一种水溶性N‑乙酰化壳聚糖及其制备方法技术

本发明专利技术涉及壳聚糖改性技术领域，尤其涉及一种水溶性N‑乙酰化壳聚糖及其制备方法，该制备方法包括以下制备步骤：1)将壳聚糖和离子液体混合加热并搅拌，形成壳聚糖混合溶液；2)将离子液体与乙酸酐混合均匀形成乙酸酐混合溶液；3)将乙酸酐混合溶液缓慢加入壳聚糖混合溶液内，继续加热反应；4)将步骤3)反应后的溶液倒入装有无水乙醇的烧杯中混合均匀，待溶液变浑浊后，抽滤得到沉淀物，用无水乙醇冲洗沉淀物；5)将步骤4)的沉淀物用蒸馏水溶解，并抽滤除去不溶物，再将抽滤所得的上清液用无水乙醇沉淀，即制得水溶性N‑乙酰化壳聚糖。本发明专利技术的制备方法为无水、无催化剂体系，制备过程绿色环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及壳聚糖改性
，尤其涉及一种水溶性N-乙酰化壳聚糖及其制备方法。
技术介绍
壳聚糖是世界上唯一的碱性多糖，具有如下一些特性：生物可降解性：壳聚糖能被生物酶缓慢催化水解为低聚糖，在水中长期放置会发生水解，葡萄糖环开环；生物相容性：壳聚糖在体内可被溶菌酶水解生成低分子物质，从而被人体吸收；鳌合性：壳聚糖游离氨基的邻位为羟基，有鳌合金属离子的作用，是高性能的金属离子捕集剂；酶固定化作用：壳聚糖的游离氨基，可作为酶、抗原、抗体等生理活性物质的固定化载体；吸湿性：甲壳素的吸湿率最多可达400％～500％，是纤维素的两倍多，壳聚糖的吸湿性比甲壳素更强；抗菌性：对多种细菌和真菌的生长都有明显的抑制作用(刘晓非等，天然抗菌性壳聚糖/粘胶纤维的研究进展，化工进展，1999，(1)：32-34)。Allan等早在1979年就对壳聚糖的抗菌性作了系统的研究，他提出了壳聚糖具有广谱抗菌性由于壳聚糖具有良好的物理、化学及生物性能，分子内含有氨基和羟基，对有机溶剂稳定性好，容易二次加工，使壳聚糖在纺织、印染、造纸、食品、医药、环境保护、水处理、重金属回收等方面，具有独特而广泛的应用前景。然而，由于壳聚糖不能直接溶解于水和普通有机溶剂，使其应用受到很大限制。因此，改善壳聚糖的溶解性能，尤其是水溶性，是开拓壳聚糖应用领域的重要环节。因而急需通过对壳聚糖进行化学改性，寻求溶解性更好尤其能溶于水的壳聚糖衍生物，以扩大其应用范围。Sannan等人发现，使甲壳素在均相条件下进行脱乙酰化反应，当脱乙酰度为50％左右时，这种壳聚糖能溶于水。后来，Kurita等人又发现，对较高脱乙酰度的壳聚糖进行乙酰化，控制其脱乙酰度在50％～60％，也可得到水溶性的壳聚糖。目前常见的此类水溶性壳聚糖制备方法是以醋酸/吡啶或醋酸/甲醇为反应介质，酸酐与壳聚糖在室温、均相条件下反应制得水溶性壳聚糖。但此方法酸酐用量大，且副反应较多，需要吡啶作为催化剂，不适用于当前的绿色环保的工业化理念。为此，亟待开发一种高效的绿色环保的水溶性壳聚糖的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种水溶性N-乙酰化壳聚糖及其制备方法，该制备方法为无水、无催化剂体系，酸酐用量大幅度减少，在制备过程中副产物很少，且均可回收利用，制备过程绿色环保，符合现代化绿色生产的要求。本专利技术是通过以下技术方案来实现的。一种水溶性N-乙酰化壳聚糖的制备方法，它包括以下制备步骤：1)、将0.5-5g脱乙酰度为90％-99.9％的壳聚糖和80-120g离子液体分别加到圆底烧瓶内，通入保护气体N2，加热并搅拌，充分溶解形成壳聚糖混合溶液；2)、取1-100g离子液体置于离心管内，加入0.0633-0.633g乙酸酐，通入保护气体N2，充分搅拌，混合均匀形成乙酸酐混合溶液；3)、将步骤2)的乙酸酐混合溶液缓慢加入步骤1)的壳聚糖混合溶液内，通入保护气体N2，继续加热反应；4)、待步骤3)反应结束后，将反应后的溶液倒入装有无水乙醇的烧杯中，充分混合均匀，待溶液变浑浊后，抽滤得到沉淀物，并用无水乙醇冲洗沉淀物3-4次；将步骤(4)抽滤得到的废液旋转蒸发，所得的乙醇废液可继续用于步骤4)，回收的离子液体可继续用于反应；5)、将步骤4)冲洗后的沉淀物用蒸馏水溶解，并抽滤除去不溶物，再将抽滤所得的上清液用无水乙醇沉淀得到沉淀物，所得的沉淀物即为水溶性N-乙酰化壳聚糖。其中，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐或者1-丁基-3-甲基咪唑氯盐。其中，所述步骤3)中乙酸酐混合溶液与壳聚糖混合溶液的摩尔比为1：1-0.1：1。其中，所述步骤1)具体为：将0.5-5g脱乙酰度为90％-99.9％的壳聚糖和80-120g离子液体分别加到圆底烧瓶内，通入保护气体N2，于20-120℃加热搅拌，充分溶解形成壳聚糖混合溶液。其中，所述步骤3)具体为：将步骤2)的乙酸酐混合溶液缓慢加入步骤1)的壳聚糖混合溶液内，通入保护气体N2，继续加热于20-120℃反应1-10h。其中，所述步骤4)中无水乙醇为300ml；所述步骤5)中蒸馏水为100ml。上述水溶性N-乙酰化壳聚糖的制备方法制得的水溶性N-乙酰化壳聚糖，水溶性N-乙酰化壳聚糖的结构式如下：其中，所述水溶性N-乙酰化壳聚糖为脱乙酰度为50％-55％的N-乙酰化壳聚糖。本专利技术的有益效果为：本专利技术制备的水溶性N-乙酰化壳聚糖保留了原有的氨基，并且没有加入额外基团，用料大幅度减少，整个制备过程中无水、无催化剂的加入，副产物仅为乙酸，可回收利用，污染小，制备过程绿色环保，符合现代化绿色生产的要求，且成本低，具有很好的应用前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1。本实施例的一种水溶性N‐乙酰化壳聚糖的制备方法，包括以下制备步骤：1)、分别称取1g脱乙酰度为90％-95％的壳聚糖和100g1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐放置于100℃的烘箱内干燥，充分干燥后分别加入250ml圆底烧瓶内，并通入保护气体N2，在100℃油浴锅内加热并搅拌，充分溶解形成壳聚糖混合溶液；2)、取50g1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐置于离心管内，加入0.25g乙酸酐，通入保护气体N2，充分搅拌，混合均匀形成乙酸酐混合溶液；3)、将步骤2)的乙酸酐混合溶液缓慢加入步骤1)的壳聚糖混合溶液内，乙酸酐混合溶液与壳聚糖混合溶液的摩尔比为1：1，通入保护气体N2，继续加热于100℃反应4h；4)、待步骤3)反应结束后，将反应后的溶液倒入装有300ml无水乙醇的烧杯中，充分混合均匀，待溶液变浑浊后，抽滤得到沉淀物，并用无水乙醇冲洗沉淀物3次；5)、将步骤4)冲洗后的沉淀物用100ml蒸馏水溶解，并抽滤除去不溶物，再将抽滤所得的上清液用无水乙醇沉淀得到沉淀物，所得的沉淀物即为脱乙酰度为50％-55％的水溶性N-乙酰化壳聚糖。实施例2。本实施例的一种水溶性N‐乙酰化壳聚糖的制备方法，包括以下制备步骤：1)、分别称取1g脱乙酰度为90％-95％的壳聚糖和100g1-丁基-3-甲基咪唑氯盐放置于100℃的烘箱内干燥，充分干燥后分别加入250ml圆底烧瓶内，并通入保护气体N2，在100℃油浴锅内加热并搅拌，充分溶解形成壳聚糖混合溶液；2)、取80g1-丁基-3-甲基咪唑氯盐置于离心管内，加入0.25g乙酸酐，通入保护气体N2，充分搅拌，混合均匀形成乙酸酐混合溶液；3)、将步骤2)的乙酸酐混合溶液缓慢加入步骤1)的壳聚糖混合溶液内，乙酸酐混合溶液与壳聚糖混合溶液的摩尔比为0.5：1，通入保护气体N2，继续加热于100℃反应4h；4)、待步骤3)反应结束后，将反应后的溶液倒入装有300ml无水乙醇的烧杯中，充分混合均匀，待溶液变浑浊后，抽滤得到沉淀物，并用无水乙醇冲洗沉淀物4次；5)、将步骤4)冲洗后的沉淀物用100ml蒸馏水溶解，并抽滤除去不溶物，再将抽滤所得的上清液用无水乙醇沉淀得到沉淀物，所得的沉淀物即为脱乙酰度为50％-55％的水溶性N-乙酰化壳聚糖。实施例3。本实施例的一种水溶性N‐乙酰化壳聚糖的制备方法，包括以下制备步骤：1)、分别称取1g脱乙酰度为95％-98％的壳聚糖和100g1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐放置于100℃的烘箱内干燥，充分干燥后分别加入25本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶性N‑乙酰化壳聚糖的制备方法，其特征在于：它包括以下制备步骤：1)、将0.5‑5g脱乙酰度为90％‑99.9％的壳聚糖和80‑120g离子液体分别加到圆底烧瓶内，通入保护气体N2，加热并搅拌，充分溶解形成壳聚糖混合溶液；2)、取1‑100g离子液体置于离心管内，加入0.0633‑0.633g乙酸酐，通入保护气体N2，充分搅拌，混合均匀形成乙酸酐混合溶液；3)、将步骤2)的乙酸酐混合溶液缓慢加入步骤1)的壳聚糖混合溶液内，通入保护气体N2，继续加热反应；4)、待步骤3)反应结束后，将反应后的溶液倒入装有无水乙醇的烧杯中，充分混合均匀，待溶液变浑浊后，抽滤得到沉淀物，并用无水乙醇冲洗沉淀物3‑4次；5)、将步骤4)冲洗后的沉淀物用蒸馏水溶解，并抽滤除去不溶物，再将抽滤所得的上清液用无水乙醇沉淀得到沉淀物，所得的沉淀物即为水溶性N‑乙酰化壳聚糖。

【技术特征摘要】
1.一种水溶性N-乙酰化壳聚糖的制备方法，其特征在于：它包括以下制备步骤：1)、将0.5-5g脱乙酰度为90％-99.9％的壳聚糖和80-120g离子液体分别加到圆底烧瓶内，通入保护气体N2，加热并搅拌，充分溶解形成壳聚糖混合溶液；2)、取1-100g离子液体置于离心管内，加入0.0633-0.633g乙酸酐，通入保护气体N2，充分搅拌，混合均匀形成乙酸酐混合溶液；3)、将步骤2)的乙酸酐混合溶液缓慢加入步骤1)的壳聚糖混合溶液内，通入保护气体N2，继续加热反应；4)、待步骤3)反应结束后，将反应后的溶液倒入装有无水乙醇的烧杯中，充分混合均匀，待溶液变浑浊后，抽滤得到沉淀物，并用无水乙醇冲洗沉淀物3-4次；5)、将步骤4)冲洗后的沉淀物用蒸馏水溶解，并抽滤除去不溶物，再将抽滤所得的上清液用无水乙醇沉淀得到沉淀物，所得的沉淀物即为水溶性N-乙酰化壳聚糖。2.根据权利要求1所述的一种水溶性N-乙酰化壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐或者1-丁基-3-甲基咪唑氯盐。3.根据权利要求1所述的一种水溶性N-乙酰化壳聚糖的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周桂，赵钦，邓光辉，潘莉娜，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：广西;45