羧甲基壳聚糖衍生物的制备

羧甲基壳聚糖衍生物的制备

1、实验原理

壳聚糖是由氨基-D-葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接起来的直链糖，是天然多糖中惟一的碱性多糖，具有许多特殊的物理化学性质和生理功能。但壳聚糖只能溶于一些稀酸中，不能直接溶于水中，这在很大程度上限制了它的应用。因此，对壳聚糖进行化学改性，提高其溶解性能，尤其是水溶性，对拓展壳聚糖的应用领域具有重要意义。 壳聚糖的化学改性是壳聚糖研究的一个重要领域，旨在通过在壳聚糖的-NH2和-OH上引入新的官能团而改善其溶解性及其他物理化学及生物学性能。壳聚糖的改性研究较多的有：酰基化、烷基化、羧基化、羟基化、接枝共聚、季铵盐化等。在迄今所报道的600余种壳聚糖衍生物中，羧甲基壳聚糖（Carboxymethyl chitosan，CMC）是研究较多的一种，是壳聚糖最重要的的衍生物之一。CMC在日化、食品、造纸、医药、化妆品等方面都有着重要的用途，此类衍生物具有良好的水溶性、表面活性、成膜性、吸湿保湿性、安全无毒性、抗菌、抗氧化等生物性能，在化妆品、食品、生物医药等方面呈现出广阔的应用前景。羧甲基壳聚糖反应方程式如下：

CH2OHOOOHHNH2 ClCH2COOHEt3NnCH2OHOOOHHNHCH2COONa

壳聚糖分子中的氨基和氯乙酸发生取代反应，得到N-羧甲基壳聚糖，三乙胺的作用为吸收反应释放的盐酸，促进反应的发生。 2、实验药品和玻璃仪器

壳聚糖，氯乙酸、氢氧化钠、异丙醇、乙醇、醋酸等；三口瓶、回流冷凝管、恒温加热搅拌器等。

3、实验内容

3.1 N-羧甲基化反应

在烧杯中把8g氯乙酸[1]溶解在30ml水中，氢氧化钠溶解在20ml水中，在半个小时内磁力搅拌下，用胶头滴管把氢氧化钠溶液滴加到氯乙酸的水溶液中，使溶液的pH调到8[2]，滴加完后，把混合溶液和2g壳聚糖放人三口烧瓶中，然后加入2ml 缚酸剂三乙胺，升温到90度，水浴回流，磁力搅拌反应3h-4h。

反应结束后，向烧瓶中加入50ml水[3]，转入烧杯中，磁力搅拌下用碱液调节溶液的pH到7-8[4]，然后离心分离除去不溶物，离心后的清液倒入烧杯中，慢慢加入二倍量的乙醇，沉淀[5]，并磁力搅拌洗涤5分钟，产品抽滤，滤渣用乙醇水混合溶剂洗涤10分钟[6]，抽滤，最后用无水乙醇洗涤10分钟[7]，105度烘干。 四、实验注释

[1] 氯乙酸为强烈的腐蚀性产品，称量时应小心。 [2] 氢氧化钠的量应计算好。

[3] 加水的目的充分溶解水溶性的羧甲基壳聚糖。

[4] 可以采用10%氢氧化钠调节，注意混合溶液的pH应慢慢调。

[5] 加入乙醇的目的为破坏羧甲基壳聚糖在水中的溶解度，有利于羧甲基壳聚糖的析出。 [6] 乙醇和水的比例为8：2，可以把混合溶剂倒入烧杯中，放入羧甲基壳聚糖产品，磁力搅拌10分钟，目的为除去沉淀产品中夹杂的无机盐等杂质。

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[7] 此步的目的为利用无水乙醇强烈的吸水性能，除去羧甲基壳聚糖中的水分，否则洗涤效果不好会导致产品烘干结块。 六、参考文献

[1]Chongxia Wang and Qingping Song. Removal of Cu(II) ions from aqueous solutions using N-carboxymethyl chitosan[J]. Water science and technology, 2012, 66, 2027-2032.

[2]Xi-Guang Chen, Hyun-JinPark.Chemical characteristics of O-carboxymethylchitosans relatedto the preparation conditions[J]. Carbohydrate Polymers 2003, 53: 355-359.