CN114729062A

CN114729062A - 制备硅聚糖的方法

Info

Publication number: CN114729062A
Application number: CN202080076922.4A
Authority: CN
Inventors: M-A·库特芒希; E·M·帕坦
Original assignee: Dow Corning Corp; Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC; Dow Silicones Corp
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2022-07-08
Also published as: EP4061855A1; WO2021101679A1; US20220363783A1; JP2023501585A

Abstract

提供一种用于制备硅聚糖的方法。所述方法包括使(A)多糖和(B)酸酐官能有机硅化合物反应，以得到所述硅聚糖。所述硅聚糖包含糖苷部分、独立选择的有机硅部分和将所述有机硅部分接合到所述糖苷部分的连接部分。所述糖苷部分包含独立选择的糖部分，所述糖部分可为被取代或未被取代的烃基、醚部分和/或胺部分取代。

Description

制备硅聚糖的方法

相关申请的交叉引用

本申请依据35 U.S.C.§119(e)要求于2019年11月19日提交的美国临时专利申请序列号62/937442的权益。美国临时专利申请序列号62/937442通过引用的方式在此并入。

技术领域

本发明大体上涉及制备硅聚糖的方法。

背景技术

表现出流变学改性特性的化合物被用于各种工业组合物中，如用于钻井液中。硅酮聚合物和糖基聚合物(例如纤维素醚)是这种化合物中的两类。硅酮聚合物和纤维素醚是无毒化合物，广泛用于工业组合物中，但相对于彼此具有相当的拮抗特性。硅酮聚合物是合成制备的，并且通常是柔性的、弹性的和非极性的。硅酮聚合物通常表现出与低表面张力和低表面能相关联的高铺展和润湿行为。对于比较例，纤维素醚通常是衍生自天然来源的刚性、亲水性水溶性聚合物，并且常常用作流变改性剂。

发明内容

提供了一种制备硅聚糖的方法。方法包含使(A)多糖和(B)酸酐官能有机硅化合物反应，以得到硅聚糖。硅聚糖具有式：

其中每个A包含独立选择的糖部分；每个W独立地选自由以下组成的组：酯部分、酰胺部分和酰亚胺部分；每个Y包含独立选择的有机硅部分；每个R独立地选自被取代或未被取代的烃基、醚部分、胺部分和H；每个R¹独立地选自被取代或未被取代的烃基和H；每个Z为独立选择的醚部分；每个下标o独立地为0或1；下标x和y各自独立地为≥0至<1；下标z为>0至1，其条件是x+y+z＝1；并且由下标x、y和z表示的部分在所述硅聚糖中可为无规或嵌段形式。

具体实施方式

通过本文中所描述的方法制备的硅聚糖具有通式(I)：

一般来讲，硅聚糖包含糖苷(即，至少两个糖苷糖苷键彼此键合的糖)，其以通式(I)的对应于以下部分(即，“糖苷部分”)的部分代表：

其中每个糖部分A包含糖，替代地基本上由糖组成，并且下标x、y和z各自代表在糖苷部分内的特定糖部分A的摩尔分数。换句话说，每个糖部分A键合到至少一个其它糖部分A(例如经由糖苷键)，使得每个糖部分A是硅聚糖的糖苷的组成部分并共同形成所述糖苷。此外，由下标x、y和z表示的每个糖部分A在硅聚糖中可为无规或嵌段形式。如本文进一步详细描述，Z和R代表在硅聚糖的糖苷部分内的每个糖部分A天然或附加于其上的取代基。

应当理解，在一般情况下，术语“糖”(saccharide)可以与术语“碳水化合物”同义使用，并且在更具体的情况下，可以与术语“糖”(sugar)同义使用。就硅聚糖整体的组成而言，或者对于具体地任何糖部分A而言，任何特定的糖的命名法都不是排他性的。相反，如所属领域技术人员将理解的那样，每个糖部分A可包括，替代地可为可被描述为糖(saccharide)、碳水化合物、糖(sugar)、淀粉、纤维素等、或它们的衍生物或改进形式、或其组合的任何部分。同样，可使用更具描述性的术语来描述硅聚糖中多于一个A的任何组合。例如，术语“多糖”可以与术语“糖苷”同义使用，其中两个术语通常是指硅聚糖中多于一个糖部分A的组合(例如，糖部分A的组合经由糖苷键连接在一起并共同形成糖苷部分)。所属领域的技术人员将理解，如“淀粉”和“纤维素”的术语可用于指在具体情况下(例如，当硅聚糖A中多于一个A的组合符合所属领域中称为“淀粉”或“纤维素”等的结构时)糖部分A的这类组合。

如上文所介绍，下标x、y、z各自代表硅聚糖的糖苷部分内的特定糖部分A的摩尔分数。因此，值为x+y+z＝1。更具体地，如式(I)所示，并不是硅聚糖的糖苷部分内的每个糖部分A都需要被相同地取代。因此，可以各种方式来描述硅聚糖的糖苷部分，例如，根据使用摩尔分数x、y和z的整体组成来描述、根据每个糖部分A的平均取代数(即，取代度(DS)，如所属领域技术人员所理解的那样)来描述，或其组合。

一般来讲，下标x为≥0至<1的摩尔分数。在具体的实施例中，下标x为0至0.99，如0.1至0.99，替代地0.3至0.99，替代地0.5至0.99，替代地0.6至0.99，替代地0.7至0.99，替代地0.7至0.9，替代地0.7至0.85的摩尔分数。一般来讲，下标y为≥0至<1的摩尔分数。在某些实施例中，下标y为0至0.9，如0.001至0.7，替代地0.001至0.5，替代地0.002至0.5，替代地0.002至0.4，替代地0.002至0.3，替代地0.005至0.3，替代地0.01至0.25的摩尔分数。一般来讲，下标z为>0至1的摩尔分数。在特定的实施例中，下标z为0.00001至0.9，如0.00001至0.7，替代地0.00001至0.5，替代地0.00001至0.3，替代地0.00001至0.2，替代地0.00001至0.15，替代地0.000015至0.15，替代地0.00002至0.15，替代地0.00002至0.1，替代地0.00005至0.09，替代地0.0001至0.09，替代地0.0005至0.09，替代地0.001至0.09的摩尔分数。

一般来讲，硅聚糖的平均取代度为每个糖部分A具有0.00001至0.99个有机硅部分。举例来说，在某些实施例中，硅聚糖的有机硅部分取代度为0.00001至0.5，替代地0.00001至0.2，替代地0.00001至0.15，替代地0.0001至0.5，替代地0.0001至0.2，替代地0.0001至0.15。

氨乙基多糖(A3)的氨乙基取代度可通过所属领域已知的各种技术来确定。举例来说，氨乙基多糖(A3)的氮含量(例如，如经由凯氏定氮法测定)可直接使用或调整(例如，基于羟基官能多糖(A1)的氮含量)以确认氨乙基多糖(A3)的氨乙基取代度。

无论由下标x、y和z所述的具体比例如何，硅聚糖中的糖部分A的总数(例如其聚合度)可变化，并且通常为10至10,000。举例来说，在某些实施例中，硅聚糖包含总共10至10,000个糖部分A，如100至8000，替代地250至6000，替代地600至6000，替代地400至3600个糖部分A。

每个糖部分A可以与硅聚糖中的任何其它糖部分A相同或不同。例如，在某些实施例中，每个糖部分A是相同的(例如包含相同的糖，或者基本上由相同的糖组成)。在其它实施例中，硅聚糖包含与至少一种其它糖部分A(例如就其糖而言)不同的至少一种糖部分A。适用于糖部分A的特定糖的一般示例包括通常称为单糖和/或糖的那些。这类单糖包括戊糖(即，呋喃糖)，如核糖、木糖、阿拉伯糖、来苏糖、果糖等，以及己糖(即，吡喃糖)，如葡萄糖、半乳糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、塔洛糖、阿洛糖，阿卓糖等。这样，所属领域技术人员将会理解，硅聚糖的糖苷部分可包含和/或被定义为二糖(例如蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖等)、寡糖(例如麦芽寡糖，如麦芽糊精、棉子糖、水苏糖、果寡糖等)、多糖(例如纤维素、半纤维素、果胶、糖原、水状胶体、淀粉如直链淀粉、支链淀粉、改性淀粉等)等或其组合。

在某些实施例中，硅聚糖包含至少一个糖部分A，其为己糖。在一些这类实施例中，己醣具有通式：

如所属领域技术人员所理解，其涵盖由其形成的糖苷部分的内部以及末端单体。在这类实施例中，每个R是独立选择的并且如本文所述。在具体实施例中，硅聚糖的糖苷部分包含葡萄糖单体，替代地基本上葡萄糖单体其组成，并且因此对应于通式：

如所属领域技术人员所理解的，其还涵盖由其形成的糖苷部分的内部以及末端单体。在这类具体实施例中，每个R是独立选择的并且如本文所述。

在一些实施例中，硅聚糖的糖苷部分包含和/或可被定义为选自以下的多糖：普鲁兰多糖、甘露聚糖、半乳甘露聚糖、木葡聚糖、黄原胶、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素等以及其组合。

在某些实施例中，硅聚糖的糖苷部分包含上述寡糖或多糖中的一种的衍生物(例如改性和/或改变的型式)。例如，糖苷部分可以是疏水改性的多糖、阳离子改性的多糖、亲水改性的多糖、共聚的多糖或其组合。这类改性通常通过在其上附加取代基来改变糖苷内的糖部分A(例如，当糖部分A包含己糖时，经由其天然羟基部分，如在位置C2、C3和/或C6处的那些)。具体地说，如上文相对于式(I)所介绍和示出，由硅聚糖的下标x标示的糖部分A包含取代基R，和任选地Z，如下所述。例如，在糖苷部分中由下标x表示的任何糖部分A中，R可为H。在任何特定的糖部分A中的每个天然(即，天然存在的和/或未被取代的)糖中，R通常为H，使得该特定的糖部分A具有至少一个游离羟基取代基。

当硅聚糖的糖苷部分包含如上所述的多糖衍生物时，至少一个R选自被取代或未被取代的烃基、醚部分和胺部分。然而，硅聚糖可包含任何数量的如此定义的取代基R，其仅受糖苷部分的糖部分A、糖苷部分的DS等限制，如所属领域技术人员根据本文的描述将理解的那样。

相对于R的烃基，术语“取代的”描述其中一个或多个氢原子被除氢之外的原子(例如卤素原子，如氯、氟、溴或碘)、烃链内的碳原子在链内被除碳之外的原子取代(即，R包括一个或多个杂原子(如氧、硫、氮或磷))或这两者的烃部分。因此，应当理解，R包括在其碳链/主链中和/或上(即，附于其上和/或与其一体)可具有取代基的烃部分，使得R可包含或为醚、胺等。

通常，适用于R的烃基可独立地为直链、支链、环状或其组合。环状烃基涵盖芳基以及饱和或非缀合环状基团。环状烃基可独立地是单环或多环的。直链和支链烃基可独立地是饱和或不饱和的。直链烃基和环状烃基的组合的一个例子是芳烷基。烃基的一般例包括：烷基、芳基、烯基、卤代烃基等，以及它们的衍生物、修改和组合。合适的烷基的实例包括甲基、乙基、丙基(例如异丙基和/或正丙基)、丁基(例如异丁基、正丁基、叔丁基和/或仲丁基)、戊基(例如，异戊基、新戊基和/或叔戊基)、己基、十二烷基、十六烷基以及具有6至18个碳原子的支链饱和烃基。合适的芳基的例子包括苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、苄基、和二甲基苯基。合适的烯基的例子包括乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、异丁烯基、戊烯基、庚烯基、己烯基和环己烯基。合适的一价卤代烃基团(即，卤代烃基)的例子包括：卤代烷基、芳基及其组合。卤代烷基的例子包括其中一个或多个氢原子被卤素原子如F或Cl取代的上述烷基。卤代烷基的具体例包括：氟甲基、2-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、4,4,4-三氟丁基、4,4,4,3,3-五氟丁基、5,5,5,4,4,3,3-七氟戊基、6,6,6,5,5,4,4,3,3-九氟己基、及8,8,8,7,7-五氟辛基、2,2-二氟环丙基、2,3-二氟环丁基、3,4-二氟环己基、和3,4-二氟-5-甲基环庚基、氯甲基、氯丙基、2-二氯环丙基、和2,3-二氯环戊基、以及它们的衍生物。卤代芳基的实例包括其中一个或多个氢原子被卤素原子，如F或Cl替代的上述芳基。卤代芳基的具体实例包括氯苄基和氟苄基。

在某些实施例中，R可包含具有平均式-(OC_nH2_n)_m-的醚部分，其中在由下标m表示的每个部分中，下标n独立地选自2至4，并且下标m为1至200。所属领域技术人员容易理解，在醚部分中可存在另外的和/或替代的基团，其基本上不降低硅聚糖的糖苷部分的效用或性质。在某些实施例中，R可包含具有式-(OC₂H₄)_q(OC₃H₆)_r(OC₄H₈)_s-的聚醚，其中下标q、r和s各自独立地为0至200，条件是1≤q+r+s≤600，并且由下标q、r和s表示的单元在聚醚中可为无规或嵌段形式。在具体的实施例中，下标q、r和s中的每个各自独立地为0至100，替代地0至50，替代地0至20。在某些实施例中，下标q、r和s各自独立地被选择为使得1≤q+r+s≤300，替代地使得1≤q+r+s≤200，替代地使得1≤q+r+s≤60。所属领域技术人员将会理解，由上述下标m、q、r和s表示的部分是氧化烯单元，使得当其中存在任何两个或更多个这类部分时，R包含聚氧化烯。这样，R可选自聚氧化烯基，即，包含多个氧化烯单元的部分。在具体的实施例中，在存在于R中的情况下，由下标q、r和s表示的每个氧化烯单元可以独立地为支链或直链的。

在某些实施例中，R可包含胺部分，如叔胺部分、季铵部分(例如三甲基铵部分)或其组合。叔胺具有式-NR'₂，其中每个R'独立地选自取代和未被取代的烃基和醚部分(例如本文所述的烃基和醚部分中的任一者)，或者其中每个R'是环状部分的一部分并且一起形成环状部分，使得胺部分包含杂环(例如N-取代的哌啶、吗啉等)。这类叔胺部分的阳离子是其质子化或烷基化形式，具有通式-[N(R')₂H]⁺或-[N(R')₃]⁺，其中每个R'是独立选择的并且如上文所定义。在这类实施例中，根据所选特定R'，硅聚糖的糖苷部分可包含和/或被定义为N,N-二乙基氨乙基羟乙基纤维素、N,N-二甲基氨乙基羟乙基纤维素、N,N-二异丙基氨乙基羟乙基纤维素、N,N-二甲基氨丙基羟乙基纤维素、N-乙基哌啶羟乙基纤维素、N-乙基吗啉羟乙基纤维素、N-乙基吡咯烷羟乙基纤维素或其组合。

应当理解，每个R可以与硅聚糖中的任何其它R相同或不同。此外，每个R可在其中包含相同或不同的官能部分。例如，在某些实施例中，每个R选自H和烷基，其中每个烷基任选地被上述叔氨基部分和/或聚氧化烯基中的一个或多个取代(例如末端和/或侧基)。在这些实施例中，可以说每个R选自被取代或未被取代的烃基、醚部分、胺部分和H，其中所属领域技术人员根据该描述将会理解，适用于R的烃基可包含醚和/或胺部分。在具体的实施例中，每个R独立地选自H、C₁-C₁₈烃基、聚氧化烯基和叔氨基。

硅聚糖可包含取代基Z。更具体地，参考式(I)，每个下标o独立地为0或1，使得由下标x、y和z表示的每个糖部分A可以独立地被取代基Z取代，这在下文中将进一步详细描述。在某些实施例中，硅聚糖包含至少一个由下标x表示的糖部分A，其中下标o为1。在这些或其它实施例中，硅聚糖包含至少一个由下标x表示的糖部分A，其中下标o为0。在这些或其它实施例中，硅聚糖包含至少一个由下标y表示的糖部分A，其中下标o为1。在一些这样的实施例中，下标o在由下标y表示的每个部分中为1。在这些或其它实施例中，下标o在由下标z表示的每个部分中为1，如根据本文的描述将理解的那样。

一般来讲，每个Z是包含醚部分的二价连接基团(下文称为“醚部分Z”)。更具体地，每个醚部分Z是独立选择的，并且可以是包括至少一个，替代地至少两个醚基团的任何醚部分。每个醚部分Z可以与任何或每个其它醚部分Z相同。通常，每个醚部分Z的醚基团具有式-(C_tH_2tO)_u-，其中在由下标u表示的每个部分中，下标t独立地选自2至4，并且下标u为1至50。在一些实施例中，下标u为1至25，替代地1至10，替代地1至5。在某些实施例中，下标t为2并且每个下标u为1，使得每个醚部分Z包含乙醚，并且硅聚糖的糖苷部分可包含和/或被定义为羟乙基纤维素。在一些实施例中，下标o和醚部分Z可被共同选择为使得硅聚糖的糖苷部分可包含和/或被定义为羧甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等或其组合。根据这些实例，所属领域的技术人员将理解，醚部分Z可包含除(一个或多个)醚基团之外的基团，如二价烃连接基团(例如亚烷基，如亚甲基、亚乙基和亚丙基连接基团)。

硅聚糖的糖苷部分可包括氨乙基糖部分。具体地，参考式(I)，硅聚糖可包含由下标y表示的糖部分A，所述糖部分各自包括子式-CH₂CH₂N(H)R¹的氨乙基部分，其中R¹为烃基或H。更具体地，每个R¹独立地选自被取代或未被取代的烃基和H。合适的烃基的示例包括上文相对于取代基R所述的那些。在某些实施例中，每个R¹独立地选自H和烷基，使得，当R¹为烷基时，氨乙基部分被进一步定义为N-烷基氨乙基部分。在特定的实施例中，每个R¹彼此相同。例如，在一些这样的实施例中，每个R¹为H或C₁-C₄烃基。在具体的实施例中，每个R¹为H。在一些实施例中，每个R¹为乙基或甲基。

在某些实施例中，一些氨乙基部分是质子化的，因此具有子式-CH₂CH₂-[N(H)₂R¹]⁺。硅聚糖中的质子化氨乙基部分的比例仅受氨乙基取代度的限制，并且可以由所属领域技术人员选择(例如在硅聚糖的制备期间、在通过与酸结合而制备硅聚糖之后等)。

继续参考式(I)，并且如上文所介绍，由下标z表示的糖部分A包含子式-CH₂CH₂-W-Y的部分，其中W为酯部分、酰胺部分或酰亚胺部分，衍生自结合到硅氧烷的酸酐官能团和结合到多糖的基团的反应(在下文中为“连接部分W”)，并且Y包含有机硅部分(在下文中为“有机硅部分Y”)。

连接部分W可具有选自由以下组成的组的式：

其中R⁴选自由氢原子和烷基组成的组，R⁵为二价烃基，R⁷为NH或O，**表示与碳原子的附接点，并且*表示与有机硅部分Y的附接点。R⁴的烷基通过以下例示：甲基、乙基、丙基(包括异丙基和/或正丙基)、丁基(包括异丁基、正丁基、叔丁基和/或仲丁基)、戊基(包括异戊基、新戊基和/或叔戊基)、己基、十二烷基和十六烷基(包括具有6至18个碳原子的支链饱和烃基)。R⁵的二价烃基通过以下例示：亚烷基，如亚甲基、亚乙基或亚丙基；亚芳基，如亚苯基、亚二甲苯基或甲代亚苯基；和亚烷基-亚芳基，如亚甲基亚苯基或亚乙基亚苯基。替代地，R⁵可为亚烷基。替代地，连接部分W可包含选自由以下组成的组的基团：

替代地，连接部分W可选自由

组成的组。

每个有机硅部分Y是独立选择的，使得每个有机硅部分Y可与任何或每个其它有机硅部分Y相同。在某些实施例中，每个有机硅部分Y与至少一个，替代地每个其它有机硅部分Y相同。有机硅部分Y通常在结构和/或组成方面不受限制，并且可为包含至少一个，替代地至少两个有机硅基团的任何部分。例如，有机硅部分Y可包含有机甲硅烷基、有机硅氧烷基或其组合。在某些实施例中，有机硅部分Y本身被认为是有机硅基团。

在一些实施例中，至少一个，替代地至少两个，替代地每个有机硅部分Y包含，替代地为硅烷部分。在这类实施例中，硅烷部分通常具有通式：

其中每个R²独立地选自被取代或未被取代的烃基、烷氧基和甲硅烷氧基。

每个R²是独立选择的，并且可为直链的、支链的、环状的或其组合。尽管独立地选自被取代或未被取代的烃基、烷氧基和甲硅烷氧基，但每个R²也可包含其组合，如烃基和甲硅烷氧基的组合，如从本文的描述中将认识到的那样。上文相对于通式(I)的R陈述了用作R²的合适的被取代或未被取代的烃基的示例。合适的烷氧基的示例包括具有通式-O-R的那些，其中R如上文所定义。合适的烷氧基的具体示例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、苯氧基等。合适的甲硅烷氧基的示例包括[M]、[D]、[T]和[Q]单元，如所属领域中所理解的那样，这些单元各自代表存在于有机聚硅氧烷中的各个官能团的结构单元。更具体地，[M]代表通式R³ ₃SiO_1/2的单官能单元；[D]代表通式R³ ₂SiO_2/2的双官能单元；[T]代表通式R³SiO_3/2的三官能单元；并且[Q]代表通式SiO_4/2的四官能单元，如以下一般结构部分所示：

在这些一般结构结构中，每个R³独立地为一价或多价的取代基。如所属领域中所了解的，适用于各R³的具体取代基不受限制，并且可以是单原子或多原子的、有机或无机的、直链或支链的、被取代或未被取代的、芳香族的、脂肪族的、饱和或不饱和的，以及其组合。

通常，每个R³独立地选自烃基和甲硅烷氧基。由R³代表的烃基(当存在时)可被取代或未被取代，并且可以是脂肪族的、芳香族的、环状的、脂环的等，如上文相对于适用于R的烃基的示例所述，这同样是相对于R³适用的那些的示例。由R³所代表的甲硅烷氧基(当存在时)可以是被取代的或未被取代的，并且可包含或者可以是[M]、[D]、[T]和[Q]单元的任意组合(即，硅烷基团可包含支链和/或树枝状硅氧烷)。

在一些实施例中，硅聚糖的至少一个，替代地至少两个，替代地每个有机硅部分Y包含，替代地为有机聚硅氧烷。在这类实施例中，有机聚硅氧烷通常具有式：[R³'₃SiO_1/2]_a[R³'₂SiO_2/2]_b[R³'SiO_3/2]_c[SiO_4/2]_d，其中每个R³'选自由如上定义的R³和与连接部分W的共价键组成的组，其条件是至少一个R³'为与连接部分W的共价键；并且下标a、b、c和d各自为使得a+b+c+d＝1的摩尔分数，其条件是a+b+c>0。

所属领域技术人员将理解，由下标a、b、c和d所表示的甲硅烷氧基部分分别对应于[M]、[D]、[T]和[Q]甲硅烷氧基单元，如上面所介绍和描述的。在一些实施例中，有机聚硅氧烷包含重复的[D]单元，即，其中下标b>0。在这些实施例中，下标b通常为0.3至1(例如0.3≤b≤1)，如0.3至0.9999，替代地0.3至0.999，替代地0.3至0.99，替代地0.3至0.9，替代地0.5至0.999，替代地0.6至0.999，替代地0.7至0.99，替代地0.8至0.99，替代地0.85至0.99，替代地0.9至0.99的值。下标a通常为0至0.1的值(0≤a≤0.1)，如0至0.099，或者0至0.09，替代地0至0.085，替代地0至0.08，替代地0至0.075，替代地0至0.07，替代地0至0.065，替代地0至0.06，替代地0至0.055，替代地0至0.05，替代地0.001至0.05，替代地0.002至0.05，替代地0.005至0.01。下标c和d通常各自为0至0.1(例如0≤c≤0.1且0≤d≤0.1)，如0至0.09，替代地0至0.075，替代地0至0.05，替代地0至0.025，替代地0至0.009，替代地0至0.001，替代地0至0.0001的独立选择的值。在某些实施例中，有机聚硅氧烷包含直链硅氧烷链段，其中下标b为0.9至1，下标a为0至0.1，并且下标c和d各自为0。当有机聚硅氧烷包含重复的[D]单元时，任一个硅氧烷链段中的特定[D]单元的数目(即，聚合度，DP)不受限制。通常，这种硅氧烷段包含1至700个重复[D]单元，如2至600，替代地2至500，替代地5至400，替代地5至300，替代地10至250，替代地10至200，替代地15至150，替代地15至100，替代地15至50个重复[D]单元。

相对于上述硅烷部分和有机聚硅氧烷(即，当任一者或两者用于或用作有机硅部分Y时)，[M]、[D]、[T]和[Q]单元的存在和比例是独立选择的，如硅烷部分的每个甲硅烷基取代基的每个R³以及任何特定甲硅烷氧基单元(例如，由下标a、b和c表示的那些)的每个R³的特定取代基。例如，约为0的[T]和[Q]单元的比例通常被选择为增加有机聚硅氧烷的直链，如当有机聚硅氧烷为直链有机聚硅氧烷时。这类有机聚硅氧烷通常是直链或基本上直链的，但是可包括可归因于[T]和/或[Q]单元的一定支链化(例如其中c+d>0)。相反，当有机聚硅氧烷是树脂时，[T]和/或[Q]单元的比例被选择为大于0。因此，所属领域技术人员将例如基于特定的有机聚硅氧烷的期望特性、任一硅聚糖的期望/预期特性和/或特征(例如物理、化学、美学等)、由其制备的乳液和/或乳液本身的特定相(例如非水性、连续和/或硅酮相)、包含硅聚糖的制剂、由这种制剂形成的涂层以及其组合来选择硅氧烷链段的组成以控制有机聚硅氧烷的组成，从而控制硅聚糖的组成。例如，可能期望硅聚糖具有高的熔点和/或软化点，或者期望由其制备的制剂呈特定的形式(例如固体、凝胶等的形式)，并且选择硅聚糖的有机聚硅氧烷的组成可以使所属领域技术人员能够实现一系列这类期望特性。一般来讲，当在有机硅部分Y中使用直链硅氧烷链段时，与其中有机聚硅氧烷包含可归因于[T]和/或[Q]单元的增加的支链化的实施例相比，由包含根据本公开的硅聚糖的组合物形成的层或涂层通常将包括改善的手感(例如舒适的存放)和柔韧性。当树脂有机聚硅氧烷用于或用作有机硅部分Y时，与其中使用更具直链的硅氧烷链段的实施例相比，用/由包含根据本公开的硅聚糖的组合物形成的产物通常将具有增加的硬度和抗转移性。

还提供一种制备硅聚糖的方法，并且所述方法在下文中通常称为“制备方法”。制备方法包含使(A)多糖如(A1)羟基官能多糖、(A3)氨乙基官能多糖或两者；和(B)酸酐官能有机硅化合物反应，以得到硅聚糖。

如所属领域技术人员根据本文的描述将理解的那样，在制备方法中使用的多糖(A)形成硅聚糖的对应于上述糖苷部分的一部分。类似地，在制备方法中使用的酸酐官能有机硅化合物(B)形成硅聚糖的对应于有机硅部分Y的一部分。如下文进一步详细描述，连接部分W通常通过组分(A)和(B)的反应而形成。

多糖(A)具有通式(II)：

其中A、Z、R、R¹和下标o各自独立地选择并且如上相对于式(I)定义；下标x为≥0至<1；下标y'为0至1，其条件是x+y'＝1；并且由下标x和y'表示的部分在多糖(A)中可为无规或嵌段形式。替代地，下标y'可以>0并且多糖(A)可为氨乙基多糖。替代地，下标y'可以为0。

氨乙基多糖(A)没有特别限制，并且通常对应于上述式(I)中的糖苷部分。举例来说，正如上文相对于式(I)的由下标y表示的糖部分A所述，式(II)的多糖(A)的每个R¹独立地选自烃基和H。同样，在某些实施例中，至少一个R¹为烷基(例如C₁-C₄烷基)，使得氨乙基多糖(A)可进一步被定义为N-烷基官能多糖。

在某些实施例中，其中在式(II)中y'>0并且多糖(A)为氨乙基多糖(A3)，氨乙基多糖(A3)的一些氨乙基部分(即，由上述通式(II)中的子式-CH₂CH₂N(H)R¹代表的那些)质子化，且因此子式-CH₂CH₂-[N(H₂)R¹]+被质子化。氨乙基多糖(A3)中的质子化氨乙基部分的比例仅受氨乙基取代度的限制，并且可由所属领域技术人员选择(例如在通过限制其中和量来制备氨乙基多糖(A3)期间、在通过与酸组合而制备氨乙基多糖(A3)之后等)。

可获得或形成组分(A)和(B)中的每一种。在某些实施例中，本文中所描述的制备方法还包含制备氨乙基多糖(A3)。具体地说，制备方法可包括使(A1)羟基官能多糖和(A2)卤化吖丙啶鎓化合物反应以得到氨乙基多糖(A3)。在这类实施例中，氨乙基多糖(A3)可被定义为或另外被视为硅聚糖的制备方法中的中间产物。

如所属领域的技术人员根据本文的描述将理解的那样，羟基官能多糖(A1)可用作多糖(A)或可形成上文所描述的氨乙基多糖(A3)的多糖部分，并最终形成硅聚糖的糖苷部分。这样，上文相对于糖苷部分的描述同样适用于羟基官能多糖(A1)，使得羟基官能多糖(A1)可包含上述寡糖或多糖中的任一种。例如，羟基官能多糖(A1)可包含以下项或基本上由以下项组成：纤维素、半纤维素、果胶、糖原、水状胶体、淀粉、改性淀粉等或其组合。在一些实施例中，羟基官能多糖(A1)包含羟烷基纤维素醚。在这类实施例中，羟基官能多糖(A1)可包含单一类型的羟烷基或多于一种类型的羟烷基。例如，羟基官能多糖(A1)可包含2-羟乙基、2-羟丙基、3-羟丙基等或其组合。在具体的实施例中，羟基官能多糖(A1)包含，替代地普鲁兰多糖、甘露聚糖、半乳甘露聚糖、木葡聚糖、黄原胶、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素等以及其组合。合适的羟基官能多糖(A1)为市售的多糖，如羟乙基纤维素，其由美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司(The Dow Chemical Company of Midland,Michigan,USA)以商品名CELLOCIZE^TM出售。

羟基官能多糖(A1)可包含，替代地可为上文所定义的寡糖或多糖中的一种的改性物/衍生物(例如，改性和/或改变的型式)，如疏水改性的多糖、阳离子改性的多糖、共聚多糖或其组合。这类多糖的具体示例包括N,N-二乙基氨乙基羟乙基纤维素、N,N-二甲基氨乙基羟乙基纤维素、N,N-二异丙基氨乙基羟乙基纤维素、N,N-二甲基氨丙基羟乙基纤维素、N-乙基哌啶羟乙基纤维素、N-乙基吗啉羟乙基纤维素、N-乙基吡咯烷羟乙基纤维素等，以及其衍生物、改性物和组合。

在某些实施例中，羟基官能多糖(A1)为羟乙基纤维素。在这类实施例中，羟基官能多糖(A1)可例如经由附接到其上的烃部分、聚氧化烯部分和/或胺部分而被阳离子改性、疏水改性和/或亲水改性。

羟基官能多糖(A1)的取代度(例如，相对于其中每个糖部分A的羟基官能度、羟基烷基的数目、季铵基的数目等)通过分析羟基官能多糖(A1)来确定。如所属领域技术人员所理解的那样，这类分析可包括例如通过ASTM测试方法D4794-94(2017)中概述的Zeisel气相色谱(GC)技术确定乙氧基和/或羟基乙氧基取代度(例如当羟基官能多糖(A1)是纤维素醚时)、通过如ASTM测试方法D3876-96(2013)中概述的Zeisel GS技术确定甲氧基和/或羟基丙氧基取代度(例如，当羟基官能多糖A1是纤维素醚时)等或其组合。这类技术是所属领域已知的，并且将由所属领域技术人员例如基于所使用的羟基官能多糖(A1)的类型、附加于其上的官能团、其取代度等来独立地选择。

在某些实施例中，羟基官能多糖(A1)为羟烷基纤维素醚，其平均取代度为每个糖部分A具有0.50至4.0个C₁-C₆烷基醚基团，如0.5至2.5，替代地0.5至3.5，替代地1.0至2.5，替代地1.5至2.5个。

羟基官能多糖(A1)的重均分子量(M_w)通常为至少约2500。在某些实施例中，羟基官能多糖(A1)的M_w为至少2500，替代地至少5000，替代地至少10,000，替代地至少25,000，替代地至少50,000，替代地至少75,000。在这些或其它实施例中，羟基官能多糖(A1)的M_w可为70,000至3,000,000，如100,000至1,500,000，替代地150,000至1,000,000。重均分子量可使用配备有多角度光散射(MALLS)检测技术的凝胶渗透色谱(GPC)来容易地确定，如W.Gao、X.M.Liu和R.A.Gross，《国际聚合物(Polym.Int.)》,58,1115-1119(2009)所述。

卤化吖丙啶鎓化合物(A2)具有通式：

其中R¹如上定义，并且^-X为氯离子或溴离子。如所属领域技术人员将理解的，卤化吖丙啶鎓化合物(A2)形成氨乙基多糖(A3)的子式-CH₂CH₂N(H)R¹的氨乙基部分。这样，上文相对于R¹的范围和限制的描述同样适用于卤化吖丙啶鎓化合物(A2)。在某些实施例中，卤化吖丙啶鎓化合物(A2)选自阳离子的氯化物和/或溴化物盐，所述阳离子选自吖丙啶鎓、N-甲基吖丙啶鎓、N-乙基吖丙啶鎓、N-丙基吖丙啶鎓、N-丁基吖丙啶鎓以及其组合。在具体的实施例中，卤化吖丙啶鎓化合物(A2)包含，替代地为氯化吖丙啶鎓或N-甲基氯化吖丙啶鎓。

卤化吖丙啶鎓化合物(A2)可通过所属领域技术人员已知的任何方法制备或另外获得。例如，卤化吖丙啶鎓化合物(A2)可通过用化学计量的碱(例如NaOH、KOH等)中和对应β卤代乙胺的卤化物盐来原位形成。

羟基官能多糖(A1)和卤化吖丙啶鎓化合物(A2)可以各种量反应以形成氨乙基多糖(A3)。通常，基于要被烷基化的(A1)的羟基数，组分(A2)以至少1:1的化学计量比使用。这样，卤化吖丙啶鎓化合物(A2)的量通常基于羟基官能多糖(A1)的量、聚合度和/或取代度来选择，如所属领域技术人员将理解的那样。可使用过量或总过量的组分(A2)，以便使氨乙基多糖(A3)的氨乙基取代度最大化。例如，即使在组分(A1)的自由羟基取代度≤1的情况下，组分(A1)和(A2)也可以1:≥1化学计量比(A1:A2)使用。还可使用更高或更低的比率。

羟基官能多糖(A1)和卤化吖丙啶鎓鎓化合物(A2)可在独立选择的不同条件下反应(例如根据所使用的特定羟基官能多糖(A1)和/或卤化吖丙啶鎓鎓化合物(A2)、要形成的特定氨乙基多糖(A3)等)。例如，组分(A1)和(A2)的反应的温度和/或气氛可以独立地选择。更具体地，组分(A1)和(A2)可以在环境条件下、在受控气氛下(例如在N₂、氩气等下)、在升高的温度(例如≥25℃，如30℃至150℃，替代地30℃至100℃，替代地50℃至100℃，替代地70℃至100℃，替代地50℃至85℃)处或以其组合反应。在某些实施例中，反应组分(A1)和(A2)进行30分钟至24小时，如1小时至12小时，替代地2小时至6小时的时间。然而，所使用的特定时间可以不同于这些范围，并且将基于反应的大小/规模、所反应的特定组分和所使用的其它反应条件来选择，如所属领域技术人员所理解的那样。

组分(A1)和(A2)可在载体流体(例如溶剂、稀释剂、媒剂或其组合)的存在下反应，使得反应在溶液、乳液、悬浮液、浆液、两相混合物或其组合中进行。所使用的特定溶剂、载体和/或稀释剂以及其各自使用的量将由所属领域技术人员例如基于所使用的特定羟基官能多糖(A1)和/或卤化吖丙啶化合物(A2)、要形成的特定氨乙基多糖(A3)等来独立地选择。举例来说，所属领域技术人员应理解，多糖的反应可例如在多糖在极性有机稀释剂中悬浮但未溶解的情况下非均相地进行。然而，反应的各种组分可用作均相混合物(即，在与之形成非均相反应混合物之前)。

适用于或用作载体流体(如适用于或用作组分(A1)和(A2)的反应中的稀释剂)的组分的实例大体上包括水溶性极性有机溶剂。在某些实施例中，稀释剂包含甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、2-甲基-2-丙醇、2-丁酮、四氢呋喃、丙酮或其组合。然而，也可以使用附加的和/或替代的载体流体和/或稀释剂，如此处进一步详细描述的那些中的任一种。

可调节反应中某些溶剂(例如水、质子化溶剂等)的含量以实现多糖的溶胀，特别是在采用稀释剂时(例如在非均相反应中)。这样，反应中的稀释剂、水等的量将根据特定组分(例如组分(A1)、(A2)、碱等)来选择，以实现羟基官能多糖(A1)的充分溶胀，使得其与卤化吖丙啶鎓化合物(A2)的烷基化可以相应地进行。

氨乙基多糖(A3)的氨乙基取代度可以变化，并且可例如通过羟基官能多糖(A1)的羟基取代度、所使用的卤化吖丙啶鎓化合物(A2)的当量、组分(A1)和(A2)反应的条件等来选择和/或控制。通常，氨乙基多糖(A3)的平均取代度为每个糖部分A具有0.05个至1个氨乙基，如0.075至0.75，替代地0.075至0.6，替代地0.09至0.6，替代地0.1至0.6，替代地0.1至0.5，替代地0.15至0.45个。氨乙基多糖(A3)的氨乙基取代度可通过所属领域已知的各种技术来确定。举例来说，氨乙基多糖(A3)的氮含量(例如，如经由凯氏定氮法测定)可直接使用或调整(例如，基于羟基官能多糖(A1)的氮含量)以确认氨乙基多糖(A3)的氨乙基取代度。

酸酐官能有机硅化合物(B)具有选自由以下组成的组的式：

替代地，酸酐官能有机硅化合物可具有式

替代地，酸酐官能有机硅化合物可具有式

酸酐官能有机硅化合物(B)的基团R⁴和R⁵以及有机硅部分Y分别等同于硅聚糖的基团R⁴和R⁵以及有机硅部分Y，即如上文相对于式(I)所描述。这样，酸酐官能有机硅化合物(B)的有机硅部分Y可包含甲硅烷基部分、有机聚硅氧烷部分或两者。举例来说，当Y为甲硅烷基部分时，酸酐官能有机硅化合物(B)可具有式：

其中每个R²独立地选择并且如上所定义，并且R⁶为选自由以下组成的组的酸酐部分：

其中R⁴和R⁵如上所述，并且*表示与有机硅部分Y中的硅原子的附接点。替代地，R⁶可为选自由

组成的组的酸酐部分。替代地，R⁶可为

替代地，酸酐官能有机硅化合物(B)可具有式：[R³ ₃SiO_1/2]_a[R³ ₂SiO_2/2]_b[R³SiO_3/2]_c[SiO_4/2]_d，其中下标a、b、c和d以及每个R³独立地选择并且如上文所定义，其条件为a+b+c>0并且每个分子中至少一个R³为与酸酐部分R⁶的键，如上文所描述。替代地，酸酐官能有机硅化合物(B)每个分子可具有1至20个酸酐部分，替代地每分子具有1至<20个酸酐部分。

不希望受特定合成方法的束缚，适用于本文的酸酐官能有机聚硅氧烷可通过已知方法制备，如美国专利5,015,700中公开的那些。双酸酐基团封端的聚二有机硅氧烷，如用式R⁶Me₂SiO_1/2的基团封端的聚二甲基硅氧烷，其中Me代表甲基，R⁶代表酸酐官能团；和具有侧链酸酐官能团的有机聚硅氧烷，如三甲基甲硅烷氧基封端的聚(甲基，酸酐-官能团)硅氧烷和三甲基甲硅烷氧基封端的聚(甲基，酸酐-官能团/二甲基)硅氧烷，以及具有末端和侧链酸酐官能团的类似有机聚硅氧烷官能团在此专利中公开。其它酸酐官能直链硅氧烷，如四氢邻苯二甲酸酐封端的聚二有机硅氧烷及其制备方法，例如在美国专利5,117,001中是已知的。

适用于本文的酸酐官能硅酮树脂及其制备方法公开于美国专利7,727,595和7,807,012的第5列，第45行到第6列，第59行。举例来说，酸酐官能硅酮树脂可通过以下方法制备：首先制备SiH官能树脂中间体，随后用2-甲基-3-丁炔-2-醇对SiH官能树脂中间体进行氢硅烷化，脱水形成二烯官能团，然后狄尔斯阿尔德(Diels Alder)加成马来酸酐。酸酐官能倍半硅氧烷树脂及其制备方法也公开于美国专利申请2008/0071017中，其由此以引用的方式并入。

制备酸酐官能有机聚硅氧烷的合适方法的其它实例包括脂肪族不饱和酸酐化合物(如降冰片烯酸酐、马来酸酐或烯丙基琥珀酸酐)和含有硅键合氢原子的中间体在铂催化剂存在下的氢化硅烷化反应或具有不饱和基团(例如烯基)的有机聚硅氧烷和不饱和酸酐化合物在自由基引发剂或光引发剂的存在下的自由基反应。通过具有不饱和基团(例如烯基)的有机聚硅氧烷和不饱和酸酐化合物在自由基引发剂或光引发剂存在下的自由基引发反应产生的酸酐官能有机聚硅氧烷的实例可如2018年7月27日提交的美国临时专利申请序列号62/703995中所述制备，所述申请由此以引用的方式并入。

氨乙基多糖(A)和环氧官能有机硅化合物(B)可以各种量反应以形成硅聚糖。通常，基于要被烷基化组分(A)的官能团(例如，乙基氨基或羟基官能团)的数量，例如，经由将组分(A)的官能团开环加成到组分(B)的酸酐官能团上，从而形成上文所描述的连接部分W，组分(B)以1:1，替代地1:1至1:0.1的化学计量比使用。这样，酸酐官能有机硅化合物(B)的量通常基于多糖(A)的量、聚合度和/或取代度来选择，如所属领域技术人员将理解的那样。可使用过量或总过量的组分(B)，以便使硅聚糖的硅取代度最大化。举例来说，即使在组分(A)的官能团取代度≤1的情况下，组分(A)和(B)也可以1:≥1化学计量比(A:B)使用。还可使用更高或更低的比率。举例来说，在一些实施例中，组分(A)和(B)可以≥1:1的化学计量比(A:B)使用，例如以增加酸酐官能有机硅化合物(B)在多糖(A)的官能团上的相对接枝效率。

多糖(A)和酸酐官能有机硅化合物(B)可以在不同条件下反应，如所属领域技术人员所理解的那样，所述不同条件可独立地选择(例如根据所使用的特定化合物(A)和/或(B)、要形成的特定硅聚糖、反应的大小等)。例如，组分(A)和(B)的反应的温度和/或气氛可以独立地选择。更具体地，组分(A)和(B)可在环境条件下、在受控气氛下(例如在N₂、氩气等下)、在升高的温度(例如>25℃，如30℃至100℃，替代地50℃至100℃，替代地50℃至90℃，替代地60℃至80℃)或以其组合下反应。反应温度基于反应的特定组分来选择，并且因此可被选择为最小化蒸发损失(例如挥发性组分的蒸发损失)、实现回流(即，当在合适的反应器中进行时)、驱除挥发性组分或其组合(例如，通过采用温度上升)。举例来说，反应可在环境温度和/或室温(例如20℃至约30℃，替代地22℃至28℃，替代地24℃至26℃)下进行。替代地，反应可在约60℃到100℃的温度下进行。

多糖(A)和酸酐官能有机硅化合物(B)可以反应任何量的时间，如30分钟至100小时的时间。例如，在某些实施例中，反应组分(A)和(B)进行4小时至48小时的时间，如5小时、8小时、12小时、16小时、20小时、24小时、28小时、32小时、36小时、40小时、44小时或47小时的时间。在一些实施例中，使用48小时至100小时的时间，如50小时、60小时、70小时、80小时或90小时的时间。然而，所使用的特定时间可以不同于这些范围，并且将基于反应的大小/规模、所使用的特定组分(A)和(B)以及所选的其它反应条件来选择，如所属领域技术人员所理解的那样。在特定的实施例中，反应组分(A)和(B)进行0.5小时至24小时的时间，如1小时至18小时，替代地1小时至12小时，替代地1小时至6小时。

组分(A)和(B)可以在非均相条件下，例如在多相(例如双相)反应中反应。通常，组分(A)和(B)在稀释剂的存在下非均相地反应，所述稀释剂可以是多组分稀释剂。一般来讲，稀释剂被选择为溶胀而不溶解羟基官能多糖(A1)和/或氨乙基多糖(A3)以用作组分(B)的载体或两者。这样，稀释剂的特定组分基于所使用的特定多糖(A)(例如根据其溶解度、可溶胀性和/或反应性)和/或所使用的特定有机硅化合物(B)(例如其有机硅部分的溶解度和/或官能度)等来选择。

稀释剂通常包含质子有机溶剂。质子有机溶剂的实例包括包含醇的那些，如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇和正丙醇。质子有机溶剂与水相容。这类质子有机溶剂的具体实例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、2-甲基-2-丙醇和其组合。稀释剂还可包含水。替代地，稀释剂可包含醇、水或醇和水的组合。

反应混合物可不含极性非质子溶剂，即其中“不含极性非质子溶剂”意指反应混合物含有0至1％的极性非质子溶剂，替代地不可检测量至1％的极性非质子溶剂(如甲基异丁基酮)。

在某些实施例中，使多糖(A)和酸酐官能有机硅化合物(B)反应以得到包含硅聚糖的反应产物，并且制备方法包括从反应产物中分离硅聚糖。在这类实施例中，可以使用用于分离的任何合适的技术和/或方案。合适的分离技术的示例包括滗析、蒸馏、蒸发、萃取、过滤、冷冻干燥、离子交换色谱(例如吸附)、模拟移动床色谱、分配、相分离、汽提和洗涤。如所属领域技术人员将理解的那样，可将这些技术中的许多技术彼此组合(即，顺序地)使用以分离硅聚糖。应当理解，分离可包括并因此可被称为纯化硅聚糖。如本文所用，分离硅聚糖通常被定义相较于与其组合的其它化合物，提高了硅聚糖的相对浓度。这样，如所属领域中所理解的那样，分离/纯化可包含从这样的组合中去除其它化合物(即，减少与硅聚糖组合的杂质的量)和/或从该组合中去除硅聚糖本身。无论所选的特定技术如何，硅聚糖的纯化可以与反应本身顺序地进行(即，按照顺序进行)，因此可以是自动化的。在其它情况下，纯化可以是包含硅聚糖的反应产物所经受的独立工序。

在特定的实施例中，分离硅聚糖包含例如通过向其添加另外的有机溶剂(例如丙酮)来改变稀释剂的溶解度特征，以对反应产物进行分配和/或相分离。在这些或其它实施例中，分离硅聚糖包含过滤掉反应产物的其它组分(即，在残余物/固体中存在硅聚糖的情况下)。在这些或其它实施例中，分离硅聚糖包含从硅聚糖中洗去反应产物的其它组分(例如用有机溶剂和/或水性溶剂)。在某些实施例中，分离硅聚糖包含从其中汽提溶剂和/或其它挥发性组分，这包括干燥硅聚糖(例如，当去除水时)。

如根据本文的实例将理解，硅聚糖可用于工业组合物中，如用于钻井液中，以改变其流变性。替代地，硅聚糖可用于个人护理产品。

个人护理产品

硅聚糖可被配制成个人护理产品。通常，如果不存在在室温下为固体的材料，那么可使用简单的螺旋桨混合器、布氏(Brookfield)反向旋转混合器或均质混合器在室温下制备产品产品。通常不需要特殊的装备或加工条件。根据所制备的组合物的类型，制备方法将是不同的，但是这类方法为所属领域中已知的。

个人护理产品对于它们所应用的身体部分、美容、治疗或它们的某种组合而言可以是功能性的。这类产品的常规实例包括但不限于：止汗剂和除臭剂、护肤霜、护肤乳液、保湿剂、面部治疗如痤疮或除皱剂、个人和面部清洁剂、沐浴油、香水、古龙水、香囊、防晒霜、剃须前和须后乳液、剃须皂和剃须泡沫、洗发剂、护发素(保留或冲洗掉)、染发剂、头发松弛剂、头发定型助剂，如喷雾剂、固定剂、摩丝和/或凝胶；永久物、脱毛剂和角质层、化妆品、彩妆、粉底、遮瑕膏、腮红、口红、眼线笔、睫毛膏、去油剂、彩妆卸妆液、粉末、药膏、糊剂或喷雾剂，包括牙齿卫生、抗生素、促进愈合和/或有营养的，可以是预防性和/或治疗性的。一般来讲，个人护理产品可与允许以任何常规形式应用的载体一起配制，包括但不限于液体、漂洗液、乳液、乳膏、糊剂、凝胶、泡沫、摩丝、软膏、喷雾剂、气雾剂、肥皂、棒、软固体、固体凝胶和凝胶。什么构成合适的载体对于所属领域普通技术人员将是显而易见的。

硅聚糖可用于各种个人、家庭和医疗保健应用。具体地说，硅聚糖可用于Barr等人的美国专利6,051,216；Mendolia等人的美国专利5,919,441；Petroff等人的美国专利5,981,680；Yu的美国专利申请2010/0098648；和Yu的WO 2004/060101中公开的个人护理产品；如Hansenne等人的美国专利6,916,464中公开的防晒组合物；如Yu的WO2003/105801中公开的还含有成膜树脂的化妆品组合物；如Lu的美国专利申请2003/0235553、Tornilhac的美国专利申请2003/0072730、Ferrari等人的美国专利申请2003/0170188、Tornilhac的EP1,266,647、Ferrari等人的EP1,266,648、Ferrari等人的EP1,266,653、Lu的WO2003/105789、Lu的WO2004/000247和Lu的WO2003/106614中公开的化妆品组合物；用作Tournilhac的WO2004/054523中公开的那些的的附加试剂；如美国专利申请公开2004/0180032中公开的长效化妆品组合物；和如WO 2004/054524所论述的透明或半透明护理和/或化妆组合物中；所有所述专利以引用的方式并入本文中。

替代地，硅聚糖可用作着色剂或固定剂组合物的一部分，并在染发或烫发过程中用作前处理、中处理、后处理。目的可在颜色保持和颜色增强到染色头发纤维的再次调理的范围内。实例可见于以下专利公开：Legrand等人的美国专利申请公开2003/0152534、Legrand等人的美国专利申请公开2003/0152541、Legrand等人的美国专利申请公开2003/0147840、Devin-Baudoin等人的美国专利6,953,484、Devin-Baudoin等人的美国专利6,916,467、Devin-Baudoin等人的美国专利申请公开2004/0045098、Devin-Baudoin等人的美国专利申请公开2003/0126692、Audousset的PCT公开WO2007/071684，和L'Oreal的Audousset等人的美国专利申请公开2008/0282482和Noxell公司的McKelvey的美国专利7,335,236，所有所述专利由此以引用的方式并入本文中。

根据本发明的个人护理产品可通过标准方法提供，如使用施用器、刷、用手施用，将其倾倒和/或可能将化妆品组合物摩擦或按摩到身体上或中将它们施用到人类身体，例如皮肤或头发。举例来说，用于彩妆的去除方法也是众所周知的标准方法，包括洗涤、擦拭和剥离。为了在皮肤上使用，根据本发明的个人护理产品可以常规方式使用，例如用于调理皮肤。出于此目的，将有效量的产品施用到皮肤。这类有效量大体上范围为1mg/cm²到3mg/cm²。施用到皮肤通常包括使组合物到皮肤中。用于施用到皮肤的此方法包含以有效量使皮肤与组合物接触，并且然后将组合物摩擦到皮肤中的步骤。这些步骤可按需要重复多次，以实现期望益处。

根据本发明的个人护理产品在头发上的使用可使用常规方式来调理头发。将有效量的用于调理头发的产品施用于头发。这类有效量通常范围为0.5g至50g，替代地1g至20g。施用到头发通常包括使组合物穿过头发，使得大部分或所有头发与产品接触。用于调理头发此方法包含以下步骤：将有效量的护发产品施用到头发上，并且然后使组合物穿过头发。这些步骤可按需要重复多次，以实现期望调理益处。

除了硅聚糖之外，可配制到个人护理产品中的添加剂的非限制性实例包括：(i)附加硅酮，(ii)抗痤疮剂，(iii)抗龋齿剂，(iv)去头屑剂，(v)抗氧化剂，(vi)杀菌剂，(vii)植物药，(viii)清洁剂，(ix)着色剂，(x)调理剂，(xi)沉积剂，如阳离子沉积助剂，(xii)电解质，(xiii)润肤剂，(xiv)去角质剂，(xv)泡沫促进剂，(xvi)香料，(xvii)保湿剂，(xviii)封闭剂，(xix)油，(xx)灭虱剂，(xxi)pH控制剂，(xxii)颜料，(xxiii)防腐剂，(xxiv)流变改性剂，(xxv)溶剂，(xxvi)稳定剂，(xxvii)稳定剂，(xxviii)防晒剂，(xxix)表面活性剂，(xxx)悬浮剂，(xxxi)鞣剂，(xxxii)增稠剂，(xxxiii)维生素，(xxxiv)蜡，(xxxv)伤口愈合促进剂，和(xxxvi)(i)至(xxxv)中的两种或更多种。

应当理解的是，所附权利要求书不限于表达在具体实施方式中描述的特定化合物、组合物或方法，所述特定化合物、组合物或方法可以在落入所附权利要求书范围内的特定实施例之间变化。关于本文中用来描述各个实施例的特定特征或方面的任何马库什群组(Markush group)，可以从独立于所有其它马库什成员的各个马库什群组的每个成员获得不同、特殊和/或意外的结果。马库什群组的每个成员可以单独地或组合地使用，并为所附权利要求书范围内的具体实施例提供足够的支持。

此外，在描述本发明的各个实施例中所依赖的任何范围和子范围独立地和共同地落入所附权利要求的范围内，并且应理解为描述和预期包括以下的所有范围：其中的全部和/或部分值，即使这些值在本文中未明确写明。所属领域技术人员容易认识到，所列举的范围和子范围足以描述和实现本发明的各个实施例，并且可以将这些范围和子范围进一步描绘为相关的一半、三分之一、四分之一、五分之一等。仅作为一个示例，范围“从0.1至0.9”可以进一步被描述成下部的三分之一(即，从0.1至0.3)、中部的三分之一(即，从0.4至0.6)和上部的三分之一(即，从0.7至0.9)，它们单独地并且共同在所附权利要求书的范围内，并且可以被单独地和/或共同地依赖并对所附权利要求书的范围内的特定实施例提供充分支持。此外，对于定义或修饰范围的语言，如“至少”、“大于”、“小于”、“不大于”等，应当理解的是这种语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个实例，范围“至少10”自身包括从至少10至35的子范围、从至少10至25的子范围、从25至35的子范围等等，并且每个子范围可以被单独地和/或共同地依赖并对所附权利要求书的范围内的特定实施例提供充分支持。最后，所公开范围内的单个数字可以被依赖并且对所附权利要求书的范围内的特定实施例提供充分支持。例如，范围“1到9”包括各个单个整数(如3)以及包括小数点(或分数)的单个数字(如4.1)，这些数字可以被依赖并为所附权利要求书范围内的具体实施例提供足够的支持。

实例

以下的实例是用来说明本发明，而不以任何方式限制本发明的范围。实例中使用的起始材料如下：氧化氘(99％D)、氘代氯仿(CDCl₃)和顺式-5-降冰片烯-内-2,3-二羧酸(降冰片烯酸酐)、马来酸酐和苯甲酰基过氧化物购自西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich)并按原样使用。2-丙醇(IPA)、丙酮、间二甲苯和甲苯购自飞世尔科技公司(FisherScientific)并按原样使用。具有数均结构M^Vi-D₉-M^Vi(4-2764INT)、MD'M(3-7010)的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)低聚物和卡尔施泰特氏(Karstedt's)催化剂从陶氏硅酮公司(Dow Silicones Corporation)获得并按原样使用。根据常规程序制备具有数均结构MD10D'M和MD40D'M的共聚物。窄分散度单官能MBuD10D'M从盖勒斯特(Gelest)获取并且不经进一步纯化即使用。上式中，M代表式(Me₃SiO_1/2)的单元，M^Vi代表式(Me₂ViSiO_1/2)的单元，M^Bu代表式(Me₂BuSiO_1/2)的单元，D代表式(Me₂SiO_2/2)的单元，并且D'代表式MeHSiO_2/2)的单元，其中Me代表甲基，Vi代表乙烯基，并且Bu代表丁基。

X射线荧光(XRF)：

所有样品使用Rigaku Primus I波长色散X射线荧光(WDXRF)光谱仪(“XRF仪器”)进行分析。

全扫描-相对丰度

XRF仪器配备有具有初级光束滤光片的最大4kW的Rh目标X射线源：Ni400用于Rh K线重叠(Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In和Sn K线)，Al25用于Rh L线重叠(Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In和Sn L线)，并且Be30用于精密样品的X射线管保护。分析晶体包括LiF200(K-U)、PET(Al-Si)、Ge(P-Cl)、RX25(F-Mg)、RX35(O)、RX45(N)、RX61F(C)和RX75(B)。检测器包括用于Ti-U的闪烁计数器(SC)和用于B-Ca的气体(流量)比例计数器。

除非另有说明，否则将样品上样到装有6μm聚丙烯薄膜窗口的样品杯中，并在氦气环境中使用30mm样品掩模进行分析。样品中检测到的每种元素的相对丰度根据1点校准和确定的基质化合物计算得出。如制造商确定的膜杂质包括：Al、P、Ca、Ti、Fe、Cu、Zn和Zr。使用30mm样品掩模和上述条件在真空中分析样品。

衰减全反射红外(ATR-IR)：

所有样品使用赛默科技(Thermo Scientific)Nicolet 6700傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪进行分析。

使用配备有金刚石晶体的单次反射衰减全反射附件，通过红外光谱(使用4cm^-1分辨率的64次扫描)检测样品。表面分析期间的穿透深度在1000cm^-1附近估计为2微米。

流变性

使用配备有杯锤传感器的TA Instruments DHR-3流变仪，在25℃下使用40mm锥板进行流变学测量。

将每个样品(0.2g)溶解于H₂O(9.8g)中，得到2％的溶液，将其在70℃下搅拌18小时，然后自然冷却。如果样品不溶于H₂O，则将其加热到85℃并保持若干小时。如果样品仍然不溶，则将乙酸(1当量)添加到溶液中，然后静置24小时。

然后剪切溶液(超声仪；100W功率持续60秒)。预剪切样品(以1s^-1的剪切速率持续40秒)，并在40秒内以1秒间隔测量粘度。粘度以mPa·s为单位报告为在6.31s^-1的剪切速率下测得的所有数据点的平均值。

溶解度

通过尝试将材料溶解在水中来测试材料作为2％水溶液的溶解度。如果材料不可溶，那么将其加热至85℃数小时。

参考实例1-酸酐官能硅氧烷的制备

将起始氢化硅氧烷M^BuD₉M'(858g/mol)称量(75g,0.087mol,1当量)在配备有特氟隆涂层磁力搅拌棒的500ml三颈圆底烧瓶中。将甲苯(30g,34.5ml)与150μl(15ppm)的于甲苯中的1％卡尔施泰特氏催化剂溶液一起添加到反应混合物中。将反应混合物升温至80℃，并在一小时内缓慢添加降冰片烯酸酐。将反应混合物在90℃下搅拌4小时，然后自然冷却并静置过夜。此时，溶液中存在大量固体不溶性降冰片烯酸酐。将溶液升温至80℃，然后立即添加50μl(5ppm)催化剂溶液。没有观察到明显的放热。将反应混合物冷却至60℃，然后立即添加300μl(30ppm)催化剂溶液。将反应混合物升温至90℃，并在此温度下搅拌8小时，然后将溶液自然冷却至室温并静置过夜。溶液仍然是含有大量固体降冰片烯酸酐的非均相混合物。将溶液升温至60℃，然后立即添加1ml(100ppm)催化剂溶液。观察到温和(2℃)放热。将反应混合物在此温度下再搅拌6小时，然后自然冷却至室温。此时，溶液完全均质，IR光谱显示反应完成。将反应混合物转移到单颈圆底烧瓶中并通过旋转蒸发去除挥发物。材料在110℃和全真空下进一步汽提一小时。将所得液体(73g)储存在氮气下并通过NMR光谱分析，证实形成了式M^BuD₉M*的酸酐官能硅氧烷，其中M*为式(CAMe₂SiO_1/2)的单元，其中CA代表式

的基团，并且*表示基团与硅原子的附接点。

参考实例2：拟单官能酸酐官能硅氧烷的制备

将式MD₁₀D'M的起始氢化硅氧烷(75g，0.077mol，1当量)置于配备机械搅拌器和氮气入口的250ml三颈圆底烧瓶中。添加甲苯(25ml)，然后添加卡尔施泰特氏催化剂的1wt％甲苯中溶液(50μl，5ppm)。将反应混合物升温至反应温度(90℃)。固体降冰片烯酸酐(12.6g，0.077mol，1当量)以大约1g的小份缓慢添加。在添加酸酐时观察到延迟放热(大约每克添加的酸酐3℃)。在添加大约一半的酸酐后，温度升高到100℃。添加所有酸酐后，将温度升至110℃，将反应混合物搅拌1小时。然后将温度改回100℃，并添加额外的100μl(10ppm)铂催化剂溶液。添加所有酸酐并在110℃下加热30分钟后，Si-H含量为500ppm。然后在两小时内以500μl的份数添加2.5ml(250ppm)铂催化剂溶液。然后将反应混合物回流6小时。通过旋转蒸发去除溶剂，然后通过Celite^TM过滤产物，并通过5μm过滤器过滤活性炭。最终产物为淡黄色液体(40g)，经核磁共振分析，分子式为MD₁₀D^*M

参考实例3-制备拟单官能酸酐官能硅氧烷*

将式MD₄₀D'M的氢化硅氧烷(160g，0.05mol，1当量)置于配备机械搅拌器和氮气入口的250ml三颈圆底烧瓶中。添加甲苯(40ml)，然后添加卡尔施泰特氏催化剂的1wt％甲苯溶液(500μl,31ppm)。将反应混合物升温至反应温度(90℃)。固体降冰片烯酸酐(7.3g，0.05mol,1当量)以每3分钟200-300mg的份数缓慢添加。然后在两小时内(156ppm)以500微升的份数添加铂催化剂溶液(2.5ml)。然后将反应混合物回流6小时。通过旋转蒸发去除溶剂，然后通过Celite^TM过滤产物，并通过5μm过滤器过滤活性炭。最终产品是淡黄色液体(120g)。产物通过NMR分析并且发现其具有式：MD₄₀D*M，其中D*为式(CAMeSiO_2/2)的单元，其中CA代表式

的基团，并且*表示基团与硅原子的附接点。

参考实例4-用MD'M将降冰片烯酸酐氢化硅烷化

将起始氢化硅氧烷MD'M称量(50g，0.21mol，1当量)在配备有特氟隆涂层磁力搅拌棒的500ml三颈圆底烧瓶中。将甲苯(200g)添加到反应混合物中。将反应混合物升温至80℃，并立即添加10％的降冰片烯酸酐。立即添加1％的于甲苯中的卡尔施泰特氏催化剂的溶液(200μL)。在一小时内以100mg的小份添加一半的降冰片烯酸酐(总共34g，0.2mol，0.95当量)。然后让反应混合物在90℃下反应30分钟。通过IR光谱分析反应混合物示出大部分Si-H已被消耗。添加额外装载的催化剂(50μL)，并以相同方式添加剩余的降冰片烯酸酐。将反应混合物在90℃下再反应4小时。然后让反应混合物自然冷却至室温。第二天早上，发现反应混合物即使在室温下也完全均质，但转化不完全(残留250ppm Si-H)。将反应混合物升温至100℃，然后添加催化剂(100μL)。将反应混合物在此温度下搅拌两小时，然后自然冷却至室温。第二天早上，IR分析显示反应完成，因为发现Si-H浓度为57ppm。将反应混合物在含有第一层Celite^TM和一层活性炭的玻璃料上过滤。滤饼用100ml甲苯洗涤两次。回收的溶液在旋转蒸发仪上汽提至干，然后在120℃和全真空下进一步汽提以去除残留的Si-H和降冰片烯酸酐。回收白色固体(70g，90％产率)并通过NMR光谱在C₆D₆和ATR-IR中进行分析。发现固体具有分子式MD^*M。

参考实例5-MD^*M的稳定性

在2-丙醇中：将如上文参考实例4中所述制备的式MD^*M的酸酐官能硅氧烷(200mg)置于闪烁瓶中并悬浮在20ml IPA中。将反应混合物在80℃下搅拌4小时，并通过旋转蒸发去除溶剂。在C₆D₆中通过NMR光谱分析白色固体残余物。在NMR光谱中没有发现可归因于异丙基的显著信号。

在2-丙醇/水中：将式MD^*M的酸酐官能硅氧烷(0.53g)置于闪烁瓶中并溶解在5g的90/10IPA/水混合物中。将反应混合物在80℃下搅拌4小时，并通过旋转蒸发去除溶剂。在C₆D₆中通过NMR光谱分析白色固体残余物。观察到羧酸峰在至少第二组信号中增长。基于新的Si-Me共振的积分，“开放”酸酐的浓度似乎约为33％。

制备实例A：一般氨乙基多糖制备(氨乙基改性的羟乙基纤维素)

制备

2000mL四颈圆底烧瓶配备有搅拌桨和马达、橡胶血清盖、氮气入口和Claisen适配器。Claisen适配器配备有连接到J-KEM控制器的地下热电偶和连接到矿物油鼓泡器的Friedrich冷凝器。烧瓶中装有羟基官能多糖(134.7g的得自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司(Dow Chemical Company,Midland MI)的CELLOSIZE^TM HEC AM-103；120.1g HEC含量，0.48摩尔，DS 2.0)、卤化吖丙啶鎓前体(氯化2-氨乙基盐酸盐；48.16g，0.415摩尔)，以及异丙醇(IPA)(672g)和去离子水(76g)的混合物，以形成浆液。将浆液搅拌(搅拌电机设置为70rpm)一小时，同时用氮气吹扫(每秒～1个气泡)以去除夹带的氧气。

在氮气下，在一分钟内将碱(50％氢氧化钠水溶液；32.78g，0.410摩尔)滴加到搅拌的浆液中(经由塑料注射器)。将浆液搅拌5分钟，然后加热到80℃并保持(通过连接到设置为80℃的J-KEM控制器的加热罩)四个小时。然后移除加热套，并将浆液在冷水浴中冷却，同时保持烧瓶中的正氮气压力。当处于环境温度时，通过添加酸(冰醋酸；6.0g)来中和浆液，得到包含氨乙基多糖的反应混合物。

通过布氏漏斗(金属，粗烧结)经由真空过滤从反应混合物中分离呈固体的氨乙基多糖，然后在布氏漏斗中用以下洗涤液洗涤：用丙酮(1200g)和去离子水(400g)的混合物洗涤一次；用丙酮(1200g)和去离子水(320g)的混合物洗涤三次；用丙酮(1200g)和去离子水(160g)的混合物洗涤一次；然后用纯丙酮(1200g)洗涤两次。第二次丙酮洗涤含有0.80g40％乙二醛水溶液和0.20g冰醋酸。然后将氨乙基多糖在50℃下真空干燥过夜，得到分离和干燥的氨乙基多糖(氨乙基改性的羟乙基纤维素)，呈灰白色粉末(136.46g)。

分析

将氨乙基多糖手动研磨(研钵和研杵)、筛选(#30美国标准筛)并根据上述工序进行分析，得到以下结果：

挥发物含量：3.08％。

灰分含量：5.85％(以氯化钠计)。

凯氏氮含量：1.936％，对应于0.389的氨乙基取代度。

2.0％溶液粘度：在6.31s^-1的剪切速率(25.0℃；已针对挥发物和灰分进行校正)下为479mPa·s。

制备实例B：一般氨乙基多糖制备(氨乙基改性的羟乙基纤维素)

制备

采用与实例A相同的方法，但用148.56g(含120.1g)CELLOSIZE^TM HEC QP-4400H代替CELLOSIZE^TM HEC AM-103，得到148.56g氨乙基改性的羟乙基纤维素，呈灰白色固体。

分析

挥发物含量：0.95％。

灰分含量：3.24％(以氯化钠计)。

凯氏氮含量：1.653％，对应于0.326的氨乙基取代度。

2.0％溶液粘度：在6.31s^-1的剪切速率(25.0℃；已针对挥发物和灰分进行校正)下为5543mPa·s。

制备实例C：一般氨乙基多糖制备(氨乙基改性的羟乙基纤维素)

制备

1000ml四颈圆底烧瓶配备有搅拌桨和马达、橡胶血清盖、氮气入口和Claisen适配器。Claisen适配器配备有连接到J-KEM控制器的地下热电偶和连接到矿物油鼓泡器的Friedrich冷凝器。烧瓶中装有羟基官能多糖(67.45g的得自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司的CELLOSIZE^TM HEC AM-103；60.1g HEC含量，0.24摩尔，DS 2.0)、卤化吖丙啶鎓前体(氯化2-氨乙基盐酸盐；12.38g，0.107摩尔)，以及异丙醇(IPA)(336g)和去离子水(39g)的混合物，以形成浆液。将浆液搅拌(搅拌电机设置为70rpm)一小时，同时用氮气吹扫(每秒～1个气泡)以去除夹带的氧气。

在氮气下，在一分钟内将碱(50％氢氧化钠水溶液；8.27g，0.103摩尔)滴加到搅拌的浆液中(经由塑料注射器)。将浆液搅拌5分钟，然后加热到80℃并保持(通过连接到设置为80℃的J-KEM控制器的加热罩)四个小时。然后移除加热套，并将浆液在冷水浴中冷却，同时保持烧瓶中的正氮气压力。当处于环境温度时，通过添加酸(冰醋酸；3.0g)来中和浆液，得到包含氨乙基多糖的反应混合物。

通过布氏漏斗(金属，粗烧结)经由真空过滤从反应混合物中分离呈固体的氨乙基多糖，然后在布氏漏斗中用以下洗涤液洗涤：用丙酮(600g)和去离子水(200g)的混合物洗涤一次；用丙酮(600g)和去离子水(160g)的混合物洗涤三次；用丙酮(600g)和去离子水(80g)的混合物洗涤一次；并且然后用纯丙酮(600g)洗涤两次。第二次丙酮洗涤含有0.40g的40％乙二醛水溶液和0.10g冰醋酸。然后将氨乙基多糖在50℃下真空干燥过夜，得到分离和干燥的氨乙基多糖(氨乙基改性的羟乙基纤维素)，呈灰白色粉末(66.21g)。

分析

挥发物含量：1.31％。

灰分含量：6.23％(以氯化钠计)。

凯氏氮含量：0.914％，对应于0.172的氨乙基取代度。

2.0％溶液粘度：在6.31s^-1的剪切速率(25.0℃；已针对挥发物和灰分进行校正)下为587mPa·s。

制备实例A-C：中和的氨乙基多糖(氨乙基改性的羟乙基纤维素)

氨乙基多糖制备

根据上述制备实例1的工序，使用各种卤化吖丙啶鎓前体制备三种氨乙基多糖HCl盐(制备实例A-C)，如下表2所示。

表2：制备实例2-4的氨乙基多糖HCl盐

<u>制备实例</u>	<u>氨乙基-DS</u>
		A	0.39
B	0.33
		C	0.17

然后将制备实例A-C的氨乙基多糖HCl盐中的每一种进行以下中和工序，以制备三种中和的氨乙基多糖。

中和

将氨乙基多糖HCl盐悬浮于配备有回流冷凝器和氮气入口的三颈烧瓶中的80:20IPA/H₂O混合物(200g)中。将混合物用氮气吹扫一小时。然后立即添加NaOH溶液(在水中的50wt％；基于凯氏定氮值，1当量)。将溶液混合物加热至70℃并保持4小时，然后自然冷却。将反应混合物在室温下彻底搅拌18小时。

过滤溶液(具有Whatman^TM#44滤纸的布氏漏斗)，移出固体并将其放回三颈烧瓶中，并与80:20IPA/H₂O混合物(200ml)一起再搅拌1-4小时。然后将固体再次过滤(具有Whatman^TM#44滤纸的布氏漏斗)，然后用80:20 IPA/H₂O混合物(200ml)漂洗，然后用90:10IPA/H₂O混合物(200ml)漂洗，然后用纯IPA(200ml)漂洗。然后将固体在通风橱中自然干燥72小时，随后在真空烘箱中于50℃再干燥4小时。将固体细磨(研钵和研杵)，得到呈粉末的中和的氨乙基多糖。

下表3阐述在制备实例A-C的氨乙基多糖HCl盐的中和中以制备中和的氨乙基多糖(分别为A-N，B-N和C-N)的参数。

表3：氨乙基多糖的制备实例A-C

<u>制备实例</u>	<u>质量(g)</u>	<u>50％NaOH<sub>(水溶液)</sub></u>	<u>DS</u>
				A-N	100	15.4	0.39
B-N	94.7	8.1	0.33
				C-N	50	2.6	0.17

参考实例D-硅聚糖制备的一般程序

在配备有磁力搅拌棒的20ml闪烁瓶中称出氨乙基多糖化合物。立即添加酸酐官能硅氧烷(如上所述制备)并将反应混合物悬浮在选定的溶剂混合物中。将溶液置于70℃的加热块中并搅拌不同的时间量。样品自然冷却至室温。

将丙酮(10ml)添加到反应混合物，并使用Whatman^TM#44滤纸通过布氏漏斗过滤反应混合物。然后用甲苯(20ml)、80/20(按重量)IPA/H2O混合物(20ml)、90/10IPA/H₂O混合物(20ml)、IPA(20ml)、甲苯(20ml)，最后丙酮(2×20ml)。将样品在布氏漏斗上干燥5分钟，然后将固体收集在称过皮重的玻璃小瓶中，并在55℃的真空烘箱中干燥4小时。然后通过ATR-IR和X射线荧光(XRF)分析样品。通过尝试将材料溶解在水中来测试材料作为2％水溶液的溶解度。如果材料不可溶，那么将其加热至85℃数小时。如果材料仍然不可溶，那么向溶液添加乙酸(1当量)并将溶液静置24小时。硅酮部分的成功接枝和键(W)的形成通过ATR-IR光谱通过在≈1760-1530cm^-1处出现的特征νC＝O拉伸得到证实。

根据参考实例D中的工序制备样品，使用下表中所示的组分和量。

表D-1：(所有工作实例)

样品	1	2	3	4	5	6
							使用的硅氧烷：	MD<sub>10</sub>D<sup>*</sup>M	MD<sub>10</sub>D<sup>*</sup>M	MD<sub>10</sub>D<sup>*</sup>M	MD<sub>40</sub>D<sup>*</sup>M	MD<sub>40</sub>D<sup>*</sup>M	MD<sub>40</sub>D<sup>*</sup>M
硅氧烷源	实例2	实例2	实例2	实例3	实例3	实例3
							硅氧烷MW(g/mol)	920.0000	920.0000	920.0000	3304.0000	3304.0000	3304.0000
使用的AE-HEC	实例CN	实例CN	实例CN	实例CN	实例CN	实例CN
							氨基链MW(g/mol)	44.09	44.09	44.09	44.09	44.09	44.09
氨基-DS	0.17	0.17	0.17	0.17	0.17	0.17
							AE-HEC MW(g/mol)	257.58	257.58	257.58	257.58	257.58	257.58
AE-HEC质量(g)	1.50	1.50	1.50	1.50	1.50	1.50
							AE-HEC mmol	5.82	5.82	5.82	5.82	5.82	5.82
AE-HEC当量	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
							AE-HEC e MW(Da)	400k	400k	400k	400k	400k	400k
硅氧烷质量(g)	0.75	1.50	2.25	0.75	1.50	2.25
							反应时间(小时)	24.00	24.00	24.00	24.00	24.00	24.00
反应温度(℃)	70.00	70.00	70.00	70.00	70.00	70.00
							水(g)	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
IPA(g)	4.50	4.50	4.50	4.50	4.50	4.50
							MIBK(g)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
wt％Si	0.99	1.25	1.38	0.57	1.29	1.35

表D-1中的所有样品1-6均可溶于水。

表D-2：

样品	1(比较)	2(比较)	3(工作)	4(工作)
					使用的硅氧烷：	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*
硅氧烷源	实例1	实例1	实例1	实例1
					硅氧烷MW(g/mol)	1002.20	1002.20	1002.20	1002.20
使用的AE-HEC	实例AN	实例AN	实例AN	实例AN
					氨基链MW(g/mol)	44.09	44.09	44.09	44.09
氨基-DS	0.39	0.39	0.39	0.39
					AE-HEC MW(g/mol)	267.20	267.20	267.20	267.20
AE-HEC质量(g)	1.00	1.00	1.00	0.80
					AE-HEC mmol	3.74	3.74	3.74	2.99
AE-HEC当量	1.00	1.00	1.00	1.00
					AE-HEC MW(Da)	400k	400k	400k	400k
硅氧烷质量(g)	1.00	1.00	1.00	2.40
					反应时间(小时)	4.00	24.00	4.00	24.00
温度(℃)	70.00	70.00	70.00	70.00
					水(g)	0.00	0.00	4.50	4.50
IPA(g)	0.00	0.00	0.50	0.50
					MIBK(g)	5.00	5.00	0.00	0.00
wt％Si	0.2	0.3	3.19	1.60

表D-2中的样品1-4可溶于水。表D-2中的样品1和2为比较样品，因为溶剂为MIBK(不是极性质子溶剂)。从以上实例可清楚地看出，使用极性质子溶剂大大增加了硅的并入。

表D-3：(所有工作实例)

样品	1(工作)	2(工作)	3(工作)	4(工作)	5(工作)
						使用的硅氧烷：	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*
硅氧烷源	实例1	实例1	实例1	实例1	实例1
						硅氧烷MW(g/mol)	1002.2000	1002.2000	1002.2000	1002.2000	1002.2000
使用的AE-HEC	实例AN	实例AN	实例AN	实例AN	实例AN
						氨基链MW(g/mol)	44.09	44.09	44.09	44.09	44.09
氨基-DS	0.39	0.39	0.39	0.39	0.39
						AE-HEC MW(g/mol)	267.20	267.20	267.20	267.20	267.20
AE-HEC质量(g)	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
						AE-HEC mmol	3.74	3.74	3.74	3.74	3.74
AE-HEC当量	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
						AE-HEC MW(Da)	400k	400k	400k	400k	400k
硅氧烷质量(g)	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
						反应时间(小时)	24.00	24.00	24.00	24.00	24.00
温度(℃)	70.00	70.00	70.00	70.00	70.00
						水(g)	0.00	0.50	1.50	2.00	2.50
IPA(g)	5.00	4.50	3.50	3.00	2.50
						MIBK(g)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
wt％Si	2.70	5.29	4.94	4.11	3.69

表D-3中的样品1-5可溶于水。

表D-4：其中羟基乙基纤维素不为氨基官能团的实例和比较实例

样品	1(工作)	2(工作)	3(工作)	4(比较)	5(比较)
						使用的硅氧烷：	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*
硅氧烷源	实例1	实例1	实例1	实例1	实例1
						硅氧烷MW(g/mol)	1002.2000	1002.2000	1002.2000	1002.2000	1002.2000
使用的AE-HEC	HEC-AM-103	HEC-AM-103	HEC-AM-103	HEC-AM-103	HEC-AM-103
						氨基链MW(g/mol)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
氨基-DS	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
						AE-HEC MW(g/mol)	250.00	250.00	250.00	250.00	250.00
AE-HEC质量(g)	1.50	1.50	1.50	1.50	1.50
						AE-HEC mmol	6.00	6.00	6.00	6.00	6.00
AE-HEC当量	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
						AE-HEC MW(Da)	400k	400k	400k	400k	400k
硅氧烷质量(g)	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
						反应时间(小时)	4.00	8.00	24.00	4.00	24.00
反应温度(℃)	80.00	80.00	80.00	80.00	80.00
						水(g)	0.50	0.50	0.50	0.00	0.00
IPA(g)	4.50	4.50	4.50	0.00	0.00
						MIBK(g)	0.00	0.00	0.00	5.00	5.00
wt％Si	1.19	0.60	0.59	0	0

HEC-AM-103为来自陶氏化学公司的商品名为CELLOSIZE^TM的市售羟乙基纤维素。表D-4中的样品1-5可溶于水。这些实施例不是用氨基官能羟乙基纤维素制备的。然而，采用极性质子溶剂混合物来促进硅并入仍然具有明显的优势。

表D-5：所有工作实例

样品	1	2	3	4	5	6
							使用的硅氧烷：	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*
硅氧烷源	实例1	实例1	实例1	实例1	实例1	实例1
							硅氧烷MW(g/mol)	1002.2000	1002.2000	1002.2000	1002.2000	1002.2000	1002.2000
使用的AE-HEC	实例BN	实例BN	实例BN	实例BN	实例BN	实例BN
							氨基链MW(g/mol)	44.09	44.09	44.09	44.09	44.09	44.09
氨基-DS	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33
							AE-HEC MW(g/mol)	264.37	264.37	264.37	264.37	264.37	264.37
AE-HEC质量(g)	1.50	1.50	1.50	1.50	1.50	1.50
							AE-HEC mmol	5.67	5.67	5.67	5.67	5.67	5.67
AE-HEC当量	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
							AE-HEC MW(Da)	900k	900k	900k	900k	900k	900k
硅氧烷质量(g)	0.57	0.57	0.57	0.57	0.57	0.57
							反应时间(小时)	24.00	2.00	4.00	8.00	24.00	72.00
温度(℃)	50.00	50.00	50.00	50.00	50.00	50.00
							水(g)	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
IPA(g)	4.50	4.50	4.50	4.50	4.50	4.50
							MIBK(g)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
wt％Si	2.88	3.42	3.38	3.35	2.67	1.94

表D-6：所有比较实例

样品	7	8	9	10	11
						使用的硅氧烷：	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*	M<sup>Bu</sup>D<sub>9</sub>M*
硅氧烷源	实例1	实例1	实例1	实例1	实例1
						硅氧烷MW(g/mol)	1002.2000	1002.2000	1002.2000	1002.2000	1002.2000
使用的AE-HEC	实例BN	实例BN	实例BN	实例BN	实例BN
						氨基链MW(g/mol)	44.09	44.09	44.09	44.09	44.09
氨基-DS	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33
						AE-HEC MW(g/mol)	264.37	264.37	264.37	264.37	264.37
AE-HEC质量(g)	1.50	1.50	1.50	1.50	1.50
						AE-HEC mmol	5.67	5.67	5.67	5.67	5.67
AE-HEC当量	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
						AE-HEC MW(Da)	900k	900k	900k	900k	900k
硅氧烷质量(g)	0.57	0.57	0.57	0.57	0.57
						反应时间(小时)	2.00	4.00	8.00	24.00	72.00
温度(℃)	50.00	50.00	50.00	50.00	50.00
						水(g)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
IPA(g)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
						MIBK(g)	5.00	5.00	5.00	5.00	5.00
wt％Si	0	0	0	0	0

表D-7：所有工作实例

样品	12	13	14	15	16	17
							使用的硅氧烷：	MD<sup>*</sup>M	MD<sup>*</sup>M	MD<sup>*</sup>M	MD<sup>*</sup>M	MD<sup>*</sup>M	MD<sup>*</sup>M
硅氧烷源	实例4	实例4	实例4	实例4	实例4	实例4
							硅氧烷MW(g/mol)	371.7000	371.7000	371.7000	371.7000	371.7000	371.7000
使用的AE-HEC	实例BN	实例BN	实例BN	实例BN	实例BN	实例BN
							氨基链MW(g/mol)	44.09	44.09	44.09	44.09	44.09	44.09
氨基-DS	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33
							AE-HEC MW(g/mol)	264.37	264.37	264.37	264.37	264.37	264.37
AE-HEC质量(g)	1.50	1.50	1.50	1.50	1.50	1.50
							AE-HEC mmol	5.67	5.67	5.67	5.67	5.67	5.67
AE-HEC当量	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
							HEC MW(Da)	900k	900k	900k	900k	900k	900k
硅氧烷质量(g)	0.57	0.57	0.57	1.14	1.14	1.14
							反应时间(小时)	4.00	8.00	24.00	4.00	8.00	24.00
温度(℃)	50.00	50.00	50.00	50.00	50.00	50.00
							水(g)	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
IPA(g)	4.50	4.50	4.50	4.50	4.50	4.50
							MIBK(g)	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
wt％Si	3.16	2.97	2.34	4.80	4.54	3.81

使用Anton Paar MCR 302流变仪在25℃下获得粘度曲线。2°锥角的25mm锥板用来测量几何结构。将溶液装载到测量几何结构上，并且然后在测量温度下平衡3分钟。然后，以指定的剪切速率剪切溶液，监测粘度的变化。一旦粘度达到稳定状态，就确定剪切速率的粘度值。通过将剪切速率从0.01改变到100sec^-1获得粘度曲线。

本发明实例(表D-5，样品3)的2％水溶液(未针对灰分和挥发物进行校正)在6.31s^-1的剪切速率下粘度为10,655mPa.s^-1，而进行相同化学处理但是其中未进行硅并入的比较实例(表D-6样品8)的2％水溶液(未针对灰分和挥发物进行校正)在剪切速率6.31s^-1下的粘度为1,117mPa.s^-1。粘度的巨大差异突出了本发明实例作为流变改性剂以例如用作钻井液的有用性。

未改性的CELLOSIZE^TM HEC AM 103的1.5wt％去离子水溶液和表D-5第6和8项描述的本发明实例的硅聚糖的1.5wt％去离子水溶液用6密耳棒膜施用器分别地下拉在密拉(Mylar)膜上。使膜在室温下干燥过夜。所有溶液均产生透明/透明涂层。使用Kruss DSA100仪器在膜上获取接触角数据。将六滴水分别放在每个膜上，并在时间零和大约200秒时测量。数据报告为6次测量的平均值和标准偏差。测量的精度是使用在95％置信区间的六次测量来的t检验确定的。

上表示出其中用硅氧烷改性多糖的工作实施例提供了形成拒水膜的理想益处。这进一步证明了本发明的硅聚糖作为疏水成膜剂的实用性，其可用于皮肤护理或头发护理领域中的个人护理，其中这类膜的形成导致配制物的持久效果。

已经以说明性方式对本发明进行了描述，并且应理解的是，已经使用的术语在本质上是用于说明而不是限制。显然，鉴于以上教导，本发明的许多修改和变形是可能的。本发明可按不同于具体描述的方式而实施。

Claims

1.一种用于制备硅聚糖的方法，所述方法包含：

(1)在存在质子有机溶剂的情况下使(A)式

的多糖，其中每个A包含独立选择的糖；每个R独立地选自被取代或未被取代的烃基、醚部分、胺部分和H；每个R¹独立地选自被取代或未被取代的烃基和H；每个Z¹为独立选择的醚部分；每个下标o独立地为0或1；下标x为≥0至<1；下标y为0至1，其条件是x+y＝1；并且由下标x和y表示的部分在所述多糖(A)中可能为无规或嵌段形式；和(B)酸酐官能有机硅化合物反应，以得到所述硅聚糖。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：(i)每个部分A中，所述糖为己糖；(ii)每个R¹为H或C₁-C₄烃基；(iii)在由下标y表示的每个部分中，下标o为1；(iv)在其中o为1的每个部分中，所述醚部分Z¹包含具有式-(C_tH_2tO)_u-的醚，其中在由下标u表示的每个部分中，下标t独立地选自2至4，并且下标u为1至50；(v)每个R为H、C₁-C₁₈烃基、聚氧亚烷基或叔氨基；或(vi)(i)至(v)的任何组合。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述多糖(A)包含具有下式的葡萄糖部分：

其中每个R独立地选自被取代或未被取代的烃基、醚部分、胺部分和H；

R⁷选自由NH和O组成的组；并且R¹为独立选择的被取代或未被取代的烃基或H。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述酸酐官能有机硅化合物(B)具有选自由以下组成的组的式：

其中R⁴选自由氢原子和烷基组成的组，R⁵为二价烃基，Y为有机硅部分。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述酸酐官能有机硅化合物(B)具有所述式：[R³ ₃SiO_1/2]_a[R³ ₂SiO_2/2]_b[R³SiO_3/2]_c[SiO_4/2]_d，其中每个R³独立地选自被取代或未被取代的烃基、甲硅烷氧基和酸酐官能团，其条件是至少一个R³包含与酸酐官能团R⁶的键，其中R⁶选自由以下组成的组：

其中R⁴选自由氢原子和烷基组成的组，R⁵为二价烃基，并且下标a、b、c和d各自为使得a+b+c+d＝1的摩尔分数，其条件是a+b+c>0，并且*表示与基团R¹中的碳原子的附接点。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其还包含，在步骤(1)之前制备氨乙基多糖，其通过使(A1)羟基官能多糖和(A2)卤化吖丙啶鎓化合物反应以得到所述氨乙基多糖，和使用所述氨乙基多糖作为步骤(1)中的组分(A)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述卤化吖丙啶鎓化合物(A2)具有通式：

其中^-X为氯离子或溴离子。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述多糖(A)和所述酸酐官能有机硅化合物(B)在存在所述质子有机溶剂和水的情况下反应。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中使所述多糖(A)和所述酸酐官能有机硅化合物(B)反应形成包含所述硅聚糖的反应产物；并且其中方法还包含(2)从所述反应产物分离所述硅聚糖。

10.一种硅聚糖，其根据权利要求1至9中任一项所述制备。

11.根据权利要求10所述的硅聚糖，其中所述硅聚糖具有式：

其中每个A包含独立选择的糖部分；每个W独立地选自由以下组成的组：酯部分、酰胺部分和酰亚胺部分；每个Y包含独立选择的有机硅部分；每个R独立地选自被取代或未被取代的烃基、醚部分、胺部分和H；每个R¹独立地选自被取代或未被取代的烃基和H；每个Z为独立选择的醚部分；每个下标o独立地为0或1；下标x和y各自独立地为≥0至<1；下标z为>0至1，其条件是x+y+z＝1；并且由下标x、y和z表示的部分在所述硅聚糖中可能为无规或嵌段形式。

12.根据权利要求11所述的硅聚糖，其中：(i)每个糖部分A为己糖；(ii)每个R¹为H或C₁-C₄烃基；(iii)在由下标y表示的每个部分中，下标o为1；(iv)在由下标z表示的每个部分中，下标o为1；(v)在其中o为1的每个部分中，所述醚部分Z包含具有式-(C_tH_2tO)_u-的醚，其中在由下标u表示的每个部分中，下标t独立地选自2至4，并且下标u为1至50；(v)每个R为H、C₁-C₁₈烃基、聚氧亚烷基或叔氨基；或(vi)(i)至(v)的任何组合。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的硅聚糖，其中每个糖部分A为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素或其组合的组分并且共同形成羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素或其组合。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的硅聚糖，其中每个连接部分W独立地选自由以下组成的组：

其中R⁴选自由氢原子和烷基组成的组，R⁵为二价烃基，R⁷为NH或O，**表示与碳原子的附接点，并且*表示与有机硅部分Y的附接点。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的硅聚糖，其中每个有机硅部分Y独立地选自甲硅烷基部分和有机聚硅氧烷。

16.根据权利要求15所述的硅聚糖，其中至少一个有机硅部分Y为甲硅烷基部分；并且其中所述甲硅烷基部分具有式：

其中每个R²独立地选自被取代或未被取代的烃基、甲硅烷氧基、甲硅烷基、H和环氧烷基团。

17.根据权利要求15所述的硅聚糖，其中至少一个有机硅部分Y为所述有机聚硅氧烷；并且其中所述有机聚硅氧烷具有式：[R³ ₃SiO_1/2]_a[R³ ₂SiO_2/2]_b[R³SiO_3/2]_c[SiO_4/2]_d，其中每个R³独立地选自被取代或未被取代的烃基和甲硅烷氧基，其条件是至少一个R³为与所述连接部分W的键；并且下标a、b、c和d各自为使得a+b+c+d＝1的摩尔分数，其条件是a+b+c>0。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的硅聚糖，其中所述硅聚糖的聚合度为10至10,000，替代地100至8000，替代地250至6000，替代地600至6000，并且替代地400至3600。