CN101367880A - 一种菊糖季铵盐及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及日化领域及医药行业，具体讲是一种菊糖季铵盐及其制备和应用。菊糖季铵盐为式(1)所示的化合物，其中n的平均取值范围是10－35。菊糖季铵盐的制备方法：将菊糖与2，3－环氧丙基三甲基氯化铵在异丙醇溶液中以40－70℃条件下反应8－16h，然后抽滤，依次用甲醇、丙酮洗涤，真空冷冻干燥即得。所述菊糖季铵盐可作为吸湿保湿剂。本发明通过有效的合成手段得到的菊糖季铵盐，提高了菊糖的吸湿保湿能力，以期可以作为化妆品保湿剂中价格昂贵的保湿剂透明质酸的替代品，大幅度降低成本。

Description

一种菊糖季铵盐及其制备和应用

技术领域

本发明涉及日化领域及医药行业，具体讲是一种菊糖季铵盐及其制备和应用。

背景技术

菊糖(Inulin)又称为菊粉，是一种生物多糖。由D-呋喃果糖分子以β-(2，1)糖苷键连接生成，每个菊糖分子末尾以α-(1，2)糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度通常为2～60，平均聚合度为10。菊糖吸湿性强，具有结合自由水的能力，可作为食品的保湿剂控制食品湿度从而延长保质期。

菊糖在自然界中广泛存在于一些微生物和真菌体内。但是主要还是存在于植物的体内，如菊芋、菊苣、婆罗门参、大丽花块茎等，其中菊芋是菊糖生产的主要原料来源。菊芋俗称洋姜、鬼子姜，原产于北美洲，为多年生草本植物，我国各地普遍栽培，其块茎富含菊糖，总菊糖含量一般为14～17％，来源丰富，成本较低。

透明质酸(Hyaluronic acid)又名玻璃酸，是一种酸性多聚粘多糖，具有强烈的吸湿性，被国际化妆品行业公认为最理想的天然保湿因子。

透明质酸的来源一是从动物组织中提取，二是微生物发酵液中提取。但是透明质酸在动物组织中主要分布在结缔组织、脐带、人血清、鸡冠、关节滑液、软骨、眼玻璃体等，原料有限、难于收集和处理、原料价格高、含量低、分离过程复杂等。而利用发酵法生产透明质酸目前只处于研究和起步阶段。由于以上原因使得透明质酸无法满足市场需要。

为了解决这一问题，寻找作为保湿剂的透明质酸的替代品，本发明通过合成一种新的菊糖季铵盐衍生物，具有高效的保湿吸湿活性，并且具有成本低，转化率高的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种菊糖季铵盐及其制备和应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

菊糖季铵盐如式一，其中n

的平均取值范围是10-35。

菊糖季铵盐的制备方法：将菊糖与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵在异丙醇溶液中以40-70℃条件下反应8-16h，即得到菊糖季铵盐；所述加入的菊糖摩尔量是2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的1-4倍。

所述菊糖需在异丙醇溶液室温搅拌反应30-60min，使其得到异丙醇溶液溶胀的菊糖，其中异丙醇溶液的加入量是菊糖质量体积的10-40倍。将反应后得到的菊糖季铵盐抽滤，而后依次用甲醇，丙酮洗涤、真空冷冻干燥。

菊糖季铵盐的应用：所述菊糖季铵盐可作为吸湿保湿剂。

菊糖(Inulin)又称为菊粉，是一种生物多糖。由D-呋喃果糖分子以β-(2，1)糖苷键连接生成，每个菊糖分子末尾以α-(1，2)糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度通常为10-35，平均聚合度为10。

本发明所具有的优点：本发明通过有效的合成手段得到的菊糖季铵盐，合成步骤简单，成本较低，在引入强亲水性的季铵盐基团后，一方面削弱了菊糖的氢键作用，分子成松散状态，利于水分子与亲水性基团形成氢键；另一方面，该季铵盐基团带有舒展的阳离子侧链，具有强亲水性，所以能大幅度提高吸湿保湿性能，通过提高其活性，从而间接地降低生产成本。而且本发明将菊糖季铵盐作为吸湿保湿剂，其吸湿保湿性能明显高于透明质酸，如表1、表2所示。

说明书附图

图1为菊糖的红外光谱图。

图2为本发明采用的透菊糖季铵盐的红外光谱图。

具体实施方式

实施例1

菊糖季铵盐为式一所示的化合物

其中n的平均取值范围是10-35。

菊糖季铵盐的制备：0.5g菊糖(参见图1)加到5mL异丙醇中室温搅拌溶胀30min，加入0.5ml质量浓度为69％的2，3-环氧丙基三甲基氯化铵后在70℃下搅拌反应12h，待反应后用乙酸中和至中性，而后抽滤，再用50mL乙醇，50mL丙酮依次洗涤，抽滤，真空冷冻干燥后，得到白色产物菊糖季铵盐(参见图2)。菊糖季铵盐白色粉末或块状固体，易溶于冷水和沸水中且不成糊状，透明液体，微溶于乙醇中。

其中菊糖(Inulin)由D-呋喃果糖分子以β-(2，1)糖苷键连接生成，每个菊糖分子末尾以α-(1，2)糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度通常为10-35，平均聚合度为10，分子的平均值，比淀粉略低，4000—5000左右。

从图2可知与菊糖原料相比，1637cm^-1处的吸收峰为季铵盐的特征吸收峰，1482cm^-1处的吸收峰为季铵盐基团中与N原子相连的-CH₃的C-H弯曲振动强吸收峰的特征吸收峰(池伟林，李伟，匡银近，张蕊，彭桂生，覃彩芹；羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的合成研究；孝感学院院报，2006，26：19-21.刘泽民，张玉清，王静刚，胡陆军；相转移自催化法合成2，3一环氧丙基三甲基氯化铵；河南科技大学学报，自然科学版，2006，27：93-95.叶筠，蔡伟民，沈雄飞；壳聚糖季铵盐的合成及其对炼油废水的絮凝和灭菌性能；福州大学学报(自然科学版)，2000，28：108-111.姜翠玉，单玲，苏长春；阳离子壳聚糖的合成及絮凝性能研究；中国石油大学学报(自然科学版)，2006，30：106-109.)，证明有季铵盐基团接入菊糖。

实施例2

与实施例1不同之处在于：

菊糖季铵盐的制备：0.5g菊糖加到20mL异丙醇中室温搅拌溶胀60min，加入0.4ml 69％的2，3-环氧丙基三甲基氯化铵。加完后在60℃下搅拌反应8h，乙酸中和至中性后抽滤，而后依次用50mL乙醇，50mL丙酮洗涤，抽滤，真空冷冻干燥，得到式一菊糖季铵盐，其可为n＝10-35。

实施例3

与实施例1不同之处在于：由按摩尔质量比为2:1的菊糖与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵在异丙醇溶液中以55℃条件下反应5h，乙酸中和至中性后抽滤，而后依次用乙醇、丙酮洗涤，抽滤，真空冷冻干燥，得到菊糖季铵盐。所述经异丙醇溶液溶胀的菊糖是将菊糖经异丙醇溶液室温搅拌溶胀30min，其中异丙醇溶液的加入量是菊糖质量体积的40倍.

实施例4

吸湿保湿性能测定

1)吸湿活性测定：将实施例1-3制备的菊糖季铵盐研成细粒，真空冷冻干燥至恒重后，准确称取0.5g，分别置于用饱和硫酸铵水溶液维持相对湿度(RH)为81％和饱和碳酸钠水溶液维持相对湿度为43％的干燥器内吸湿，24h、48h各称量一次，平行两份取平均值(参见表1)。对照组分别为菊糖，和透明质酸。

吸湿率(％)＝(W₁-W₀)×100/W₀，W₀和W₁分别为菊糖季铵盐放置前、后的质量(g)。

2)保湿活性测定：用含水量为10％的试样置于相对湿度为43％、81％及硅胶干燥器内于24h、48h各称量一次，平行两份取平均值(参见表2)。

水分残存率(％)＝100×H_n/H₀，H₀、H_n分别为放置前后水分的质量(g)。

两组对照组，菊糖和透明质酸也按相同方法测吸湿率与水分残存率。

实验结果：菊糖季铵盐的吸湿活性和保湿活性分别如表1、表2所示，其吸湿性能与保湿性能均优于菊糖和透明质酸。

表1 菊糖季铵盐的吸湿率(％)

表2 菊糖季铵盐的保湿率(％)

Claims (5)

1.一种菊糖季铵盐，其特征在于如式一，

R为CH₂CH(OH)CH₂N⁺Me₃Cl^-

其中n的平均取值范围是10-35。

2.一种按照权利要求1所述的菊糖季铵盐的制备方法，其特征在于：将菊糖与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵在异丙醇溶液中以40-70℃条件下反应8-16h，即得到菊糖季铵盐；所述加入的菊糖摩尔量是2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的1-4倍。

3.按权利要求2所述的菊糖季铵盐的制备方法，其特征在于：所述菊糖需在异丙醇溶液室温搅拌反应30-60min，使其得到异丙醇溶液溶胀的菊糖，其中异丙醇溶液的加入量是菊糖质量体积的10-40倍。

4.按权利要求2所述的菊糖季铵盐的制备方法，其特征在于：将反应后得到的菊糖季铵盐抽滤，而后依次用甲醇，丙酮洗涤、真空冷冻干燥。

5.一种按权利要求1所述的菊糖季铵盐的应用，其特征在于：所述菊糖季铵盐可作为吸湿保湿剂。

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