CN111320710B - 一种从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，制备方法为：首先将甲壳素在强碱溶液中溶解得到甲壳素‑强碱溶液，然后通过在温度为0～10℃的条件下补加强碱溶液的方式将甲壳素‑强碱溶液中的强碱含量提升至35～45wt％，接着在温度为70～100℃的条件下进行脱乙酰反应，最后加入氯乙酸进行羧甲基取代反应制得高取代度高分子量羧甲基壳聚糖，该制备方法工艺简单且条件温和；制得的高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的取代度为1.0～1.8，粘均分子量为7.9×10⁵～9.0×10⁵g/mol，脱乙酰度为85～95％，由其制得的材料力学性能好。

Description

一种从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法

技术领域

本发明属壳聚糖制备技术领域，涉及一种从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法。

背景技术

壳聚糖虽然有较好的生物活性，生物相容性，止血性，抑菌性并能促进伤口愈合等优异的性能，但壳聚糖难溶于水和常用的有机溶剂，只能溶于微酸性溶液，壳聚糖这种难溶性，很大地限制了壳聚糖的应用。壳聚糖的衍生物——羧甲基壳聚糖不仅维持了壳聚糖本身的优良性能，而且由于引入了亲水性基团-COOH，羧甲基壳聚糖的水溶性得到了极大的改善，在医用领域的应用和价值得到了拓展和提升。

目前，羧甲基壳聚糖主要是溶胀状态下的壳聚糖在碱性环境下通过氯乙酸发生羧甲基取代反应制得的，壳聚糖的羧甲基取代发生的位置理论上为壳聚糖分子上的羟基和氨基，根据取代的位置的不同，羧甲基壳聚糖通常分为三类：羧甲基取代位置为羟基上的氢得到的是O-CMC(羧甲基壳聚糖)，羧甲基取代位置为氨基上的氢得到的是N-CMC，羧甲基同时取代羟基的氢和氨基的氢得到的是O,N-CMC。而壳聚糖的脱乙酰度越高，分子链上的游离氨基就越多，因此，壳聚糖脱乙酰度的大小会影响其在氨基上发生羧甲基取代的程度。

壳聚糖由甲壳素在浓碱条件下经过脱乙酰化反应制备得到，碱的浓度进一步影响了其脱乙酰化的程度。由于两次反应加入的大量碱，会导致环境污染和资源的浪费，所以从甲壳素直接制备得到羧甲基壳聚糖很有必要。但甲壳素的分子内与分子间氢键相互作用使甲壳素形成微纤维网状的高度结晶有序结构，由排列有序的结晶区和排列无序的无定形区交错排列，从而使甲壳素结晶区在三维空间上是规则的、伸直的、紧密的有序排列，无定形区则是由疏松的分子链无规则卷曲和相互缠结而成的，在脱乙酰化和羧甲基化过程中，由于甲壳素的这种半结晶结构，严重阻碍了OH^-进入甲壳素分子中，使之不能很好地脱乙酰化并形成碱化中心，这极大地影响了最后羧甲基壳聚糖的取代度。

因此，开发一种能够在均相状态下直接从甲壳素制得高取代度和高分子量的羧甲基壳聚糖的制备方法极具现实意义。

发明内容

本发明提供一种从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，目的是解决现有技术中制备的羧甲基壳聚糖的取代度、分子量和脱乙酰度较低的问题。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，首先将甲壳素在低浓度强碱溶液中溶解得到甲壳素-强碱溶液，然后通过在温度为0～10℃的条件下补加高浓度强碱溶液的方式将甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至35～45wt％，接着在温度为70～100℃的条件下进行脱乙酰反应，最后加入氯乙酸进行羧甲基取代反应制得高取代度高分子量羧甲基壳聚糖。

本发明是通过补加强碱溶液来提升甲壳素-强碱溶液中的强碱含量的，如直接在甲壳素-强碱溶液加入强碱固体，强碱固体溶解放热，会使得甲壳素-强碱溶液快速凝胶化，快速凝胶化会使甲壳素-强碱溶液变为固体，不具有流动性，不利于脱乙酰反应和羧甲基取代反应，此外本发明特意控制了补加强碱溶液的温度为0～10℃，目的是为了避免体系凝胶化，流动性减弱，进而对脱乙酰反应和羧甲基取代反应产生不良的影响。

本发明将甲壳素溶于低浓度强碱溶液中，此时体系为均相体系(溶液状态)，微纤状结构和晶区被破坏，分子链排列变得混乱，间距变大；

对于脱乙酰反应而言，OH^-更容易渗透和乙酰氨基接触，此时提高溶液的碱含量能够提高脱乙酰浓度，最终进行脱乙酰反应制得壳聚糖，由于此时体系为均相体系，无需过高的碱浓度及反应温度，反应条件更为温和，避免了过高温度使得壳聚糖糖苷键断裂进而影响壳聚糖的粘均分子量，此外在均相脱乙酰化后氨基沿壳聚糖链随机分布，相比于非均相脱乙酰化导致乙酰基的嵌段分布，本发明制得的壳聚糖的水溶性更好；

对于羧甲基取代反应而言，OH^-更容易渗透形成碱化中心，氯乙酸能更好地与碱性活性中心反应，提高羧甲基壳聚糖的取代度，此外，在温度为0～10℃的条件下补加高浓度强碱溶液后体系不会发生凝胶化，仍为均相体系，因而无需过高的碱浓度、氯乙酸含量及反应温度，且无需另外的溶胀剂，反应条件更为温和，避免了过高温度使得羧甲基壳聚糖糖苷键断裂进而影响羧甲基壳聚糖的粘均分子量，此外在均相羧甲基取代反应后后羧甲基基团沿羧甲基壳聚糖链随机分布，相比于非均相羧甲基取代反应导致壳聚糖C₃、C₆位置上的羟基以及C₂上的伯氨基部分被取代且羧甲基基团的嵌段分布，本发明制得的羧甲基壳聚糖的取代度更高，而且取代基团分布更均匀；

其中，羧甲基壳聚糖制备反应方程式如下：

本发明中强碱溶液是分两步加入的，第一步加入的强碱溶液浓度较低，目的是为了在冷冻条件下使甲壳素溶解，变成均相状态，第二步加入的强碱溶液浓度较高，补加高浓度强碱溶液是为了达到脱乙酰反应效率最佳的浓度，因为强碱溶液浓度与形成碱化中心的数量有关，浓度越高，越易形成碱化中心，反应程度越高，而35～45wt％这个范围是有利于脱乙酰反应进行的适宜强碱溶液范围，分两步加入相对于一步加入能够有效防止溶液温度较高，甲壳素-强碱溶液快速凝胶化，不具有流动性，不利于脱乙酰反应和羧甲基取代反应。

作为优选的技术方案：

如上所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，所述溶解的过程为：将甲壳素粉末加入到强碱含量为10～30wt％的强碱溶液a中得到分散液后，在-T℃的温度条件下冷冻6～8h，T小于35，过滤或离心出未溶解部分得到甲壳素-强碱溶液。本发明通过降低冰冻温度提高甲壳素的溶解量，低温条件下溶剂分子团簇可破坏甲壳素分子间氢键，同时与分子链形成新的氢键，致使甲壳素溶解，而且溶解是放热过程，低温条件可促进甲壳素溶解。提高强碱溶液a的强碱含量越高，将降低其冰点，能够进一步削弱或打断甲壳素分子链间的链接，进而破坏其结晶性能，影响甲壳素的溶解，因此需综合考虑强碱含量及冰冻温度。本发明通过低温处理，破坏甲壳素内的微纤状结构和晶区，使得分子链排列变混乱，使得分子链间距变大，进而降低OH-渗透进入甲壳素内部的难度。

如上所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，所述甲壳素粉末的平均粒度为50～80目，脱乙酰度为5～15％，结晶度为45～55％。本发明的甲壳素粉末并不仅限于此，此处仅以此为例。

如上所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，所述分散液中甲壳素粉末的含量为3～6wt％。甲壳素粉末含量过大，溶解后甲壳素质量分数过高，冻融液粘度过大，会阻碍与高浓强碱溶液的混合均匀；甲壳素粉末含量过小，即制得的壳聚糖较少，造成了成本的浪费。

如上所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，所述将甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至35～45wt％采用的方法为：向甲壳素-强碱溶液中补加强碱溶液b，强碱溶液a和强碱溶液b对应的强碱相同或不同。

如上所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，强碱溶液a或强碱溶液b为NaOH溶液或KOH溶液，更优选地，强碱溶液a和强碱溶液b对应的强碱相同，都为KOH，相同浓度时，KOH溶液溶解甲壳素粉体的能力强于NaOH溶液。

如上所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，所述氯乙酸的质量加入量为甲壳素质量加入量的3～15倍；所述脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用微波加热，具体是在微波反应器中进行的，微波反应器在脱乙酰反应和羧甲基取代反应时的功率为450～810W，功率过大，会加剧反应，造成分子链的降解，降低分子量；功率过小，能量不够，将会延长反应时间，降低反应效率，或者所述脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用油浴加热，具体是在油浴加热器中进行的。脱乙酰反应和羧甲基取代反应的加热方式并不仅限于此，此处仅列举两种可行的加热方式，其他可行的加热方式也可适用于本发明。

如上所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，所述脱乙酰反应的时间为2～12h；所述羧甲基取代反应的时间为1～10h。脱乙酰反应和羧甲基取代反应的时间并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际应用场景选择反应时间。

如上所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，所述羧甲基取代反应结束后，还进行清洗和烘干。

如上所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的取代度为1.0～1.8，粘均分子量为7.9×10⁵～9.0×10⁵g/mol，本发明最终制得的产品分子量高取决于两方面，一方面原料甲壳素的分子量相对较高，另一方面制备过程中原料甲壳素的分子量降低较小，脱乙酰度为85～95％，在原料相同的前提下，本发明的方法比通用方法制得羧甲基壳聚糖的取代度高出0.1～0.6倍(即为现有技术的1.1～1.6倍)，分子量高出1.3～1.6倍(即为现有技术的2.3～2.6倍)，脱乙酰度高出0.1～0.4倍(即为现有技术的1.1～1.4倍)。

现有技术制备羧甲基壳聚糖是直接将壳聚糖分散在溶胀剂中溶胀后再加入强碱溶液(浓度一般为30～50wt％)后在高温(温度一般为60～100℃)下进行脱乙酰反应，然后加入氯乙酸发生羧甲基取代反应。反应体系是非均相体系即壳聚糖的高浓碱溶胀状态，由于壳聚糖中晶区的存在，羧甲基壳聚糖取代反应先发生在无定形区，晶区部分需要在很高的碱浓度和高温下才能有效地形成碱化中心发生后续反应，晶区和无定形区反应的难易程度会导致羧甲基基团的嵌段分布，造成反应后的羧甲基壳聚糖分子链上的羧甲基分布不均一，高碱浓度也会伤害壳聚糖的碳链骨架，从而使分子链断裂，分子量急剧降低。

本发明将甲壳素溶于强碱溶液中，此时体系为均相体系(溶液状态)，微纤状结构和晶区被破坏，分子链排列变得混乱，间距变大，OH^-更容易渗透而形成碱化中心，此时提高溶液的碱含量能更容易更多地形成碱化中心，此外，强碱溶液的补入会提升碱液的浓度，但是由于控制了补入是在较低温度条件下进行的，因而不会发生凝胶化，体系仍为均相体系，最终加入氯乙酸进行羧甲基取代反应制得羧甲基壳聚糖，由于此时体系为均相体系，无需过高的碱浓度、氯乙酸含量及反应温度，同时无需另外的溶胀剂，反应条件更为温和，此时羧甲基沿羧甲壳基聚糖链随机分布，且羧甲基壳聚糖的分子量较高。

现有技术制备壳聚糖是直接将甲壳素粉末分散在高浓强碱溶液后在高温下进行脱乙酰反应，反应体系是非均相体系即甲壳素的高浓碱分散液，由于甲壳素中晶区的存在，脱乙酰反应先发生在无定形区，晶区部分需要在很高的碱浓度和高温下才能有效脱乙酰，晶区和无定形区反应的难易程度会导致氨基的嵌段分布，造成脱乙酰后的壳聚糖分子链上的乙酰基分布不均一，高碱浓度也会伤害甲壳素的碳链骨架，从而使分子链断裂，分子量急剧降低。

本发明将甲壳素溶于强碱溶液中，此时体系为均相体系，微纤状结构和晶区被破坏，分子链排列变得混乱，间距变大，OH^-更容易渗透和乙酰氨基接触，此时提高溶液的碱含量能够提高脱乙酰浓度，最终进行脱乙酰反应制得壳聚糖，由于此时体系为均相体系，无需过高的碱浓度及反应温度，反应条件更为温和，此时氨基沿壳聚糖链随机分布，因此壳聚糖的分子量较高。

有益效果

(1)本发明的一种从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，工艺简单，条件温和；

(2)本发明制得的羧甲基壳聚糖，脱乙酰度高，分子量高，由其制得的材料力学性能好。

附图说明

图1为本发明的制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其步骤如下：

(1)将平均粒度为80目、脱乙酰度为15％、结晶度为45％的甲壳素粉末加入到强碱含量为15wt％的KOH溶液中得到甲壳素粉末的含量为4wt％的分散液后，在-30℃的温度条件下冷冻6h，过滤或离心出未溶解部分得到甲壳素-强碱溶液；

(2)在温度为0℃的条件下，向甲壳素-强碱溶液中补加KOH溶液，使得甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至41wt％；

(3)在温度为100℃的条件下进行脱乙酰反应4h，再加入质量为甲壳素质量加入量的5倍的氯乙酸进行羧甲基取代反应6h，脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用微波加热，具体是在微波反应器中进行的，微波反应器在脱乙酰反应和羧甲基取代反应时的功率为630W；最后进行清洗和烘干(即向溶液中加入蒸馏水，并用冰醋酸调节pH值至7.0后，用布氏漏斗抽滤，并用大量的蒸馏水洗涤，再用无水乙醇置换出产物中的水，将所得产品放入65℃烘箱中烘干)，制得高取代度高分子量羧甲基壳聚糖。

制得的高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的取代度为1.1，粘均分子量为8.3×10⁵g/mol，脱乙酰度为87％，制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖如图1所示，经过反复冻融搅拌，可使得甲壳素微纤状结构和晶区被破坏，分子链排列变得混乱，间距变大，更有利于脱乙酰化，以及后面壳聚糖羧甲基化时OH^-更容易渗透而形成碱化中心。

对比例1

从甲壳素制备羧甲基壳聚糖的方法，过程为：将平均粒度为80目、脱乙酰度为15％、结晶度为45％的甲壳素粉末(原料同实施例1)加入到强碱含量为41wt％的KOH溶液中得到甲壳素粉末的含量为4wt％的分散液后，在温度为100℃的条件下进行脱乙酰反应4h，再加入质量为甲壳素质量加入量的5倍的氯乙酸进行羧甲基取代反应6h，脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用微波加热，具体是在微波反应器中进行的，微波反应器在脱乙酰反应和羧甲基取代反应时的功率为630W；最后进行清洗和烘干(即向溶液中加入蒸馏水，并用冰醋酸调节pH值至7.0后，用布氏漏斗抽滤，并用大量的蒸馏水洗涤，再用无水乙醇置换出产物中的水，将所得产品放入65℃烘箱中烘干)，制得羧甲基壳聚糖。

制得的羧甲基壳聚糖的取代度为0.5，粘均分子量为5.0×10⁵g/mol，脱乙酰度为57％。

对比例2

从甲壳素制备羧甲基壳聚糖的方法，与对比例1基本相同，不同在于其KOH溶液的KOH含量为60wt％。

制得的羧甲基壳聚糖的取代度为0.7，粘均分子量为4.2×10⁵g/mol，脱乙酰度为65％。

对比实施例1和对比例1～2可以发现，本发明在均相体系中进行脱乙酰反应，无需过高的碱浓度及反应温度，反应条件更为温和，能够制得取代度和粘均分子量都较高的羧甲基壳聚糖。

实施例2

从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其步骤如下：

(1)将平均粒度为60目、脱乙酰度为5％、结晶度为50％的甲壳素粉末加入到强碱含量为10wt％的KOH溶液中得到甲壳素粉末的含量为3wt％的分散液后，在-33℃的温度条件下冷冻7h，过滤或离心出未溶解部分得到甲壳素-强碱溶液；

(2)在温度为5℃的条件下，向甲壳素-强碱溶液中补加KOH溶液，使得甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至35wt％；

(3)在温度为70℃的条件下进行脱乙酰反应12h，再加入质量为甲壳素质量加入量的3倍的氯乙酸进行羧甲基取代反应10h，脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用微波加热，具体是在微波反应器中进行的，微波反应器在脱乙酰反应和羧甲基取代反应时的功率为720W；最后进行清洗和烘干(即向溶液中加入蒸馏水，并用冰醋酸调节pH值至7.0后，用布氏漏斗抽滤，并用大量的蒸馏水洗涤，再用无水乙醇置换出产物中的水，将所得产品放入65℃烘箱中烘干)，制得高取代度高分子量羧甲基壳聚糖。

制得的高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的取代度为1.4，粘均分子量为8.5×10⁵g/mol，脱乙酰度为85％，在原料相同的前提下，本发明的方法比通用方法制得羧甲基壳聚糖的取代度高出0.5倍，分子量高出1.4倍，脱乙酰度高出0.15倍。

实施例3

从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其步骤如下：

(1)将平均粒度为50目、脱乙酰度为10％、结晶度为45％的甲壳素粉末加入到强碱含量为15wt％的KOH溶液中得到甲壳素粉末的含量为6wt％的分散液后，在-34℃的温度条件下冷冻6.5h，过滤或离心出未溶解部分得到甲壳素-强碱溶液；

(2)在温度为10℃的条件下，向甲壳素-强碱溶液中补加KOH溶液，使得甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至45wt％；

(3)在温度为90℃的条件下进行脱乙酰反应6h，再加入质量为甲壳素质量加入量的6倍的氯乙酸进行羧甲基取代反应5h，脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用微波加热，具体是在微波反应器中进行的，微波反应器在脱乙酰反应和羧甲基取代反应时的功率为810W；最后进行清洗和烘干(即向溶液中加入蒸馏水，并用冰醋酸调节pH值至7.0后，用布氏漏斗抽滤，并用大量的蒸馏水洗涤，再用无水乙醇置换出产物中的水，将所得产品放入65℃烘箱中烘干)，制得高取代度高分子量羧甲基壳聚糖。

制得的高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的取代度为1.4，粘均分子量为9×10⁵g/mol，脱乙酰度为90％，在原料相同的前提下，本发明的方法比通用方法制得羧甲基壳聚糖的取代度高出0.5倍，分子量高出1.6倍，脱乙酰度高出0.2倍。

实施例4

从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其步骤如下：

(1)将平均粒度为70目、脱乙酰度为12％、结晶度为52％的甲壳素粉末加入到强碱含量为20wt％的NaOH溶液中得到甲壳素粉末的含量为5wt％的分散液后，在-30℃的温度条件下冷冻8h，过滤或离心出未溶解部分得到甲壳素-强碱溶液；

(2)在温度为8℃的条件下，向甲壳素-强碱溶液中补加KOH溶液，使得甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至40wt％；

(3)在温度为85℃的条件下进行脱乙酰反应8h，再加入质量为甲壳素质量加入量的8倍的氯乙酸进行羧甲基取代反应3h，脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用微波加热，具体是在微波反应器中进行的，微波反应器在脱乙酰反应和羧甲基取代反应时的功率为450W；最后进行清洗和烘干(即向溶液中加入蒸馏水，并用冰醋酸调节pH值至7.0后，用布氏漏斗抽滤，并用大量的蒸馏水洗涤，再用无水乙醇置换出产物中的水，将所得产品放入65℃烘箱中烘干)，制得高取代度高分子量羧甲基壳聚糖。

制得的高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的取代度为1.5，粘均分子量为8.7×10⁵g/mol，脱乙酰度为85％，在原料相同的前提下，本发明的方法比通用方法制得羧甲基壳聚糖的取代度高出0.6倍，分子量高出1.5倍，脱乙酰度高出0.15倍。

实施例5

从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其步骤如下：

(1)将平均粒度为50目、脱乙酰度为15％、结晶度为55％的甲壳素粉末加入到强碱含量为25wt％的强碱a溶液中得到甲壳素粉末的含量为4wt％的分散液后，在-33℃的温度条件下冷冻7h，过滤或离心出未溶解部分得到甲壳素-强碱溶液；

(2)在温度为4℃的条件下，向甲壳素-强碱溶液中补加KOH溶液，使得甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至38wt％；

(3)在温度为100℃的条件下进行脱乙酰反应2h，再加入质量为甲壳素质量加入量的15倍的氯乙酸进行羧甲基取代反应1h，脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用油浴加热，具体是在油浴加热器中进行的，最后进行清洗和烘干(即向溶液中加入蒸馏水，并用冰醋酸调节pH值至7.0后，用布氏漏斗抽滤，并用大量的蒸馏水洗涤，再用无水乙醇置换出产物中的水，将所得产品放入65℃烘箱中烘干)，制得高取代度高分子量羧甲基壳聚糖。

制得的高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的取代度为1.7，粘均分子量为7.9×10⁵g/mol，脱乙酰度为91％，在原料相同的前提下，本发明的方法比通用方法制得羧甲基壳聚糖的取代度高出0.8倍，分子量高出1.3倍，脱乙酰度高出0.21倍。

实施例6

从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其步骤如下：

(1)将平均粒度为60目、脱乙酰度为11％、结晶度为50％的甲壳素粉末加入到强碱含量为30wt％的强碱a溶液中得到甲壳素粉末的含量为3wt％的分散液后，在-31℃的温度条件下冷冻6h，过滤或离心出未溶解部分得到甲壳素-强碱溶液；

(2)在温度为2℃的条件下，向甲壳素-强碱溶液中补加NaOH溶液，使得甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至35wt％；

(3)在温度为88℃的条件下进行脱乙酰反应10h，再加入质量为甲壳素质量加入量的10倍的氯乙酸进行羧甲基取代反应8h，脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用油浴加热，具体是在油浴加热器中进行的，最后进行清洗和烘干(即向溶液中加入蒸馏水，并用冰醋酸调节pH值至7.0后，用布氏漏斗抽滤，并用大量的蒸馏水洗涤，再用无水乙醇置换出产物中的水，将所得产品放入65℃烘箱中烘干)，制得高取代度高分子量羧甲基壳聚糖。

制得的高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的取代度为1.0，粘均分子量为8.4×10⁵g/mol，脱乙酰度为88％，在原料相同的前提下，本发明的方法比通用方法制得羧甲基壳聚糖的取代度高出0.1倍，分子量高出1.4倍，脱乙酰度高出0.18倍。

Claims (9)

1.从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其特征是：首先将甲壳素在强碱溶液中溶解得到甲壳素-强碱溶液，然后通过在温度为0~10℃的条件下补加强碱溶液的方式将甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至35~45wt%，接着在温度为70~100℃的条件下进行脱乙酰反应，最后加入氯乙酸进行羧甲基取代反应制得高取代度高分子量羧甲基壳聚糖；

所述溶解的过程为：将甲壳素粉末加入到强碱含量为10~30wt%的强碱溶液a中得到分散液后，在-T℃的温度条件下冷冻6~8h，T小于35，过滤或离心出未溶解部分得到甲壳素-强碱溶液。

2.根据权利要求1所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其特征在于，所述甲壳素粉末的平均粒度为50~80目，脱乙酰度为5~15%，结晶度为45~55%。

3.根据权利要求1所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其特征在于，所述分散液中甲壳素粉末的含量为3~6wt%。

4.根据权利要求1所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其特征在于，所述将甲壳素-强碱溶液中的强碱含量提升至35~45wt%采用的方法为：向甲壳素-强碱溶液中补加强碱溶液b，强碱溶液a和强碱溶液b对应的强碱相同或不同。

5.根据权利要求4所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其特征在于，强碱溶液a或强碱溶液b为NaOH溶液或KOH溶液。

6.根据权利要求1所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其特征在于，所述氯乙酸的质量加入量为甲壳素质量加入量的3~15倍；所述脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用微波加热，具体是在微波反应器中进行的，微波反应器在脱乙酰反应和羧甲基取代反应时的功率为450~810W，或者所述脱乙酰反应和羧甲基取代反应采用油浴加热，具体是在油浴加热器中进行的。

7.根据权利要求1所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其特征在于，所述脱乙酰反应的时间为2~12h；所述羧甲基取代反应的时间为1~10h。

8.根据权利要求1所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其特征在于，所述羧甲基取代反应结束后，还进行清洗和烘干。

9.根据权利要求1所述的从甲壳素制备高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的方法，其特征在于，高取代度高分子量羧甲基壳聚糖的取代度为1.0~1.8，粘均分子量为7.9×10⁵~9.0×10⁵g/mol，脱乙酰度为85~95%。

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