專利名稱：N－取代羧甲基殼聚糖及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋化工工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新的N-取代羧甲基殼聚糖化合物及其制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
農(nóng)藥創(chuàng)制是一項高技術(shù)、高投資、高風險的工程，目前每開發(fā)一種新品種大約需要5-8年時間，耗資1-2億美元，篩選10萬個左右的化合物，而且，隨著環(huán)境問題的要求，這些數(shù)字還要增大。目前有能力獨立開發(fā)新品種只有安萬特、拜耳、孟山都等國際大農(nóng)藥公司。如何研究開發(fā)我國的新農(nóng)藥，是在隨著加入WTO和知識產(chǎn)權(quán)保護日趨完善的情況下面臨的嚴峻問題。
針對國際殺菌劑市場的實際情況和研究的方向，各類殺菌劑的活性及出現(xiàn)的情況。同時根據(jù)我們的技術(shù)實力和經(jīng)濟實力，與國外公司合作或采取“me-too化學”被認為是有效的創(chuàng)制途徑。即在現(xiàn)在已有的殺菌劑基礎(chǔ)上，用亞結(jié)構(gòu)連接的思想或生物等排理論對現(xiàn)已有的具有殺菌作用的基團進行衍生化修飾，開發(fā)出具有更好殺菌活性和更容易降解的二次先導化合物。這種創(chuàng)制途徑目標明確，省力省錢，而且成功的機會較多。
殼聚糖(Chitosan)是一種廣泛存在于自然界中的可再生、無毒副作用，生物相容性和降解性良好的天然氨基多糖，其自身及其衍生物具有許多獨特的生理、藥理功能性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、日化、環(huán)保等多種行業(yè)領(lǐng)域中。殼聚糖本身特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，具有殺菌、抑菌活性，以及無毒、無污染的特性，可以作為修飾的對象以期開發(fā)出二次先導化合物。殼聚糖分子上的活潑基團——羥基和氨基，可以作為修飾時的作用基團。取代苯環(huán)在現(xiàn)有農(nóng)藥殺菌劑中有著廣泛的應(yīng)用，具有很好的殺菌效果，殼聚糖的C-2位有一游離的氨基，可以與醛基進行反應(yīng)，接入具有不同活性的基團，是殼聚糖在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的一個新穎方向。
羧甲基殼聚糖具有好的水溶性和較好的抑菌活性，但是很少有對羧甲基殼聚糖進行進一步修飾的產(chǎn)品，羧甲基殼聚糖的取代基接入殼聚糖的羥基和氨基，但是氨基的取代度只有0.1-0.2(陳凌云，杜予民，劉義，羧甲基殼聚糖的結(jié)構(gòu)與抗菌性能研究，武漢大學學報(自然科學版)，2000，45，191-1 94)，對于脫乙酰度達到97％的殼聚糖來講，還有約80％的氨基可以參加反應(yīng)，所以，對殼聚糖進行進一步的修飾，具有很大的開發(fā)前景。針對殼聚糖和羧甲基殼聚糖的殺菌抑菌活性，在羧甲基殼聚糖仍未參加反應(yīng)的羥基和氨基進行修飾，接入具有殺菌活性的基團，有望得到水溶性的高活性殼聚糖衍生物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水溶性好和生物活性高的殼聚糖衍生物。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種從殼聚糖制備高氨基取代度的殼聚糖衍生物的方法。
本發(fā)明提供了一種制備通式(I)化合物的方法。
式(1)式中Y表示一個活性基團本發(fā)明的制備方法包括以下主要步驟(1)、將羧甲基殼聚糖與通式(II)的取代水楊醛反應(yīng)得到希夫堿中間體； 式(II)(2)、用NaBH4還原制得通式(I)化合物；
(3)、反應(yīng)產(chǎn)物傾入有機溶劑中得到沉淀物，所用有機溶劑體積為溶液體積總量的3-6倍；(4)、經(jīng)過濾、分離，用醇溶劑在索式提取器中萃取提純，得到式(I)的N-取代羧甲基殼聚糖。
在本發(fā)明制備方法中，用作起始物料的式(II)化合物，其中Y同式(I)中的Y表示一個活性基團，這里代表氯原子、硝基；用作起始物料的羧甲基殼聚糖，可以用已知的方法從殼聚糖進行制備，如用殼聚糖與氯乙酸反應(yīng)得到羧甲基殼聚糖。這里所用的殼聚糖的分子量為1-70萬之間，脫乙酰度為80-100％。
在本發(fā)明制備方法中，羧甲基殼聚糖與取代水楊醛的反應(yīng)以及還原反應(yīng)都在水溶液中進行均相反應(yīng)。羧甲基殼聚糖與取代水楊醛的摩爾比為1∶3-1∶5，反應(yīng)時間為1-3小時；取代水楊醛與NaBH4的摩爾比為1∶1.5-1∶3，反應(yīng)時間為2-4小時。還原后的反應(yīng)產(chǎn)物則傾入一種有機溶劑中得到沉淀物為N-取代羧甲基殼聚糖粗品，所說的有機溶劑它選自丙酮或80％以上的乙醇，所用有機溶劑體積為溶液體積總量的3-6倍。過濾分離后用無水乙醇在索氏提取器中萃取提純24-72小時即得到式(I)的N-取代羧甲基殼聚糖。
如此制成的式(I)化合物，用紅外光譜作分析確認，羧甲基殼聚糖分子與接入的基團有效地結(jié)合形成N-取代羧甲基殼聚糖。其中反應(yīng)的殼聚糖氨基基團，不包括被羥甲基取代部分，占殼聚糖中氨基總量的34.3-56.5％；
按本發(fā)明制備方法得到的N-2-羥-5-氯苯甲基羧甲基殼聚糖為淡黃色粉末，其中反應(yīng)的殼聚糖氨基基團，不包括被羥甲基取代部分，占殼聚糖中氨基總量的34.3-56.5％，其特征紅外吸收光譜(cm-1)3468.86，2924.61，1654.62，1614.44，1465.15，1004.90，866.00，722.64。
制取的N-2-羥-5-硝基苯甲基羧甲基殼聚糖，為淡黃色粉末；其中反應(yīng)的殼聚糖氨基基團，不包括被羥甲基取代部分，占殼聚糖中氨基總量的34.3-56.5％；其特征紅外吸收光譜(cm-1)3516.48，1643.08，1512.25，1464.90，871.12，697.27。


圖1為殼聚糖的紅外譜圖；其特征紅外(cm-1)3447.07，2920.17，2875.94，1600.03，1423.38，1382.43，1154.98，1081.84，897.85。
圖2羧甲基殼聚糖的紅外譜圖；其特征紅外(cm-1)3450.12，2945.40，1614.96，1412.88，1320.50，1066.24。
圖3為氯取代苯基的羧甲基殼聚糖的紅外譜圖；其特征紅外(cm-1)3468.86，2924.61，1654.62，1614.44，1465.15，1004.90，866.00，722.64。
圖4為硝基取代苯基的羧甲基殼聚糖的紅外譜圖；其特征紅外(cm-1)3516.48，1643.08，1512.25，1461.90，871.12，697.27。
具體實施例方式
下面再以實施例方式對本發(fā)明作進一步說明，給出本發(fā)明的實施細節(jié)，但是并不旨在限定本發(fā)明的保護范圍。
攪拌下，把羧甲基殼聚糖溶于水中，在常溫下加入摩爾比為1∶4的取代水楊醛，磁力攪拌下反應(yīng)2小時，然后加入所用醛摩爾質(zhì)量1.5倍的NaBH4進行還原，產(chǎn)物傾入丙酮中得到沉淀，過濾后用乙醇在索氏提取器中萃取24小時，真空下冷凍干燥，得到N-取代羧甲基殼聚糖。殼聚糖中氨基基團，不包括被羥甲基取代部分，其取代度為氨基總量的34.3-56.5％。
下面再用幾個實施例對本發(fā)明做進一步說明實施例11g高分子羧甲基殼聚糖(Mw＝7.0×105)溶于50ml蒸餾水中，加入2.4克5-氯水楊醛，磁力攪拌，常溫下反應(yīng)1小時后加入0.85克NaBH4(10％溶液)反應(yīng)2小時，然后傾入3倍體積90％的乙醇中，沉淀過濾后用無水乙醇在索氏萃取器中萃取24小時，真空冷凍干燥，即得到2-羥基-5-氯苯甲基取代的高分子量羧甲基殼聚糖。
該化合物用紅外光譜鑒定，在1654.62cm-1處為仲胺變形振動的吸收峰，1465.15cm-1為苯環(huán)的骨架伸縮振動，722.64cm-1為C-Cl的伸縮振動吸收峰，證明目標產(chǎn)物的形成。
實施例21g低分子羧甲基殼聚糖(Mw＝1.0×104)溶于50ml蒸餾水中，加入4.2克5-硝基水楊醛，磁力攪拌，常溫下反應(yīng)3小時，然后加入2.84克NaBH4(10％溶液)反應(yīng)4小時，然后傾入6倍體積的丙酮中，沉淀過濾后用無水乙醇在索氏萃取器中萃取72小時，真空冷凍干燥，即得到2-羥基-5-硝基苯甲基取代的低分子量羧甲基殼聚糖。
該化合物用紅外光譜鑒定，在1643.08cm-1處為仲胺變形振動的吸收峰，1461.90為苯環(huán)的骨架伸縮振動，1512.25為硝基的不對稱伸縮振動的特征吸收，證明目標產(chǎn)物的形成。
權(quán)利要求
1.一種制備通式(I)化合物的方法 式中Y表示一個活性基團該方法包括以下主要步驟(1).將羧甲基殼聚糖與通式(II)的取代水楊醛反應(yīng)得到希夫堿中間體； 式(II)(2).用NaBH4還原制得通式(I)化合物；(3).反應(yīng)產(chǎn)物傾入有機溶劑中得到沉淀物；(4).經(jīng)過濾、分離，用醇溶劑在索式提取器中萃取提純，得到式(I)的N-取代羧甲基殼聚糖。
2.依照權(quán)利要求1所述的方法，其中Y代表一個氯原子或硝基。
3.依照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于羧甲基殼聚糖與取代水楊醛在水溶液中進行反應(yīng)，羧甲基殼聚糖與取代水楊醛的摩爾比為1∶3-1∶5，反應(yīng)時間為1-3小時。
4.依照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用取代水楊醛與NaBH4的摩爾比為1∶1.5-1∶3，反應(yīng)時間為2-4小時。
5.依照權(quán)利要求1所述的方法，所說的羧甲基殼聚糖其特征在于其中的殼聚糖的分子量在1-70萬之間，脫乙酰度為80-100％。
6.依照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用于沉淀的有機溶劑體積為溶液體積總量的3-6倍，所說的有機溶劑選自丙酮或80％以上的乙醇；用于萃取提純的醇溶劑為無水乙醇。
7.依照權(quán)利要求1所述的制備方法得到的N-2-羥-5-氯苯甲基羧甲基殼聚糖，其結(jié)構(gòu)式為 其中反應(yīng)的殼聚糖氨基基團，不包括被羥甲基取代部分，占殼聚糖中氨基總量的34.3-56.5％；其特征紅外光譜(cm-1)3468.86，2924.61，1654.62，1614.44，1465.15，1004.90，866.00，722.64。
8.依照權(quán)利要求1所述的制備方法，得到的N-2-羥-5-硝基苯甲基羧甲基殼聚糖，其結(jié)構(gòu)式為 其中反應(yīng)的殼聚糖氨基基團，不包括被羥甲基取代部分，占殼聚糖中氨基總量的34.3-56.5％；其特征紅外光譜(cm-1)3516.48，1643.08，1512.25，1464.90，871.12，697.27。
全文摘要
一種N－取代羧甲基殼聚糖是由羧甲基殼聚糖與取代水楊醛在水溶液中反應(yīng)得到希夫堿中間體，再經(jīng)NaBH
文檔編號C08B37/00GK1727363SQ20051004430
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者李鵬程, 郭占勇, 劉松, 邢榮娥, 于華華, 王丕波, 陳曉琳, 李翠萍 申請人:中國科學院海洋研究所