CN1301270C

CN1301270C - 羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物及其制备方法

Info

Publication number: CN1301270C
Application number: CNB2005100461390A
Authority: CN
Inventors: 李鹏程; 郭占勇; 刘松; 邢荣娥; 于华华; 王丕波; 李翠萍; 陈晓琳
Original assignee: Institute of Oceanology of CAS
Current assignee: Institute of Oceanology of CAS
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: CN1687142A

Abstract

本发明涉及一类新的壳聚糖衍生物，具体为羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物及其制备方法。所述羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物是式(1)化合物：羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物中的R₂为Cl或NO₂，n为62-4347。其制备方法是用不同分子量的壳聚糖与氯乙酸反应所得的产物——羧甲基壳聚糖，再与取代水杨醛反应，得到不同分子量壳聚糖的衍生物，此类衍生物的水溶性好，且具有较好的抑菌活性。本发明可用于医药或农业等领域。

Description

羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新的羧甲基壳聚糖希夫碱化合物及其制备方法，具体讲是采用羧甲基壳聚糖与取代水杨醛反应，制备具有杀菌抑菌生物活性的有机分子化合物。本发明属于海洋化工工程技术领域。

背景技术

农药创制是一项高技术、高投资、高风险的工程，目前每开发一种新品种大约需要5-8年时间，耗资1-2亿美元，筛选10万个左右的化合物，而且，随着环境问题的要求，这些数字还要增大。目前有能力独立开发新品种只有安万特、拜耳、孟山都等国际大农药公司。如何研究开发我国的新农药，是在随着加入WTO和知识产权保护日趋完善的情况下面临的严峻问题。

针对国际杀菌剂市场的实际情况和研究的方向，各类杀菌剂的活性及出现的情况。同时根据我们的技术实力和经济实力，与国外公司合作或采取“me-too化学”被认为是有效的创制途径。即在现在已有的杀菌剂基础上，用亚结构连接的思想或生物等排理论对现已有的具有杀菌作用的基团进行衍生化修饰，开发出具有更好杀菌活性和更容易降解的二次先导化合物。这种创制途径目标明确，省力省钱，而且成功的机会较多。

壳聚糖是一种广泛存在于自然界中的可再生、无毒副作用，生物相容性和降解性良好的天然氨基多糖，其自身及其衍生物具有许多独特的生理、药理功能性质，被广泛应用于医药、食品、农业、日化、环保等多种行业领域中。壳聚糖本身特殊的结构和性质，具有杀菌、抑菌活性，以及无毒、无污染的特性，可以作为修饰的对象以期开发出二次先导化合物。壳聚糖分子上的活泼基团——羟基和氨基，可以作为修饰时的作用基团。取代苯环在现有农药杀菌剂中有着广泛的应用，具有很好的杀菌效果，壳聚糖的C₂位有一游离的氨基，可以与醛基进行反应，接入具有不同活性的基团，是壳聚糖在农业上应用的一个新颖方向。

羧甲基壳聚糖具有好的水溶性和较好的抑菌活性，但是很少有对羧甲基壳聚糖进行进一步修饰的产品，羧甲基壳聚糖的取代基接入壳聚糖的羟基和氨基，但是氨基的取代度只有0.1-0.2，对于脱乙酰度较高的壳聚糖来讲，还有大量的氨基可以参加反应，所以，对羧甲基壳聚糖进行进一步的修饰，具有很大的开发前景。针对壳聚糖和羧甲基壳聚糖的杀菌抑菌活性，在羧甲基壳聚糖仍未参加反应的羟基和氨基进行修饰，接入具有杀菌活性的基团，有望得到更高活性的壳聚糖衍生物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物及其制备方法，就是利用羧甲基壳聚糖的氨基，通过形成希夫碱接入含有取代基团的水杨醛，能够改善壳聚糖本身希夫碱不溶于水的缺点，同时增强壳聚糖的生物活性，得到相互增效的壳聚糖衍生物。本发明使壳聚糖的应用具有更广阔的产业化前景。

为实现本发明的目的所采取的技术措施如下：

本发明涉及的羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物是式(1)化合物。其化学一般式为：

其中R₂为Cl或NO₂，n为62-4347。

本发明羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物的制备方法为：

羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物是由羧甲基壳聚糖与取代水杨醛反应而制得，通过索氏提取器纯化，反应的壳聚糖氨基基团占壳聚糖全部氨基总量的30.3-63.5％。本发明中，参加反应的基团为壳聚糖的氨基和取代水杨醛，如上述化学式所示的单元可以是连续的，也可以是不连续的，所占比例为壳聚糖分子的30.3-63.5％。

本发明产物的制备可以采用如下路线：在搅拌下，把羧甲基壳聚糖加入到80-100％的乙醇中，然后与取代水杨醛混合，在80℃水浴中回流6-10小时，反应结束后过滤，所得沉淀用无水乙醇在索氏提取器中萃取24-72小时，真空下冷冻干燥，得到羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物。

本发明涉及的壳聚糖分子量在1-70万之间，脱乙酰度为65-100％。

本发明中，羧甲基壳聚糖与取代水杨醛不同浓度的乙醇中进行反应，所用乙醇体积(V)为羧甲基壳聚糖重量(W)的20-40倍，反应为非均相，在不停地搅拌下进行。

本发明中，羧甲基壳聚糖与所用取代水杨醛的摩尔比为1∶3-1∶5，制得到产物为淡黄色粉末。

本发明的羧甲基壳聚糖希夫碱化合物可以用一般的化学分析手段进行表征。例如，红外光谱、紫外光谱等。

本发明涉及的乙醇体积浓度为80-100％。

本发明的特点在于：

1、本发明用不同分子量的壳聚糖与氯乙酸反应所得的产物——羧甲基壳聚糖，再与取代水杨醛反应，得到不同分子量壳聚糖的衍生物，羧甲基壳聚糖分子与接入的取代水杨醛有效结合在一起，相互作用可产生协同增效作用，增强各自特有的生物活性，此类衍生物的水溶性好，具有很好的抗菌抑菌作用。

2、本发明羧甲基壳聚糖具有良好的水溶性克服了壳聚糖溶解性差的缺点，扩大了其应用领域，在医药和农业等领域有广泛的应用。

附图说明

本发明的实施例结合附图进一步说明如下，本发明的保护范围不仅局限于以下实施例中。

图1为壳聚糖原料的红外谱图；其特征红外(cm^-1)：3424.36；2918.24；1659.74；1595.73；1422.61；1381.62；1156.00；1090.33；895.03；660.87。

图2为羧甲基壳聚糖的红外谱图；其特征红外(cm^-1)：3408.40；2922.13；1600.57；1416.06；1323.02；1089.24；608.15。

图3为2-(2-羟基-5-硝基-苯亚胺基)-6-羧甲基壳聚糖的红外谱图；其特征红外(cm^-1)：3444.76；2923.16；1660.13；1542.44；1508.40；1084.67；667.05。

图4为2-(2-羟基-5-氯-苯亚胺基)-6-羧甲基壳聚糖的红外谱图；其特征红外(cm^-1)：3416.45；2878.52；1642.09；1557.97；1408.82；1311.52；1138.40；625.32。

具体实施方式

实施例1

3g高分子羧甲基壳聚糖(Mw＝7.0×10⁵)加入100ml 95％的乙醇中，与10ml5-硝基水杨醛混合，80℃下回流6小时后过滤，产物乙醇洗后，用无水乙醇在索氏萃取器中萃取24小时，真空冷冻干燥，即得到高分子量的2-(2-羟基-5-硝基-苯亚胺基)-6-羧甲基壳聚糖。

实施例2

3g低分子羧甲基壳聚糖(Mw＝1.0×10⁴)加入100ml 95％的乙醇中，与10ml5-硝基水杨醛混合，80℃下回流10小时后过滤，产物乙醇洗后，用无水乙醇在索氏萃取器中萃取24小时，真空冷冻干燥，即得到低分子量的2-(2-羟基-5-硝基-苯亚胺基)-6-羧甲基壳聚糖。

该化合物用红外光谱鉴定，如图3所示，3444.76cm^-1左右为O-H、N-H的伸缩振动峰，2923.16cm^-1左右为C-H的伸缩振动峰，在1660.13cm^-1处的吸收明显强于壳聚糖的羰基，为亚胺基的吸收峰，1508.40cm^-1和1542.44cm^-1处为苯环的吸收和硝基的吸收峰，证明引入了苯基和希夫碱的形成。该衍生物易溶于水和弱碱性溶液，不溶于酸性溶液，具备羧甲基壳聚糖的特性。为羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物。

实施例3

3g高分子羧甲基壳聚糖(Mw＝7.0×10⁵)加入100ml 80％的乙醇中，与17ml5-氯水杨醛混合，80℃下回流6小时后过滤，产物乙醇洗后，用无水乙醇在索氏萃取器中萃取72小时，真空冷冻干燥，即得到高分子量的2-(2-羟基-5-氯-苯亚胺基)-6-羧甲基壳聚糖。

实施例4

3g低分子羧甲基壳聚糖(Mw＝1.0×10⁴)加入100ml无水乙醇中，与17ml 5-氯水杨醛混合，80℃下回流10小时后过滤，产物乙醇洗后，用无水乙醇在索氏萃取器中萃取72小时，真空冷冻干燥，即得到低分子量的2-(2-羟基-5-氯-苯亚胺基)-6-羧甲基壳聚糖。

该化合物的红外光谱如图4所示，3416.45cm^-1左右为O-H、N-H的伸缩振动峰，2878.52cm^-1左右为C-H的伸缩振动峰，波长1642.09cm^-1处为亚胺基吸收峰，1557.91cm^-1为苯环的骨架震动，证明引入了苯亚胺基。图4中2359.84cm^-1处的吸收峰为二氧化碳的吸收。该衍生物易溶于水和弱碱性溶液，不溶于酸性溶液，具备羧甲基壳聚糖的特性。为羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物。

Claims

1、一种羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物，其特征在于羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物是式(1)化合物：

式(1)

羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物中的R₂为Cl或NO₂，n为62-4347。

2、按照权利要求1所述的羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物的制备方法，其特征在于：它是由羧甲基壳聚糖与取代水杨醛反应而制得，通过索氏提取器纯化，反应的壳聚糖氨基基团占壳聚糖全部氨基总量的30.3-63.5％，所述取代水杨醛为5-硝基水杨醛或5-氯水杨醛；具体步骤如下：

在搅拌下，把羧甲基壳聚糖加入乙醇中，然后与取代水杨醛混合，羧甲基壳聚糖与取代水杨醛摩尔比为1∶(3-5)，在80℃水浴中回流6-10小时，反应结束后过滤，所得沉淀用无水乙醇在索氏提取器中萃取24-72小时，真空下冷冻干燥，得到羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物。

3、按照权利要求2所述的羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物的制备方法，其特征在于：壳聚糖分子量在1万-70万之间，脱乙酰度为65-100％。

4、按照权利要求2所述的羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物的制备方法，其特征在于：羧甲基壳聚糖与取代水杨醛于不同浓度的乙醇中进行反应，所用乙醇体积V为羧甲基壳聚糖重量W的20-40倍，反应为非均相，在不停地搅拌下进行；所述乙醇体积浓度为80-100％。