CN101037486A

CN101037486A - 季铵化n,o－羧乙基壳聚糖的制备方法

Info

Publication number: CN101037486A
Application number: CNA2007100217456A
Authority: CN
Inventors: 宋湛谦; 蔡照胜; 杨春生; 商士斌
Original assignee: Institute of Chemical Industry of Forest Products of CAF
Current assignee: Institute of Chemical Industry of Forest Products of CAF
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2007-09-19

Abstract

本发明提供了一种水溶性、荷电特性、抑菌抗菌性、吸湿保湿性、絮凝性、乳化稳定性、亲水亲油平衡性、金属离子螯合性能、药物缓释及靶向性能、保鲜防腐性能均得到改善的季铵化N，O－羧乙基壳聚糖的制备方法。该制备方法，以100g脱乙酰度为30～90％的壳聚糖原料为基准，加入碱金属氢氧化物水溶液和异丙醇，碱化后，用季铵化试剂和羧乙基化试剂对壳聚糖进行双重改性，得季铵化N，O－羧乙基壳聚糖的混合物料，将得到的含季铵化N，O－羧乙基壳聚糖的混合物料用醇溶液洗涤除盐，并抽滤分离；将除盐后物料用水溶解，得含季铵化N，O－羧乙基壳聚糖的水溶液；洗涤除盐脱水后的固体物料干燥即得到季铵化N，O－羧乙基壳聚糖产品。

Description

季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的制备方法

一、技术领域

本发明属于一种壳聚糖衍生物的制备方法，特别涉及一种季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的制备方法。

二、背景技术

现有技术：壳聚糖作为产量仅次于纤维素的天然多糖类生物高分子化合物，一般是由甲壳素经过脱乙酰化得到。由于壳聚糖具有比甲壳素更多的氨基，因而其应用性能较之于甲壳素有了明显提高和改善。壳聚糖不但保持了甲壳素良好的生物降解性和相容性，而且在酸性介质中的溶解性能也较甲壳素有了明显的提高。但由于壳聚糖分子间的氢键作用依然比较强，使得壳聚糖在单纯的水中以及在碱性介质中的溶解性能仍然不是很好，这一不足也影响和限制了壳聚糖的进一步应用。针对壳聚糖存在的这一不足，人们提出了多种不同的可用于对壳聚糖进行化学改性及修饰的方法和途径，其中主要的改性和修饰的方法包括以下几个方面：(1)烷酰化：即通过向壳聚糖分子结构中的C-6位的羟基及/或C-2位的氨基上直接引进具有不同相对分子质量的脂肪族或芳香族酰基，以改进壳聚糖产品在有机溶剂中的溶解性能；(2)羧烷基化：即通过向壳聚糖分子结构中的C-6位的羟基及/或C-2位的氨基上直接引进不同的羧烷基，从而得到可溶于水的弱两性壳聚糖衍生物；(3)羟烷基化：即在碱性条件下，用环氧乙烷、环氧丙烷和环氧氯丙烷等环氧化合物和/或卤代醇等作为羟烷基化试剂对壳聚糖进行化学改性以向壳聚糖分子中引进羟烷基，从而得到亲水性显著增强、水溶性大为提高的壳聚糖衍生物产品；(4)硫酸酯化：利用H₂SO₄、SO₃、氯磺酸、SO_3-吡啶等作为硫酸化试剂对C-6位和/或C-3位的羟基进行硫酸酯化反应，从而得到具有抗凝血性能的壳聚糖衍生物；(5)磷酸酯化：利用H₃PO₄、P₂O₅、多聚磷酸等作为磷酸酯化试剂，对壳聚糖进行化学改性，从而得到水溶性显著提高的壳聚糖磷酸酯化衍生物；(6)直接季铵化：利用卤代烃在碱性条件下对壳聚糖分子结构中C-2位的-NH₂直接进行季铵化以形成壳聚糖季铵盐；(7)接枝季铵化：用含有季铵基团的活性季铵化试剂，在一定的条件下对壳聚糖分子结构中的C-6位及C-3位的羟基(-OH)和/或C-2位的氨基(-NH₂)等含有活泼氢的活性基团进行改性以形成壳聚糖季铵盐；(8)希夫碱化及其季铵化：用含有羰基的醛、酮或它们的衍生物与壳聚糖分子结构中的C-2位的氨基(-NH₂)作用以形成壳聚糖希夫碱，生成的壳聚糖希夫碱再经还原氢化、与卤代烃反应而转化为壳聚糖季铵盐；(9)交联改性：以环氧氯丙烷、脂肪族二醛、芳二醛、甲醛等作为交联剂对壳聚糖进行化学改性，以形成能够在不同环境中具有化学稳定性的壳聚糖树脂；(10)氧化改性：以化学氧化剂氧化壳聚糖单元环中C-6位的羟甲基并使其转化为具有较好亲水性能的羧基，以生成具有较好水溶性的壳聚糖衍生物；(11)氧化降解：以过氧化氢或次卤酸为氧化剂，使高分子的壳聚糖转化为具有较好水溶性的低聚糖或寡聚糖；(12)催化水解：以有机酸或无机酸或壳聚糖酶作为催化剂，使壳聚糖在水介质中或含有水的混合介质中转化为具有较好水溶性的低聚糖或寡聚糖，甚至于完全水解转化为氨基葡萄糖；(13)盐化：用有机酸或无机酸直接与壳聚糖作用以形成相应的壳聚糖盐。所有这些对壳聚糖的改性方法都能够使壳聚糖的某一方面或几个方面性能得到了较大的改善。

对于目前而言，对壳聚糖的改性往往主要集中于采用一种方法对壳聚糖进行化学改性，这使得经过化学改性后所得到的壳聚糖衍生物的性能仍然比较单一，尤其是在改性后得到的壳聚糖衍生物产品的电性方面。在现有的使用于壳聚糖的改性以改善或改变其电荷性能的方法中，以增加其负电性为目的的方法有羧烷基化、硫酸酯化、C-6位羟甲基直接氧化羧基化及磷酸酯化；以增加其正电性为目的的方法有直接季铵化和接枝季铵化、形成希夫碱或席夫碱后再季铵化及用壳聚糖直接与有机酸或无机酸反应形成壳聚糖的有机酸或无机酸的盐。在以既增加壳聚糖正电性，又增加壳聚糖负电性为目的，并用于对壳聚糖进行化学改性以得到具有强两性特征的壳聚糖衍生物产品的方法中，也只是涉及羧甲基壳聚糖的接枝季铵化以及2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的羧甲基化，这使得目前以改善壳聚糖荷电性能和应用性能为目的的方法在实际用于对壳聚糖进行化学改性后得到的壳聚糖衍生物产品在应用性能上仍有不足，如生成的具有强两性特征的壳聚糖衍生物在亲水性能方面非常好，但在亲水亲油的平衡性能方面则有明显不足，在分子的柔性方面也不能很好地满足实际应用的要求。针对这一情况，在本发明中提出了对壳聚糖采用两步化学改性的方法，以向壳聚糖的分子链中既引入能增加壳聚糖的荷负电性的羧乙基基团，又引入能够增加壳聚糖的荷正电性的季铵基团，从而使壳聚糖转化为一具有强两性电学特征和适当柔性及亲水亲油平衡性能的壳聚糖衍生物，即得到一种在分子结构上含有两个不同荷电类型取代基的壳聚糖衍生物-季铵化N，O-羧乙基壳聚糖。

三、发明内容

本发明针对上述技术问题，提供了一种水溶性、荷电特性、抑菌抗菌性、吸湿保湿性、絮凝性、乳化稳定性、亲水亲油平衡性、金属离子螯合性能、药物缓释及靶向性能、保鲜防腐性能均得到改善的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的制备方法。

本发明的技术解决方案为：一种季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的制备方法，其特征在于：以100g脱乙酰度为30～90％的壳聚糖原料为基准，加入100～1000cm³质量百分比为10～50％的碱金属氢氧化物水溶液和200～2000cm³异丙醇，在20～80℃碱化0.5～24小时后，用季铵化试剂和羧乙基化试剂对壳聚糖进行双重改性，得季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料，将得到的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料用质量百分比为30～90％的醇溶液200～3000cm³洗涤1～3次除盐，并每次进行抽滤分离；将上步所得除盐后物料用200～20000cm³的水溶解，得含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液；将含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液装入透析袋中并置于蒸馏水中进行透析除盐；透析除盐后的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液，在真空度为0.01Mpa～0.1Mpa的条件下经减压浓缩或在常压直接浓缩得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的浓缩液；浓缩后的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液用200～4000cm³无水乙醇、丙酮或乙醇与丙酮的混合液处理以分离得到季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料；季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料用200～4000cm³无水乙醇、丙酮或乙醇与丙酮的混合液洗涤脱水1～3次，并每次进行抽滤分离；洗涤脱水后的固体物料干燥即得到季铵化N，O-羧乙基壳聚糖产品。

本发明产生的有益效果为：通过向壳聚糖分子中引入羧乙基和不同类型的季铵基团生成的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖，不但使壳聚糖衍生物在水溶性得到了明显的提高，而且其成膜性能也明显改善。季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的电荷特性表现为：在这一壳聚糖衍生物的分子结构中既包含有荷负电的羧乙基，又包含有荷正电的季铵基团，整个分子呈现出明显的强两性电学特征，且整个分子具有较好的柔性；季铵化N，O-羧乙基壳聚糖具有一等电点，并且这一等电点随羧乙基和季铵基团数量和比例的不同可以呈现出不同的值。同时随着分子中季铵基团的引入，季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的抗菌性能在壳聚糖原有的基础上有了进一步增加；另外由于季铵化N，O-羧乙基壳聚糖分子结构中的羧乙基和季铵基团都有很强的亲水性能，这使得季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的吸湿、保湿性能显著提高。季铵化N，O-羧乙基壳聚糖与羧甲基壳聚糖的季铵化产物相类似，都是属于两性壳聚糖衍生物，在它们的分子结构中由于存在带有不同电性的基团，使其对金属离子以及其它带电性胶粒或离子的絮凝性能更为优越，对中性分子也具有非常强的极化能力，因而适用范围也更加广泛；同时由于羧乙基的亲油性和柔性比羧甲基好，这使季铵化N，O-羧乙基壳聚糖成膜和保鲜性能又优于羧甲基壳聚糖的季铵化产物或壳聚糖季铵盐的羧甲基化产物。另外季铵化N，O-羧乙基壳聚糖与羧甲基壳聚糖的季铵化产物一样，由于不但保持了天然多糖类高分子化合物的结构特征，同时又具有了类似于两性表面活性剂的结构以及更强的电性特征，使其具有特别的乳化稳定特性。

四、具体实施方式

实施例1：

(1)100克脱乙酰度为30％～100％的壳聚糖产品，用100～1000cm³的质量百分比为10％～50％的氢氧化钠和/或氢氧化钾水溶液，在200～2000cm³的异丙醇中于20～80℃下进行碱化，碱化时间为0.5～24小时；(2)碱化后的物料用20～300克2-氯丙酸和/或20～300克3-氯丙酸作为羧乙基化试剂，在搅拌状态下于20～90℃的条件下进行羧乙基化，碱化后的物料经2～12小时的羧乙基化后得到羧乙基化取代度为30～300％的N，O-羧乙基壳聚糖；或者碱化后的物料用50～1000cm³的质量百分比为20～90％的环氧丙基三烷基氯化铵和/或50～1000cm³的质量百分比为20～90％的3-氯-2-羟丙基三烷基氯化铵水溶液作为季铵化试剂，在搅拌状态于20-95℃下进行季铵化，碱化后的物料经季铵化2～18小时后得到含季铵化取代度为30～300％的壳聚糖季铵盐物料；(3)将第二步工艺得到的羧乙基化取代度为30～300％的N，O-羧乙基化壳聚糖物料，在100～1000cm³质量百分比为10～50％的氢氧化钠和/或氢氧化钾水溶液存在下或在不存在氢氧化钠和/或氢氧化钾的条件下，用50～1000cm³质量百分比为20～90％的环氧丙基三烷基氯化铵水溶液和/或50～1000cm³的质量百分比为20～90％的3-氯-2-羟丙基三烷基氯化铵水溶液为季铵化试剂，在持续搅拌状态下于20～95℃下进行季铵化，含羧乙基化取代度为30～300％的N，O-羧乙基化壳聚糖物料经季铵化2～18小时后即得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料；或者将第二步工艺得到的季铵化取代度为30～300％的壳聚糖季铵盐的物料在100～1000cm³质量百分比为10～50％的氢氧化钠和/或氢氧化钾水溶液存在下，用20～300克2-氯丙酸和/或20～300克3-氯丙酸作为羧乙基化试剂，并在搅拌状态下于20～90℃进行羧乙基化，含季铵化取代度为30～300％的壳聚糖季铵盐的混合物经羧乙基化2～12小时后即得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料；(4)将第三步工艺所得的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料用质量百分比为30～90％的甲醇水溶液和/或质量百分比为30～90％乙醇水溶液200～3000cm³洗涤除盐1～3次，并每次进行抽滤分离；(5)将第四步所得到的物料用200～20000cm³的去离子水或蒸馏水溶解以形成含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液；(6)将含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液装入到透析袋中并置于蒸馏水中进行透析除盐；(7)对已透析除盐的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液在真空度为0.01Mpa～0.1Mpa的条件下进行减压浓缩或在常压直接浓缩；(8)向浓缩后的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液中分2～5次分批加入200～4000cm³无水乙醇和/或200～4000cm³丙酮以使存在于浓缩后的水溶液中的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖壳聚糖沉析，再经过滤或离心分离即得到季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料；(9)过滤分离得到的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料用200～2000cm³无水乙醇和/或200～2000cm³丙酮洗涤脱水1～3次，并每次进行抽滤分离；(10)将洗涤脱水后的固体物料置于真空干燥器中于30～150℃温度下进行干燥或置于真空冷冻干燥器中进行冷冻干燥，至物料中水的质量百分比含量为0.5～10％，即得到季铵化取代度为30～300％、羧乙基化取代度为30～300％的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖产品，从而实现相应的发明。

实施例2：

(1)100克脱乙酰度为100％的壳聚糖产品，用1000cm³的质量百分比为50％的氢氧化钾水溶液，在2000cm³的异丙醇中于80℃下进行碱化，碱化时间为24小时；(2)碱化后的物料用300克3-氯丙酸作为羧乙基化试剂，在搅拌状态下于90℃的条件下进行羧乙基化，碱化后的物料经12小时的羧乙基化后得到羧乙基化取代度为300％的N，O-羧乙基壳聚糖；(3)将第二步工艺得到的羧乙基化取代度为300％的N，O-羧乙基化壳聚糖物料，在1000cm³质量百分比为50％的氢氧化钾水溶液存在下，用1000cm³质量百分比为90％的3-氯-2-羟丙基三烷基氯化铵水溶液为季铵化试剂，在持续搅拌状态下于95℃下进行季铵化，含羧乙基化取代度为300％的N，O-羧乙基化壳聚糖物料经季铵化18小时后即得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料；(4)将第三步工艺所得的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料用质量百分比为90％的乙醇水溶液3000cm³洗涤除盐1～3次，并每次进行抽滤分离；(5)将第四步所得到的物料用20000cm³的去离子水溶解以形成含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液；(6)将含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液装入到透析袋中并置于蒸馏水中进行透析除盐；(7)对已透析除盐的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液在真空度为0.01Mpa～0.1Mpa的条件下进行减压浓缩或在常压直接浓缩；(8)向浓缩后的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液中分2～5次分批加入4000cm³丙酮以使存在于浓缩后的水溶液中的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖壳聚糖沉析，再经过滤或离心分离即得到季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料；(9)过滤分离得到的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料用2000cm³丙酮洗涤脱水1～3次，并每次进行抽滤分离；(10)将洗涤脱水后的固体物料置于真空干燥器中于30～150℃温度下进行干燥，至物料中水的质量百分比含量为0.5～10％，即得到季铵化取代度为300％、羧乙基化取代度为300％的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖产品。

实施例3

(1)100克脱乙酰度为30％的壳聚糖产品，用100cm³的质量百分比为10％的氢氧化钠水溶液，在200cm³的异丙醇中于20℃下进行碱化，碱化时间为0.5小时；(2)碱化后的物料用20克2-氯丙酸作为羧乙基化试剂，在搅拌状态下于20℃的条件下进行羧乙基化，碱化后的物料经2小时的羧乙基化后得到羧乙基化取代度为30％的N，O-羧乙基壳聚糖；(3)将第二步工艺得到的羧乙基化取代度为30％的N，O-羧乙基化壳聚糖物料，在100cm³质量百分比为10％的氢氧化钠水溶液存在下，用50cm³质量百分比为20％的环氧丙基三烷基氯化铵水溶液为季铵化试剂，在持续搅拌状态下于20℃下进行季铵化，含羧乙基化取代度为30％的N，O-羧乙基化壳聚糖物料经季铵化2小时后即得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料；(4)将第三步工艺所得的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料用质量百分比为30％的甲醇水溶液200cm³洗涤除盐1～3次，并每次进行抽滤分离；(5)将第四步所得到的物料用200cm³的蒸馏水溶解以形成含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液；(6)将含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液装入到透析袋中并置于蒸馏水中进行透析除盐；(7)对已透析除盐的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液在真空度为0.01Mpa～0.1Mpa的条件下进行减压浓缩或在常压直接浓缩；(8)向浓缩后的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液中分2～5次分批加入200cm³无水乙醇以使存在于浓缩后的水溶液中的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖壳聚糖沉析，再经过滤或离心分离即得到季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料；(9)过滤分离得到的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料用200cm³无水乙醇洗涤脱水1～3次，并每次进行抽滤分离；(10)将洗涤脱水后的固体物料置于真空冷冻干燥器中进行冷冻干燥，至物料中水的质量百分比含量为0.5～10％，即得到季铵化取代度为45％、羧乙基化取代度为30％的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖产品。

实施例4

(1)100克脱乙酰度为80％的壳聚糖产品，用800cm³的质量百分比为30％的氢氧化钠水溶液，在1000cm³的异丙醇中于60℃下进行碱化，碱化时间为4小时；(2)碱化后的物料用800cm³的质量百分比为90％的环氧丙基三烷基氯化铵水溶液作为季铵化试剂，在搅拌状态于95℃下进行季铵化，碱化后的物料经季铵化18小时后得到含季铵化取代度为280％的壳聚糖季铵盐物料；(3)将第二步工艺得到的季铵化取代度为280％的壳聚糖季铵盐的物料在1000cm³质量百分比为30％的氢氧化钠水溶液存在下，用300克2-氯丙酸作为羧乙基化试剂，并在搅拌状态下于90℃进行羧乙基化，含季铵化取代度为280％的壳聚糖季铵盐的混合物经羧乙基化12小时后即得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料；(4)将第三步工艺所得的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料用质量百分比为90％的甲醇水溶液3000cm³洗涤除盐1～3次，并每次进行抽滤分离；(5)将第四步所得到的物料用20000cm³的去离子水溶解以形成含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液；(6)将含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液装入到透析袋中并置于蒸馏水中进行透析除盐；(7)对已透析除盐的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液在真空度为0.01Mpa～0.1Mpa的条件下进行减压浓缩或在常压直接浓缩；(8)向浓缩后的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液中分2～5次分批加入4000cm³无水乙醇以使存在于浓缩后的水溶液中的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖壳聚糖沉析，再经过滤或离心分离即得到季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料；(9)过滤分离得到的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料用2000cm³无水乙醇洗涤脱水1～3次，并每次进行抽滤分离；(10)将洗涤脱水后的固体物料置于真空干燥器中于30～150℃温度下进行干燥，至物料中水的质量百分比含量为0.5～10％，即得到季铵化取代度为290％、羧乙基化取代度为280％的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖产品，从而实现相应的发明。

实施例5

(1)100克脱乙酰度为70％的壳聚糖产品，用600cm³的质量百分比为30％的氢氧化钠水溶液，在1000cm³的异丙醇中于60℃下进行碱化，碱化时间为5小时；(2)碱化后的物料用100克2-氯丙酸作为羧乙基化试剂，在搅拌状态下于90℃的条件下进行羧乙基化，碱化后的物料经10小时的羧乙基化后得到羧乙基化取代度为150％的N，O-羧乙基壳聚糖；(3)将羧乙基化取代度为150％的N，O-羧乙基化壳聚糖物料，在700cm³质量百分比为10％的氢氧化钠水溶液存在下，用500cm³质量百分比为60％的环氧丙基三烷基氯化铵水溶液为季铵化试剂，在持续搅拌状态下于80℃下进行季铵化；含羧乙基化取代度为150％的N，O-羧乙基化壳聚糖物料经季铵化2～18小时后即得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料；(4)将第三步工艺所得的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料用质量百分比为70％的甲醇水溶液或质量百分比为70％乙醇水溶液1200cm³洗涤除盐1～3次，并每次进行抽滤分离；(5)将第四步所得到的物料用200～20000cm³的去离子水或蒸馏水溶解以形成含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液；(6)将含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液装入到透析袋中并置于蒸馏水中进行透析除盐；(7)对已透析除盐的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液在真空度为0.01Mpa～0.1Mpa的条件下进行减压浓缩或在常压直接浓缩；(8)向浓缩后的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液中分2～5次分批加入1200cm³无水乙醇或1200cm³丙酮以使存在于浓缩后的水溶液中的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖壳聚糖沉析，再经过滤或离心分离即得到季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料；(9)过滤分离得到的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料用1200cm³无水乙醇或1500cm³丙酮洗涤脱水1～3次，并每次进行抽滤分离；(10)将洗涤脱水后的固体物料置于真空干燥器中于120℃温度下进行干燥或置于真空冷冻干燥器中进行冷冻干燥，至物料中水的质量百分比含量为0.5～10％，即得到季铵化取代度为180％、羧乙基化取代度为150％的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖产品。

实施例6

(1)100克脱乙酰度为30％的壳聚糖产品，用600cm³的质量百分比为50％的氢氧化钾水溶液，在500cm³的异丙醇中于40℃下进行碱化，碱化时间为15小时；(2)碱化后的物料用100克3-氯丙酸作为羧乙基化试剂，在搅拌状态下于70℃的条件下进行羧乙基化，碱化后的物料经10小时的羧乙基化后得到羧乙基化取代度为120％的N，O-羧乙基壳聚糖；(3)将羧乙基化取代度为120％的N，O-羧乙基化壳聚糖物料，在700cm³质量百分比为10％的氢氧化钾水溶液存在下，用300cm³质量百分比为50％的3-氯-2-羟丙基三烷基氯化铵水溶液为季铵化试剂，在持续搅拌状态下于40℃下进行季铵化；含羧乙基化取代度为120％的N，O-羧乙基化壳聚糖物料经季铵化2～18小时后即得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料；(4)将第三步工艺所得的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料用质量百分比为70％的甲醇水溶液或质量百分比为70％乙醇水溶液1200cm³洗涤除盐1～3次，并每次进行抽滤分离；(5)将第四步所得到的物料用200～20000cm³的去离子水或蒸馏水溶解以形成含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液；(6)将含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液装入到透析袋中并置于蒸馏水中进行透析除盐；(7)对已透析除盐的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液在真空度为0.01Mpa～0.1Mpa的条件下进行减压浓缩或在常压直接浓缩；(8)向浓缩后的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液中分2～5次分批加入1200cm³无水乙醇或1200cm³丙酮以使存在于浓缩后的水溶液中的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖壳聚糖沉析，再经过滤或离心分离即得到季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料；(9)过滤分离得到的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料用1200cm³无水乙醇或1500cm³丙酮洗涤脱水1～3次，并每次进行抽滤分离；(10)将洗涤脱水后的固体物料置于真空干燥器中于120℃温度下进行干燥或置于真空冷冻干燥器中进行冷冻干燥，至物料中水的质量百分比含量为0.5～10％，即得到季铵化取代度为180％、羧乙基化取代度为120％的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖产品。

Claims

1.一种季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的制备方法，其特征在于：以100g脱乙酰度为30～90％的壳聚糖原料为基准，加入100～1000cm³质量百分比为10～50％的碱金属氢氧化物水溶液和200～2000cm³异丙醇，在20～80℃碱化0.5～24小时后，用季铵化试剂和羧乙基化试剂对壳聚糖进行双重改性，得季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料，将得到的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料用质量百分比为30～90％的醇溶液200～3000cm³洗涤1～3次除盐，并每次进行抽滤分离；将上步所得除盐后物料用200～20000cm³的水溶解，得含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液；将含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液装入透析袋中并置于蒸馏水中进行透析除盐；透析除盐后的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液，在真空度为0.01Mpa～0.1Mpa的条件下经减压浓缩或常压直接浓缩得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的浓缩液；向浓缩后的含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的水溶液中分批加入200～4000cm³无水乙醇、丙酮或乙醇与丙酮的混合液以使存在于浓缩后的水溶液中的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖壳聚糖沉析，再经过滤或离心分离得到季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料；季铵化N，O-羧乙基壳聚糖湿物料用200～4000cm³无水乙醇、丙酮或乙醇与丙酮的混合液洗涤脱水并进行抽滤分离；洗涤脱水后的固体物料干燥即得到季铵化N，O-羧乙基壳聚糖产品。

2.如权利要求1所述的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的制备方法，其特征在于所述的用季铵化试剂和羧乙基化试剂对壳聚糖进行双重改性的操作步骤为：向经过碱化的壳聚糖原料加入20～300克氯丙酸，在20～90℃下持续搅拌2～12小时，得到羧乙基化取代度为30～300％的N，O-羧乙基壳聚糖；向羧乙基化取代度为30～300％的N，O-羧乙基壳聚糖中加入50～1000cm³质量百分比为20～90％的环氧丙基三烷基氯化铵或3-氯-2-羟丙基三烷基氯化铵水溶液和100～1000cm³质量百分比为10～50％的碱金属氢氧化物，在持续搅拌状态下于20～95℃反应2～18小时，即得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料；或向经过碱化的壳聚糖原料加入50～1000cm³质量百分比为20～90％的环氧丙基三烷基氯化铵或3-氯-2-羟丙基三烷基氯化铵，在20～95℃季铵化2～15小时后得到含季铵化取代度为30～300％的壳聚糖季铵盐物料；含壳聚糖季铵盐的物料在100～1000cm³质量百分比为10～50％的碱金属氢氧化物存在下，用20～300克氯丙酸作为羧乙基化试剂，并在搅拌状态下于20～90℃进行羧乙基化，羧乙基化2～12小时后即得到含季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的混合物料。

3.如权利要求1所述的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的制备方法，其特征在于所述的醇溶液为甲醇或乙醇。

4.如权利要求1所述的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的制备方法，其特征在于所述的干燥为将洗涤脱水后的固体物料置于真空干燥器中于30～150℃温度下进行干燥或置于真空冷冻干燥器中进行冷冻干燥。

5.如权利要求1或2所述的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的制备方法，其特征在于所述的碱金属氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾。

6.如权利要求2所述的季铵化N，O-羧乙基壳聚糖的制备方法，其特征在于所述的氯丙酸为2-氯丙酸或3-氯丙酸。