糖衍生物的合成方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 将氯铬酸吡啶盐（PCC)加入到二氯甲烷中，在0 °C条件下将壳聚糖二氯甲烷溶液 缓慢滴加到PCC的二氯甲烷溶液中，壳聚糖和PCC质量比为1:1. 6~1:2. 2,搅拌反应10 h~24h，反应结束后，过滤，将滤液旋干，柱层析分离，得到壳聚糖醛； (2) 将得到的壳聚糖醛和4-(酰肼）-N，N，N-三甲基苯基氯化铵加入到乙醇溶液中，壳 聚糖醛和4-(酰肼)-N，N，N-三甲基苯基氯化铵的质量比为1;1.4~1;1.8,室温搅拌反应 4h~8h，反应结束后，旋干溶剂，纯化即得到水溶性壳聚糖衍生物。5. 根据权利要求4所述的水溶性壳聚糖衍生物的制备方法，其特征在于步骤（2)中所 述的纯化为用乙腈重结晶。
【专利摘要】本发明公开了一种水溶性壳聚糖衍生物及其合成方法，它是以壳聚糖为原料通过PCC氧化壳聚糖C-6位-OH生成壳聚糖醛，得到的壳聚糖醛再与4-（酰肼）-N,N,N-三甲基苯基氯化铵反应得到三甲基苯基氯化铵壳聚糖酰腙。此壳聚糖衍生物保持了壳聚糖氨基的聚阳离子性，同时通过季铵盐基团大大增强了壳聚糖的水溶性，而且具有抗菌性的酰腙基团（-C=N-NH-CO-）与聚阳离子性氨基共同作用，大大提高了壳聚糖的抗菌活性。
【IPC分类】C08B37/08
【公开号】CN105218702
【申请号】CN201510635180
【发明人】金仲恩, 全春兰, 张帆
【申请人】苏州蔻美新材料有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月30日