CN100494222C

CN100494222C - β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯的制备方法

Info

Publication number: CN100494222C
Application number: CNB2006100353206A
Authority: CN
Inventors: 李琳; 王兆梅; 郭祀远; 郑必胜; 肖凯军; 师少飞; 李艳; 毕小玲
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2006-04-30
Filing date: 2006-04-30
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2026-04-30
Also published as: CN1844161A

Abstract

本发明涉及β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯及其制备方法和应用；其制备方法是将纤维素加入到离子液中，充分搅拌使其溶解配成纤维素离子液均相体系，向其加入硫酸酯化剂，在30～35℃、搅拌速率为800～1000r/min的条件下进行硫酸酯化反应6～8小时后，加入乙醇碱溶液将产物沉淀析出，对产物进行过滤、洗涤得到酯化产物粗品，将其溶于pH值为7.5的NaH₂(PO₄)₃-Na₂H(PO₄)₃缓冲溶液中，加入内切纤维素酶(EGI)降解，将降解产物经多级超滤分级、减压浓缩、真空干燥；得到的β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯可用作血管美容功效型化妆品、皮肤护理品的添加剂。

Description

β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯的制备方法

技术领域

本发明涉及β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯的制备方法。

背景技术

外界环境污染、紫外照射以及体内微环境的改变都会引起面部微循环中的纤维蛋白高于正常水平，阻塞血管，导致气滞血於，无法带给肌肤细胞正常的养分，最终导致色素沉淀、皮肤黯淡、缺乏营养。促进皮肤微血管的血液循环，可加速细胞的新陈代谢，使僵化的血管壁恢复弹性，从而使养分、水分及氧气等营养物质能充分到达弹力纤维和胶原纤维。而保持这些纤维的正常功能，就可使细胞活跃起来，从而恢复肌肤的亮丽光泽和弹性。也就是说，美丽的肌肤在于血管的健康状态。目前，在美容行业正掀起一股血管美容的新热潮。

抗凝剂是血管美容的重要物质，护肤品中添加的抗凝剂可通过皮肤吸收进入面部血管微循环，通过促进血液循环状态从而达到活肤美容的效果。目前，用于血管美容的抗凝剂是水蛭素，但其价格非常高，不适于中、低档化妆品使用；肝素是一种常用的抗凝剂，但其是来源于动物内脏的生化产品，存在携带动物致病菌的安全隐患，不允许用在化妆品上。可见，目前适用于化妆品的抗凝剂存在较大的市场缺口，开发一种安全可靠价格低廉适用于化妆品的抗凝剂十分迫切。

葡聚糖硫酸酯是一种抗凝剂，其抗凝血活性与制备方法有关。目前，国内外还没有将葡聚糖硫酸酯用作化妆品添加剂的报道。在国外，仅有用醋酸纤维素为原料制备抗凝剂纤维素硫酸酯的报道，该方法需要经过多次脱羧过程，步骤非常复杂，且不能得到高取代度的产物，其抗凝血效果因此较低，另外，该研究中也没有提到将该产物应用于化妆品行业。

名称为“硫酸化纤维素及其制备方法和在制备抗凝血药物中的应用”的中国专利所公开的硫酸化纤维素是一种与葡聚糖硫酸酯结构相似但分子量和取代度不同的抗凝血药物，不符合化妆品用添加剂的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯的制备方法。

本发明的一种血管美容功效型化妆品添加剂，其名称为β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯。

本发明的β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯的制备方法，包括下列步骤：

(1)配制纤维素离子液均相体系：将纤维素加入到离子液中，在油浴中搅拌使其溶解，得到纤维素离子液均相体系；

(2)硫酸酯化：步骤(1)得到的纤维素离子液均相体系中加入硫酸酯化剂，在30～35℃、搅拌速率为800～1000r/min的条件下进行硫酸酯化反应6～8小时后，加入乙醇碱溶液，将产物沉淀析出，对产物进行过滤、洗涤得到酯化产物粗品；

(3)降解：将酯化产物粗品溶于pH值为7.5—9.0的NaH₂(PO₄)₃-Na₂H(PO₄)₃缓冲溶液中，然后以每ml的酯化产物粗品溶液中添加1U的中性内切型纤维素酶，进行降解反应，得到降解产物；

(4)多级超滤分级：将降解产物经截留分子量分别为50000和5000二级聚砜膜超滤、减压浓缩、真空干燥制得分子量为5000～50000的β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯。

步骤(1)中，所述纤维素是普通纤维素或者市售的微晶纤维素；优选方案是将该纤维素加入到离子液中在100℃油浴中以300r/min的速率搅拌12小时使其溶解，得到纤维素离子液均相体系；

所述离子液是氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)或氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]Cl)。

步骤(2)中，所述硫酸酯化剂优选浓硫酸、氯磺酸或者三氧化硫，用量按每mol脱水葡萄糖单元加入3.0～4.5mol酯化剂；三氧化硫可以通过发烟硫酸蒸馏得到。

所述乙醇碱溶液优选浓度为4％，w/v的醋酸钠-乙醇溶液，用量为反应物体积的2～4倍。

步骤(3)中，所述降解反应是在30℃下降解45分钟，得到降解产物。

得到的β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯分子式如下：

(C₆H₉O₃)n(SO₃H)_m，其中n＝3～30，m＝7.5～90

其结构式如下：

R₃＝SO₃H或H n＝3～30

得到的β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯可制备用于改善皮肤微血管健康物品的添加剂。

该添加剂可添加于恢复皮肤微血管健康的物品，尤其适用于血管美容功效型化妆品、皮肤护理品的添加剂。

本发明采用新型绿色溶剂离子液对纤维素或微晶纤维素进行充分溶解，得到β-1，4-葡聚糖溶液，再通过硫酸酯化剂在均相体系中对β-1，4-葡聚糖结构中的所有羟基进行充分硫酸酯基取代，得到高取代度、高抗凝血活性的产物，然后通过酶降解和多级超滤分级得到分子量适中、适合于通过皮肤吸收的β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯。由于β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯的结构中含有大量硫酸根聚阴离子和长度适中的葡聚糖糖链，故其具有活血功能和血管美容的功效。

本发明根据抗凝剂肝素钠的结构特点，通过在离子液均相体系中对纤维素进行完全硫酸化，制备了含有硫酸酯基的多糖衍生物β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯。与肝素钠一样，β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯结构中的硫酸根聚阴离子与抗凝血酶(AT-III)上带正电荷的作用位点通过静电相互作用产生可逆结合，从而激活AT-II与凝血酶的结合，而长度适中的葡聚糖糖链则为AT-III与血液中凝血酶结合提供了催化表面，与AT-III结合的凝血酶失去凝血活性，使得β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯产生活血和血管美容的功效。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.本发明的方法与现有技术在原料和反应体系方面不同，其原料纤维素结构中自由羟基多，且在均相体系中反应，可形成高取代度的产物，此外，由于原料不同于现有技术，本发明制备方法简单，不需要经历复杂的多步脱羧过程，即可得到高活性的产物。

2.本发明的方法与现有专利在酯化剂和反应体系方面不同，本发明的方法以三氧化硫为酯化剂，在离子液体系中进行均相酯化反应。液体三氧化硫是一种高效酯化剂，在酯化过程中，不产生任何代谢副产物，有效促成反应的顺利进行，从而提高反应效率。离子液是近两年开发的绿色溶剂，本发明结合最新研究成果，引入绿色溶剂离子液，构建均相反应体系，使高分子纤维素的结晶结构遭到破坏，分子链中参与反应的羟基充分暴露，从而提高反应效率的同时获得高取代度、分子量适中且符合血管美容功效化妆品添加剂要求的β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯。

3.本发明的添加剂与现有同类产品在分子量、取代度等分子结构上不同，本发明的添加剂具有中等分子量和高硫酸酯基取代度的结构，具有抗凝剂的透皮吸收性能和高抗凝血活性的优点。

4.本发明的添加剂不同于临床上常用的抗凝血药物肝素钠，本发明的添加剂是合成药物，结构均一稳定，不会产生致病菌感染，可以用作血管美容功效型化妆品添加剂。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，本发明并不限于此。

实施例1

(1)配制纤维素离子液均相体系：将微晶纤维素加入到离子液氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)，在100℃油浴中以300r/min的速率搅拌12小时使其溶解，得到纤维素离子液均相体系；

(2)硫酸酯化：步骤(1)得到的纤维素离子液均相体系中加入浓硫酸，浓硫酸用量为3.0mol/molAGU(纤维素中脱水葡萄糖单元)；在35℃、搅拌速率为800r/min的条件下进行硫酸酯化反应8小时后，加入4％，w/v的醋酸钠-乙醇溶液，其用量为反应物体积的2倍；将产物沉淀析出，对产物进行过滤、洗涤得到酯化产物粗品；

(3)降解：将酯化产物粗品溶于pH值为7.5的NaH₂(PO₄)₃-Na₂H(PO₄)₃缓冲溶液中，然后以1U/mL的酯化产物粗品溶液中添加内切纤维素酶1(EGL)的用量加入内切纤维素酶(EGI)，在30℃下降解45分钟，得到降解产物；

实施例2

(1)配制纤维素离子液均相体系：将普通纤维素加入到离子液氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]Cl)，在100℃油浴中以300r/min的速率搅拌12小时使其溶解，得到纤维素离子液均相体系；

(2)硫酸酯化：步骤(1)得到的纤维素离子液均相体系中加入氯磺酸，氯磺酸用量为4.5mol/molAGU(纤维素中脱水葡萄糖单元)；在30℃、搅拌速率为1000r/min的条件下进行硫酸酯化反应6小时后，加入4％，w/v的醋酸钠-乙醇溶液，其用量为反应物体积的4倍；将产物沉淀析出，对产物进行过滤、洗涤得到酯化产物粗品；

(3)降解：将酯化产物粗品溶于pH值为9.0的NaH₂(PO₄)₃-Na₂H(PO₄)₃缓冲溶液中，然后以1U/mL的酯化产物粗品溶液中添加内切纤维素酶1(EGL)的用量加入内切纤维素酶(EGI)，在30℃下降解45分钟，得到降解产物；

实施例3

(1)配制纤维素离子液均相体系：将市售的微晶纤维素加入到离子液氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)，在100℃油浴中以300r/min的速率搅拌12小时使其溶解，得到纤维素离子液均相体系；

(2)硫酸酯化：步骤(1)得到的纤维素离子液均相体系中加入三氧化硫，三氧化硫用量为4.0mol/molAGU(纤维素中脱水葡萄糖单元)；在33℃、搅拌速率为900r/min的条件下进行硫酸酯化反应7时后，加入4％，w/v的醋酸钠-乙醇溶液，其用量为反应体积的3倍；将产物沉淀析出，对产物进行过滤、洗涤得到酯化产物粗品；

(3)降解：将酯化产物粗品溶于pH值为8.0的NaH₂(PO₄)₃-Na₂H(PO₄)₃缓冲溶液中，然后以1U/mL的酯化产物粗品溶液中添加内切纤维素酶1(EGL)的用量加入内切纤维素酶(EGI)，在30℃下降解45分钟，得到降解产物；

下面通过对用作添加剂的β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯进行稳定性、血管美容功效、皮肤毒性试验，对其性能作进一步说明。

本添加剂与其它化妆品原料的配伍稳定性试验

将实施例1～3所制得本添加剂(β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯)配制成浓度为5％的水溶液，将其与常规护肤化妆品主要原料(橄榄油卵磷脂、凡士林、硬脂酸单甘油酯和甘油)、阴阳离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、椰油脂肪酰二乙醇胺和十二烷基二甲基甜菜碱)和非离子表面活性剂(月桂醇聚氧乙烯醚、硬脂醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯、羊毛脂脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪胺聚氧乙烯醚)进行复配试验。结果表明，β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯与上述常规化妆品原料和表面活性剂混和不会出现分层或沉淀现象。因此，本添加剂具有良好的配伍性，可用作化妆品添加剂。

本添加剂的血管美容功效试验

(1)将实施例1～3所制备的本添加剂(β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯)以0.5％(重量)添加于霜剂中，观察涂抹该霜剂后小鼠耳廓微循环的变化。观察发现：涂抹含有本添加剂的霜剂后10min和除去该霜剂后1h内，小鼠耳廓微血管管径普遍变粗，毛细血管开放的数量增加，且毛细血管的充盈度增强，表明本添加剂具有改善皮肤微循环的显著功效。

(2)将实施例1～3所制备的本添加剂(β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯)以0.5％(重量)添加于霜剂，以未加添加本添加剂的霜剂对照，对20人进行试用对比。试用结果：添加了本添加剂的霜剂的16人在使用后皮肤变得红润，光泽增加，且更嫩滑；19人感觉本添加剂的霜剂护肤效果优于未添加本添加剂霜剂。

本添加剂的皮肤毒性试验

将实施例1～3所制备的本添加剂(β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯)以1％(重量)涂抹于10名受试者的前臂内侧，进行斑贴试，在斑贴过程中及剥离后，未发现任何异常，表明本添加剂对皮肤是安全的，可添加于化妆品中。

Claims

1、β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯的制备方法，所述β-1，4-葡聚糖-6，2，3-硫酸酯的分子式为：

(C₆H₉O₃)_n(SO₃H)_m，其中n＝3～30，m＝7.5～90，

结构式为：

R₃＝SO₃H或Hn＝3～30，

其特征在于包括如下步骤：

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中，所述纤维素是普通纤维素或者市售的微晶纤维素，将该纤维素加入到离子液中在100℃油浴中以300r/min的速率搅拌12小时使其溶解，得到纤维素离子液均相体系。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤(1)中，所述离子液是氯化1-丁基-3-甲基咪唑或氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(2)中，所述硫酸酯化剂采用浓硫酸、氯磺酸或者三氧化硫，用量按每mol脱水葡萄糖单元加入3.0～4.5mol酯化剂。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于步骤(3)中，所述降解反应是在30℃下降解45分钟，得到降解产物。