專利名稱：一種4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及于疊氮類化合物的合成方法，特別涉及ー種4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法。
背景技術(shù)：
殼聚糖是由β (I — 4)相連的D-葡聚胺和N-こ酰基葡聚胺無(wú)規(guī)則排列起來(lái)的一種線性高分子聚糖，一般是從廣泛存在于蝦蟹外殼中的甲殼素經(jīng)部分脫こ?；笾瞥桑瑸?白色或灰白色半透明的片狀或粉狀固體，無(wú)味、無(wú)毒，溶于1%こ酸或鹽酸。從分子結(jié)構(gòu)來(lái)看，殼聚糖分子內(nèi)含有親水基(-0Η或-NH2)和疏水基(-C2H3O),這些基團(tuán)具有很強(qiáng)的配位和衍生化反應(yīng)能力，能發(fā)生氧化、還原、鹵化、磺化、烷基化、羧基化、酰化、縮合等化學(xué)反應(yīng)，該性質(zhì)決定了殼聚糖在不同領(lǐng)域內(nèi)具有重要的利用價(jià)值。目前，殼聚糖以其優(yōu)良的生物活性、生物兼容性、粘合性以及較強(qiáng)的天然成膜和吸附能力在醫(yī)藥、食品、化工、水處理、重金屬吸附等諸多應(yīng)用方面受到了人們的廣泛關(guān)注。疊氮類化合物(R-N3)是ー類重要的化學(xué)物質(zhì)，因其具有活潑的功能疊氮基團(tuán)(-N3)在高分子合成中主要用于(I)點(diǎn)擊化學(xué)或鏈接化學(xué)(click chemistry):該方法由諾貝爾化學(xué)獲得者K. B. Sharpless教授于2000年首先提出，是繼組合化學(xué)之后又一給傳統(tǒng)有機(jī)合成化學(xué)帶來(lái)重大突破的ー項(xiàng)新技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)了快速、有效、副產(chǎn)物少及選擇性高的合成新化合物領(lǐng)域。Huisgen 1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)是點(diǎn)擊化學(xué)中典型的ー種，即通過(guò)疊氮化合物和炔基(-C E C)化合物在Cu(I)催化下經(jīng)環(huán)加成反應(yīng)可以生成1，4_取代和1，5_取代的1，2，3-三唑混合物，可將兩種化合物模塊化融合。(2)光交聯(lián)反應(yīng)疊氮基團(tuán)對(duì)光具有敏感性，在紫外光的照射下分解生成氮稀并釋放出氮?dú)?，而氮稀很不穩(wěn)定，與-CH2-經(jīng)奪氫生成氨基或通過(guò)與自身反應(yīng)生成偶氮基發(fā)生分子內(nèi)或分子間交聯(lián)?；谏鲜鰞牲c(diǎn)重要的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)于疊氮類化合物在高分子合成領(lǐng)域的研究也日趨增加。將4-疊氮苯甲酸引入到殼聚糖上，可在殼聚糖上增加苯環(huán)和疊氮兩種功能基團(tuán)，使殼聚糖在具有可塑性的同時(shí)又具有分子組裝功能，也可作為高分子合成的中間體和平臺(tái)化合物，對(duì)于開(kāi)辟殼聚糖的新用途和制備新材料具有重要意義。有關(guān)4-疊氮苯甲酰殼聚糖合成方法的專利較少，比較簡(jiǎn)單的是沈健等人公開(kāi)的方法(CN 1358783A)。該方法是將殼聚糖粉末、ニ環(huán)己基碳ニ亞胺(DCC)和4-疊氮苯甲酸加入到有機(jī)溶劑中制備成4-疊氮苯甲酰殼聚糖。但此方法中由于殼聚糖不溶于有機(jī)溶劑，反應(yīng)屬異相反應(yīng)，產(chǎn)物取代度很低，僅含有O. 5% O. 6%摩爾疊氮基團(tuán)。近年來(lái)，ー種新型緑色溶劑離子液體因其獨(dú)特的全溶性能以及本身所具有的許多傳統(tǒng)溶劑所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越多的應(yīng)用于有機(jī)及高分子物質(zhì)的合成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，提供ー種4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，克服了傳統(tǒng)在有機(jī)溶劑中異相反應(yīng)導(dǎo)致取代度低的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)ー種4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，包括以下步驟(I)溶解將殼聚糖加入離子液體氯化I-烯丙基-3-甲基咪唑中，在80 100で下攪拌2 4h ；(2)降低粘度在步驟(I)得到的溶液中加入稀釋劑，在80 100で下攪拌2 3h;(3)反應(yīng)在步驟(2)得到的溶液中加入ニ環(huán)己基碳ニ亞胺和4-疊氮苯甲酸，反應(yīng)溫度為2(T50°C，反應(yīng)時(shí)間為12 72h ;其中二環(huán)己基碳ニ亞胺與殼聚糖的脫水葡聚胺単元的摩爾比為O. 5:1飛1 ；4-疊氮苯甲酸與殼聚糖的脫水葡聚胺單元的摩爾比為1:廣8:1 ;(4)沉淀在步驟(3)得到的溶液中加入反溶劑，經(jīng)攪拌后離心處理，得到沉淀物；(5)純化將步驟(4)得到沉淀物依次經(jīng)水、甲醇或こ醇、水洗滌，得到細(xì)沉淀物；(6)干燥步驟(5)得到細(xì)沉淀物，得到4-疊氮苯甲酰殼聚糖。步驟(I)中殼聚糖與離子液體氯化I-烯丙基-3-甲基咪唑的質(zhì)量比為O.005:1 O. 04:1。步驟(2)中稀釋劑與離子液體氯化I-烯丙基-3-甲基咪唑的質(zhì)量比為O. 05:1 O. 2:1。所述稀釋劑為N，N- ニ甲基甲酰胺或N，N- ニ甲基こ酰胺。步驟(4)中所述反溶劑為甲醇-水溶液，其中甲醇的體積濃度為(Γ80%。 步驟(4)中所述反溶劑為こ醇-水溶液，其中こ醇的體積濃度為2(Γ100%。步驟(5)中水洗滌的溫度為40 60°C，時(shí)間為3 5h ;甲醇或こ醇洗滌的溫度為室溫，時(shí)間10-30min。步驟(6)中所述干燥為冷凍干燥，干燥溫度為-4(T-60°C，真空度為20(T300mbar，時(shí)間為24-48h。步驟(6)中所述干燥為真空干燥，干燥溫度為30 40°C，真空度為O. 5 I. 5MPa，時(shí)間為24 48h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明的合成方法為均相反應(yīng)，具有反應(yīng)均一、穩(wěn)定、高效優(yōu)點(diǎn)，且產(chǎn)物取代度高等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)元素分析測(cè)得本發(fā)明的殼聚糖上4-疊氮苯甲酸的取代度為O. 3^0. 5 (理論最大值為O. 8^0. 9)，轉(zhuǎn)化為摩爾含量為30°/Γ50%，是目前公開(kāi)專利CN 1358783Α中涉及合成方法制備出的產(chǎn)物含疊氮基團(tuán)(0.59Π).6%摩爾)的5(Γ100倍。同時(shí)，本發(fā)明采用離子液體氯化I-烯丙基-3-甲基咪唑?yàn)榫v色溶劑，可回收循環(huán)利用，使得本發(fā)明具有綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為殼聚糖與4-疊氮苯甲酸的反應(yīng)過(guò)程示意圖。圖2為殼聚糖和反應(yīng)產(chǎn)物4-疊氮苯甲酰殼聚糖的傅立葉紅外譜圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I
本實(shí)施例4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，包括以下步驟(I)溶解將O. 5g脫こ酰度在90%的殼聚糖加入IOOg離子液體氯化1_烯丙基-3-甲基咪唑中，在80°C下攪拌2 4h;(2)降低粘度在步驟(I)得到的溶液中加入N，N_ ニ甲基甲酰胺，在80°C下攪拌2h ； (3)反應(yīng)在步驟(2)得到的溶液中加入ニ環(huán)己基碳ニ亞胺和4-疊氮苯甲酸，反應(yīng)溫度為20°C，反應(yīng)時(shí)間為12h ;其中二環(huán)己基碳ニ亞胺與殼聚糖的脫水葡聚胺単元的摩爾比為O. 5:1 ;4_疊氮苯甲酸與殼聚糖的脫水葡聚胺單元的摩爾比為1:1 ;其中殼聚糖與4_疊氮苯甲酸的反應(yīng)過(guò)程如圖I所示；(4)沉淀在步驟(3)得到的溶液中加入水，經(jīng)攪拌后離心處理，得到沉淀物；(5)純化將沉淀物加入到500ml水中在溫度40°C下攪拌4h，離心后得到的沉淀物加入到200ml甲醇中，在室溫下攪拌IOmin后再次離心；再次離心后的產(chǎn)物加入到500ml水中，在溫度40°C下攪拌4h，離心取下層沉淀物，得到細(xì)沉淀物；(6)冷凍干燥步驟(5)得到細(xì)沉淀物，得到4-疊氮苯甲酰殼聚糖，其中冷凍干燥的溫度為_(kāi)40°C，真空度為200mbar，時(shí)間為24h。本實(shí)施例得到的4-疊氮苯甲酰殼聚糖，產(chǎn)率為85%，取代度為O. 35。圖2為殼聚糖和反應(yīng)產(chǎn)物4-疊氮苯甲酰殼聚糖的傅立葉紅外譜圖，圖中曲線a為殼聚糖，曲線b為4-疊氮苯甲酰殼聚糖。由圖2可以看出，與原本殼聚糖紅外光譜相比較，4-疊氮苯甲酰殼聚糖紅外光譜在2123CHT1處出現(xiàn)很強(qiáng)的疊氮基團(tuán)的峰，在1604和1503CHT1處出現(xiàn)明顯的苯環(huán)特征峰以及在1707CHT1處出現(xiàn)羰基的峰，證明已經(jīng)成功的合成了 4-疊氮苯甲酰殼聚糖。紅外譜圖歸屬(FT-IR) :3344 (OH), 2923 (CH) ,2123 (N3), 1707 (C=O), 1604 (Ar), 1503 (Ar)。實(shí)施例2本實(shí)施例4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，包括以下步驟(I)溶解將4g脫こ酰度在90%的殼聚糖加入IOOg離子液體氯化I-烯丙基-3-甲基咪唑中，在100°C下攪拌4h ;其中殼聚糖與離子液體氯化I-烯丙基-3-甲基咪唑的質(zhì)量比為 O. 04:1 ；(2)降低粘度在步驟(I)得到的溶液中加入N，N_ ニ甲基こ酰胺，在100°C下攪拌3h ；(3)反應(yīng)在步驟(2)得到的溶液中加入ニ環(huán)己基碳ニ亞胺和4-疊氮苯甲酸，反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時(shí)間為72h ;其中二環(huán)己基碳ニ亞胺與殼聚糖的脫水葡聚胺単元的摩爾比為6:1 ；4-疊氮苯甲酸與殼聚糖的脫水葡聚胺單元的摩爾比為8:1 ；(4)沉淀在步驟(3)得到的溶液中加入甲醇-水溶液(甲醇的體積濃度為80%)，經(jīng)攪拌后離心處理，得到沉淀物；(5)純化將沉淀物加入到500ml水中在溫度60°C下攪拌3h，離心后得到的沉淀物加入到200ml甲醇中，在室溫下攪拌20min后再次離心；再次離心后的產(chǎn)物加入到500ml水中，在溫度60°C下攪拌3h，離心取下層沉淀物，得到細(xì)沉淀物；(6)冷凍干燥步驟(5)得到細(xì)沉淀物，得到4-疊氮苯甲酰殼聚糖，其中冷凍干燥的溫度為_(kāi)50°C，真空度為250mbar，時(shí)間為48h。本實(shí)施例得到的4-疊氮苯甲酰殼聚糖，產(chǎn)率為87%，取代度為O. 3，紅外譜圖歸屬(FT-IR) :3345 (OH)，2924 (CH),2121 (N3)，1705(C=O)，1600(Ar)，1500 (Ar)。實(shí)施例3本實(shí)施例4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，包括以下步驟(I)溶解將2g脫こ酰度在90%的殼聚糖加入IOOg離子液體氯化I-烯丙基-3-甲基咪唑中，在90°C下攪拌3h ；(2)降低粘度在步驟(I)得到的溶液中加入N，N_ ニ甲基甲酰胺，在90°C下攪拌2. 5h ；(3)反應(yīng)在步驟(2)得到的溶液中加入ニ環(huán)己基碳ニ亞胺和4-疊氮苯甲酸，反應(yīng)溫度為30°C，反應(yīng)時(shí)間為36h ;其中二環(huán)己基碳ニ亞胺與殼聚糖的脫水葡聚胺単元的摩爾比為3:1 ；4-疊氮苯甲酸與殼聚糖的脫水葡聚胺單元的摩爾比為4:1 ；(4)沉淀在步驟(3)得到的溶液中加入甲醇-水溶液(甲醇的體積濃度為40%)，經(jīng)攪拌后離心處理，得到沉淀物；(5)純化步驟(4)得到沉淀物，得到細(xì)沉淀物將沉淀物加入到500ml水中在溫度50°C下攪拌5h，離心后得到的沉淀物加入到200ml甲醇中，在室溫下攪拌30min后再次離心；再次離心后的產(chǎn)物加入到500ml水中，在溫度50°C下攪拌5h，離心取下層沉淀物，得到細(xì)沉淀物；(6)冷凍干燥步驟(5)得到細(xì)沉淀物，得到4-疊氮苯甲酰殼聚糖，其中冷凍干燥的溫度為_(kāi)60°C，真空度為300mbar，時(shí)間30h。本實(shí)施例得到的4-疊氮苯甲酰殼聚糖，產(chǎn)率為88%，取代度為O. 5，紅外譜圖歸屬(FT-IR) :3343(OH)，2920 (CH)，2123 (N3)，1707(C=O)，1603(Ar)，1500 (Ar)。實(shí)施例4本實(shí)施例4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，除下述特征外，其他特征與實(shí)施例I同；步驟(4)中的反溶劑采用こ醇-水溶液(こ醇的體積濃度為20%)；步驟(6)中采用真空干燥，干燥溫度為30°C，真空度為O. 5MPa，時(shí)間為24h。實(shí)施例5本實(shí)施例4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，除下述特征外，其他特征與實(shí)施例I同；步驟(4)中的反溶劑采用こ醇； 步驟(6)中采用真空干燥，干燥溫度為40°C，真空度為I. 5MPa,時(shí)間為48h。本實(shí)施例得到的4-疊氮苯甲酰殼聚糖，產(chǎn)率為80%，取代度為O. 45，紅外譜圖歸屬(FT-IR) :3344 (OH)，2923 (CH)，2123 (N3)，1702 (C=O)，1600 (Ar)，1503 (Ar)。實(shí)施例6本實(shí)施例4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，除下述特征外，其他特征與實(shí)施例I同；步驟(4)中的反溶劑采用采用こ醇-水的溶液(こ醇的體積濃度為60%)；步驟(6)中采用真空干燥，干燥溫度為35°C，真空度為IMPa，時(shí)間為30h。本實(shí)施例得到的4-疊氮苯甲酰殼聚糖，產(chǎn)率為83%，取代度為O. 4，紅外譜圖歸屬(FT-IR) :3344(OH)，2923(CH)，2123 (N3)，1710(C=O)，1600(Ar)，1500 (Ar)。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式 ，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)溶解將殼聚糖加入離子液體氯化I-烯丙基-3-甲基咪唑中，在8(T10(TC下攪拌2 4h ； (2)降低粘度在步驟(I)得到的溶液中加入稀釋劑，在80 100で下攪拌2 3h; (3)反應(yīng)在步驟(2)得到的溶液中加入ニ環(huán)己基碳ニ亞胺和4-疊氮苯甲酸，反應(yīng)溫度為2(T50°C，反應(yīng)時(shí)間為12 72h ;其中二環(huán)己基碳ニ亞胺與殼聚糖的脫水葡聚胺単元的摩爾比為O. 5:1飛1 ；4-疊氮苯甲酸與殼聚糖的脫水葡聚胺單元的摩爾比為1:廣8:1 ; (4)沉淀在步驟(3)得到的溶液中加入反溶劑，經(jīng)攪拌后離心處理，得到沉淀物； (5)純化將步驟(4)得到沉淀物依次經(jīng)水、甲醇或こ醇、水洗滌，得到細(xì)沉淀物； (6)干燥步驟(5)得到細(xì)沉淀物，得到4-疊氮苯甲酰殼聚糖。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，其特征在于，步驟(I)中殼聚糖與離子液體氯化I-烯丙基-3-甲基咪唑的質(zhì)量比為O. 005 :Γθ. 04:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，其特征在于，步驟(2)中稀釋劑與離子液體氯化I-烯丙基-3-甲基咪唑的質(zhì)量比為O. 05:Γ0. 2:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，其特征在于，所述稀釋劑為N，N- ニ甲基甲酰胺或N，N- ニ甲基こ酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，其特征在于，步驟(4)中所述反溶劑為甲醇-水溶液，其中甲醇的體積濃度為(Γ80%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，其特征在于，步驟(4)中所述反溶劑為こ醇-水溶液，其中こ醇的體積濃度為2(Γ100%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，其特征在于，步驟(5)中水洗滌的溫度為40 60°C，時(shí)間為3 5h ;甲醇或こ醇洗滌的溫度為室溫，時(shí)間10-30min。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，其特征在于，步驟(6)中所述干燥為冷凍干燥，干燥溫度為-4(T-60°C，真空度為20(T300mbar，時(shí)間為24_48h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法，其特征在于，步驟(6)中所述干燥為真空干燥，干燥溫度為30 40°C，真空度為O. 5 I. 5MPa，時(shí)間為24 48h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種4-疊氮苯甲酰殼聚糖的合成方法。該方法是先將殼聚糖在[Amim]Cl中全溶，再通過(guò)加入稀釋劑降低粘度，在溫和條件下與二環(huán)己基碳二亞胺和4-疊氮苯甲酸進(jìn)行合成反應(yīng)，然后加入反溶劑沉淀再生出產(chǎn)物，經(jīng)洗滌、純化、干燥即得到4-疊氮苯甲酰殼聚糖，取代度0.3～0.5。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該合成為均相反應(yīng)，克服了傳統(tǒng)在有機(jī)溶劑中異相反應(yīng)導(dǎo)致取代度低的不足，制備的4-疊氮苯甲酰殼聚糖可用于高分子合成的中間體或平臺(tái)化合物以及交聯(lián)劑。
文檔編號(hào)C08B37/08GK102675484SQ20121015723
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者孫潤(rùn)倉(cāng), 彭湃, 曹學(xué)飛 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)