RU2417088C1 - Method for producing low-molecular chitosan - Google Patents

Method for producing low-molecular chitosan Download PDF

Info

Publication number
RU2417088C1
RU2417088C1 RU2010106746/15A RU2010106746A RU2417088C1 RU 2417088 C1 RU2417088 C1 RU 2417088C1 RU 2010106746/15 A RU2010106746/15 A RU 2010106746/15A RU 2010106746 A RU2010106746 A RU 2010106746A RU 2417088 C1 RU2417088 C1 RU 2417088C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chitosan
solution
molecular weight
acetone
added
Prior art date
Application number
RU2010106746/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Иосифович Купреев (RU)
Николай Иосифович Купреев
Дмитрий Владимирович Быковский (RU)
Дмитрий Владимирович Быковский
Вячеслав Алексеевич Кузнецов (RU)
Вячеслав Алексеевич Кузнецов
Шехта Матвалли Эльсайед Елазаб Ваел (RU)
Шехта Матвалли Эльсайед Елазаб Ваел
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ФАРМХИМ" (ООО "ФАРМХИМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ФАРМХИМ" (ООО "ФАРМХИМ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ФАРМХИМ" (ООО "ФАРМХИМ")
Priority to RU2010106746/15A priority Critical patent/RU2417088C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2417088C1 publication Critical patent/RU2417088C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Abstract

FIELD: medicine, pharmaceutics. ^ SUBSTANCE: invention refers to producing chitin and its derivatives, namely to methods for producing low-molecular chitosan. Low-molecular chitosan is produced by dissolving high-molecular chitosan in 1% aqua acetic acid. It is added with hydrogen peroxide in amount 0.5-1.5 wt % to total solution in the presence of catalytic amounts of manganese oxide (IV). The solution is kept at temperature 18-50C for 30 min. Upon completing reaction time, it is added with an aqueous solution of ammonia, with reducing pH of the reaction mixture to 6.9-7.0. After setting of sediment, acetone is added, and the solution is kept for 2 hours. The sediment is filtered, washed with distilled water and acetone, dried. ^ EFFECT: use of the method provides producing the end-product with a smaller degree of polydispersity and composition heterogeneity. ^ 2 dwg, 2 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области получения хитина и его производных, а именно к способам получения низкомолекулярного хитозана.The invention relates to the field of production of chitin and its derivatives, and in particular to methods for producing low molecular weight chitosan.

С целью получения гомологов с заданной степенью полимеризации используют различные способы физической или химической деструкции исходных высокомолекулярных гликанов. К первой группе способов относится деструкция под действием различных видов излучения высокой энергии. Изучена кинетика фрагментации хитозана под действием импульсов лазерного излучения; применены методы вискозиметрии и ВЭЖХ. Выход разрывов полимерных цепей возрастает с ростом ММ хитозана (фрагментация крупных молекул). Полидисперсность образующегося полимерного материала возрастает с увеличением длительности облучения. Насыщение растворов кислородом мало влияет на выход разрывов. Фрагментация хитозана определяется процессами фотопоглощения при минимальном влияния окисления (Патент РФ №2263681, МПК7 С08В 37/08, 2005).In order to obtain homologues with a given degree of polymerization, various methods of physical or chemical destruction of the starting high molecular weight glycans are used. The first group of methods includes destruction under the influence of various types of high energy radiation. The kinetics of chitosan fragmentation under the influence of laser radiation pulses was studied; applied methods of viscometry and HPLC. The yield of polymer chain breaks increases with the growth of MM of chitosan (fragmentation of large molecules). The polydispersity of the resulting polymer material increases with increasing exposure time. Saturation of solutions with oxygen has little effect on the yield of breaks. Chitosan fragmentation is determined by photoabsorption processes with minimal oxidation effects (RF Patent No. 2263681, IPC 7 C08B 37/08, 2005).

Основной недостаток этих методов заключается в протекании побочных реакций окисления, декарбоксилирования, сопровождающихся дезаминированием, деструкцией пиранозных циклов структуры звеньев полимера. Деструкция гликозидных центров в кислой среде имеет также ряд недостатков, таких как сложность управления процессом, очистки образующихся низкомолекулярных полимергомологов.The main disadvantage of these methods is the occurrence of side reactions of oxidation, decarboxylation, accompanied by deamination, destruction of the pyranose cycles of the structure of the polymer units. The destruction of glycosidic centers in an acidic medium also has a number of disadvantages, such as the difficulty of controlling the process and purification of the resulting low molecular weight polymer homologues.

Разработан способ получения водорастворимых гомологов хитозана, который включает обработку хитозана в кислых средах. В качестве кислой среды используют паровую дисперсию вода - кислота. Применяют пары водного раствора одноосновной кислоты, в качестве последней применяли HCl, НСООН, СН3СООН (Гизатулина Г.А. Деполимеризация хитина и хитозана при кислотном гидролизе/ Г.А.Гизатулина, В.Ю.Новиков, И.Н.Коновалова // Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана: Материалы Восьмой Международной конференции. // Казань, 12-17 июня 2006 г. - С.27).A method has been developed for the preparation of water-soluble chitosan homologs, which involves the treatment of chitosan in acidic media. As an acidic medium, a water-acid vapor dispersion is used. A pair of an aqueous solution of monobasic acid is used, the last used is HCl, HCOOH, CH 3 COOH (Gizatulina G.A. Depolymerization of chitin and chitosan during acid hydrolysis / G.A. Gizatulin, V.Yu. Novikov, I.N. / Current Prospects in the Study of Chitin and Chitosan: Materials of the Eighth International Conference. // Kazan, June 12-17, 2006 - P.27).

Кислотная деполимеризация зависит от начальной степени деацетилирования хитина. Рост степени деацетилирования приводит к увеличению количества деацетилированных олигомеров, значительно более устойчивых в кислой среде, чем ацетилированные продукты; выход мономеров при этом снижается (ВЭЖХ продуктов гидролиза хитина и хитозана). Концентрация кислоты оказывает сильное действие на скорость гидролиза. Отмечено резкое падение ММ при рН 5 в сравнении с рН 7 (продолжительность гидролиза 30 мин) (Выделение и очистка высокоактивных фракций низкомолекулярного хитозана /П.А.Кузнецов и др. // Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов: Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых. // Щелково, 5-6 октября 2004 г. - С.124-128).Acid depolymerization depends on the initial degree of chitin deacetylation. An increase in the degree of deacetylation leads to an increase in the number of deacetylated oligomers significantly more stable in an acidic environment than acetylated products; the monomer yield decreases (HPLC of the products of chitin and chitosan hydrolysis). The concentration of acid has a strong effect on the rate of hydrolysis. A sharp drop in MM was observed at pH 5 in comparison with pH 7 (hydrolysis duration 30 min) (Isolation and purification of highly active fractions of low molecular weight chitosan / P.A. Kuznetsov et al. // Scientific fundamentals of the production of veterinary biological preparations: Materials of the International Scientific and Practical Conference young scientists. // Schelkovo, October 5-6, 2004 - P.124-128).

Достаточное распространение получил также способ ферментативного гидролиза хитозанов с использованием специфических хитинолитических ферментов, действие которых селективно направлено на деструкцию β-1,4 межзвеньевой связи. Этому способу свойственна сложность управления процесса, кроме того, образующиеся гомологи, предназначенные в качестве сырья фармако-химической технологии, требуют особых приемов для очистки от использованных биокатализаторов (Разделение хитоолигосахаридов методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и тонкослойной хроматографии / Fang Zi a.o. // Period. Ocean Univ. - 2005. - V.35, N 1. - P.113-115; Xia Wen-Shui. Успехи в области исследования и получения хитоолигосахаридов / Xia Wen-Shui, Wei Xin-Lja // J. Appl. Chem. - 2004. - V. 21, N 4. - P.332-337; Tsaih Min Lamg. Влияние удаления мелких фрагментов с помощью ультрафильтрации при ультразвуковой обработке на кинетику хитозана/ Tsaih Min Lamg, Tseng Lan Zang, Chen Rong Huei // Polim. Degrad. and Stab. - 2004. - V.86, N 1. -P. 25-32; патент РФ №2073016, МПК С08В 37/08, 1997).The method of enzymatic hydrolysis of chitosans using specific chitinolytic enzymes, the action of which is selectively directed to the destruction of β-1,4 interblock bonds, has also gained sufficient popularity. This method is characterized by the complexity of the process control, in addition, the resulting homologs intended as raw materials of pharmacochemical technology require special techniques for purification of used biocatalysts (Separation of chitooligosaccharides by high performance liquid chromatography and thin layer chromatography / Fang Zi ao // Period. Ocean Univ . - 2005. - V.35, N 1. - P.113-115; Xia Wen-Shui. Advances in the Research and Production of Chitooligosaccharides / Xia Wen-Shui, Wei Xin-Lja // J. Appl. Chem. - 2004. - V. 21, N 4. - P.332-337; Tsaih Min Lamg. Effect of the removal of small fragments using ultrafiltration during ultrasonic processing on the kinetics of chitosan / Tsaih Min Lamg, Tseng Lan Zang, Chen Rong Huei // Polim. Degrad. and Stab. - 2004. - V.86, N 1. -P. 25-32; RF patent No. 2073016, IPC С08В 37/08, 1997).

Известен способ получения низкомолекулярного хитозана, растворимого в щелочных условиях, по которому хитозан растворяют в водном растворе кислоты с последующим добавлением к полученному раствору хитозана раствора щелочи, рН 7,0-8,0, после чего выпавший в осадок хитозан удаляют из раствора, а низкомолекулярный хитозан остается в растворе или лиофильно высушивается (заявка РФ №2008113410, С08В 37/08, 2009).A known method of producing low molecular weight chitosan, soluble in alkaline conditions, according to which chitosan is dissolved in an aqueous acid solution, followed by the addition of an alkali solution to the resulting chitosan solution, pH 7.0-8.0, after which precipitated chitosan is removed from the solution, and low molecular weight chitosan remains in solution or freeze-dried (RF application No. 2008113410, СВВ 37/08, 2009).

Известен способ получения низкомолекулярного хитозана кислотным гидролизом хитозана с помощью азотистой кислоты (Allan G.G., Ryan C.A. // Carbohydr. Res. 1995. V.277. N2. - P.257-272).A known method of producing low molecular weight chitosan by acid hydrolysis of chitosan using nitrous acid (Allan G.G., Ryan C.A. // Carbohydr. Res. 1995. V.277. N2. - P.257-272).

Однако в этом случае трудно получить целевой продукт с молекулярной массой ниже 20 кДа и процесс сопровождается частичным дезаминированием полисахарида и соответственно приводит к изменению его свойств.However, in this case, it is difficult to obtain the target product with a molecular weight below 20 kDa and the process is accompanied by partial deamination of the polysaccharide and, accordingly, leads to a change in its properties.

Известен способ получения низкомолекулярного хитозана путем обработки водной суспензии 3 мас.% свежеосажденного хитозана при рН 6,9-7,5 перекисью водорода (пероксидом водорода), 0,1 мас.%, при 85°С в течение 32 мин, после фильтрации и трехкратной промывки активизируют в реакторе с дисковой мешалкой (патент РФ №2144040, МПК С08В 37/08, А61К 31/722, 1998).A known method of producing low molecular weight chitosan by treating an aqueous suspension of 3 wt.% Freshly precipitated chitosan at pH 6.9-7.5 with hydrogen peroxide (hydrogen peroxide), 0.1 wt.%, At 85 ° C for 32 min, after filtration and triple washing is activated in a reactor with a disk stirrer (RF patent No. 2144040, IPC С08В 37/08, А61К 31/722, 1998).

Известен способ получения хитозана с СД 80-85% и требуемой величиной ММ путем обработки водной суспензии хитозана с исходной ММ 300-600 кДа перекисью водорода и способ получения деструктурированного хитозана ММ 80 кДа, СД 68-72% из свежепереосажденного хитозана (патент РФ №2215749, МПК С08В 37/08, А61К 31/722, 2003). К 5,5 мас.% суспензии, загруженной в эмалированный или стеклянный реактор и разбавленной деминерализованной водой до концентрации 3 мас.%, нагретой до температуре не выше 80°С, добавляют перекись водорода в расчете 0,15 мас.% от общего веса суспензии и при интенсивном перемешивании выдерживают в течение 25 мин, затем фильтруют, промывая холодной деминерализованной водой, и отжимают.A known method of producing chitosan with an 80-85% DM and the desired MM value by treating an aqueous suspension of chitosan with an initial MM of 300-600 kDa with hydrogen peroxide and a method for producing a degraded chitosan MM of 80 kDa, 68-72% DM from freshly precipitated chitosan (RF patent No. 2215749 , IPC С08В 37/08, А61К 31/722, 2003). To 5.5 wt.% The suspension, loaded into an enameled or glass reactor and diluted with demineralized water to a concentration of 3 wt.%, Heated to a temperature not exceeding 80 ° C, add hydrogen peroxide in the calculation of 0.15 wt.% Of the total weight of the suspension and with vigorous stirring, incubated for 25 minutes, then filtered, rinsing with cold demineralized water, and squeezed.

Данные способы получения низкомолекулярного хитозана реализуются в гетерогенных условиях, т.е. в условиях присутствия взвешенных частиц в растворе.These methods of producing low molecular weight chitosan are implemented under heterogeneous conditions, i.e. in the presence of suspended particles in solution.

Технический результат заключается в проведении процесса получения низкомолекулярного хитозана в гомогенных условиях, т.е. в условиях отсутствия взвешенных частиц в растворе, что обеспечивает меньшую степень полидесперсности и композиционной неоднородности конечного продукта.The technical result consists in carrying out the process of producing low molecular weight chitosan under homogeneous conditions, i.e. in the absence of suspended particles in solution, which provides a lower degree of polydispersity and compositional heterogeneity of the final product.

Технический результат достигается тем, что способ получения низкомолекулярного хитозана включает приготовление раствора высокомолекулярного хитозана в 1% водной уксусной кислоте, прибавление к нему раствора перекиси водорода в количестве 0,5-1,5 мас.% к общей массе раствора в присутствии каталитических количеств оксида марганца (IV), выдерживание при температуре 18-50°С в течение 30 мин, добавление по окончании времени реакции водного раствора аммиака, доводя рН реакционной смеси до 6,9-7,0, после выпадения осадка в реакционную массу прибавляют ацетон и выдерживают в течение 2 часов, осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и ацетоном, сушат.The technical result is achieved in that the method of producing low molecular weight chitosan involves preparing a solution of high molecular weight chitosan in 1% aqueous acetic acid, adding a solution of hydrogen peroxide in an amount of 0.5-1.5 wt.% To the total weight of the solution in the presence of catalytic amounts of manganese oxide (IV), keeping at a temperature of 18-50 ° C for 30 minutes, adding at the end of the reaction time an aqueous solution of ammonia, adjusting the pH of the reaction mixture to 6.9-7.0, and after precipitation, a cetone and incubated for 2 hours, the precipitate is filtered off, washed with distilled water and acetone, dried.

Изучена деструкция высокомолекулярного хитозана H2O2 с целью получения полимергомологов со степенью полимеризации от 6 до 1000 аминоглюкозных единиц и сохранением СД более 90%.The destruction of high molecular weight chitosan H 2 O 2 was studied in order to obtain polymer homologs with a degree of polymerization from 6 to 1000 aminoglucose units and preserving diabetes more than 90%.

На фиг.1 представлена зависимость молекулярной массы хитозана от концентрации Н2О2 (концентрация полимера 2 мас.%, 50°С, время реакции 30 мин).Figure 1 shows the dependence of the molecular weight of chitosan on the concentration of H 2 O 2 (polymer concentration 2 wt.%, 50 ° C, reaction time 30 min).

На фиг.2 представлена зависимость молекулярной массы хитозана от температуры (концентрация полимера 2 мас.%, время реакции 30 мин, концентрация H2O2 1,5 мас.%).Figure 2 shows the temperature dependence of the molecular weight of chitosan (polymer concentration of 2 wt.%, Reaction time 30 min, concentration of H 2 O 2 1.5 wt.%).

В таблице 1 приведена зависимость молекулярной массы и выхода низкомолекулярного хитозана от концентрации H2O2 (70°С).Table 1 shows the dependence of the molecular weight and yield of low molecular weight chitosan on the concentration of H 2 O 2 (70 ° C).

В таблице 2 приведена зависимость молекулярной массы хитозана от температуры (концентрация полимера 2 мас.%, время реакции 30 мин).Table 2 shows the temperature dependence of the molecular weight of chitosan (polymer concentration 2 wt.%, Reaction time 30 min).

Важнейшим параметром, определяющим степень деструкции высокомолекулярного хитозана соответственно и молекулярную массу конечного продукта, является концентрация Н2О2 в реакционной среде. Исследования проводились при постоянной температуре 50°С. Из фиг.1 видно, что с увеличением концентрации пероксида водорода молекулярная масса снижается. Однако по мере повышения концентрации H2O2 происходит увеличение степени дисперсности целевого продукта, о чем свидетельствует расширение величин молекулярных масс полимеров в серии параллельно выполненных при одинаковых условиях опытов.The most important parameter determining the degree of destruction of high molecular weight chitosan, respectively, and the molecular weight of the final product, is the concentration of H 2 O 2 in the reaction medium. Studies were carried out at a constant temperature of 50 ° C. From figure 1 it is seen that with increasing concentration of hydrogen peroxide, the molecular weight decreases. However, as the concentration of H 2 O 2 increases, the degree of dispersion of the target product increases, as evidenced by the expansion of the molecular weights of the polymers in a series of experiments carried out simultaneously under the same conditions.

Изучение влияния температуры на глубину протекания деструции исследовали в интервале 20-70°С. Установлено, что более перспективным параметром, позволяющим в большей степени регулировать молекулярную массу образующихся полимергомологов, является температура. Как видно из фиг. 2, с ростом температуры при постоянстве остальных параметров реакции, молекулярная масса снижается. Причем величина молекулярной массы полимеров, полученных в серии параллельных опытов, изменяется в пределах 5-10%, что соответствует ошибке эксперимента.The study of the effect of temperature on the depth of the destruction was investigated in the range of 20-70 ° C. It has been established that temperature is a more promising parameter that allows more control over the molecular weight of the resulting polymer homologues. As can be seen from FIG. 2, with increasing temperature with the constancy of the remaining reaction parameters, the molecular weight decreases. Moreover, the molecular weight of the polymers obtained in a series of parallel experiments varies between 5-10%, which corresponds to the experimental error.

Использование каталитических количеств оксида марганца (IV) позволяет существенно ускорить процесс окислительной деструкции β-1-4 гликозидных связей макромолекул хитозана за счет того, что в его присутствии активно идет разложение перекиси водорода и, как следствие, атомарный кислород, выделяющийся в процессе, обеспечивает более глубокую деструкцию при более низких температурах. Установлено, что в присутствии каталических количеств оксида марганца (IV) удается при температуре 18°С получать низкомолекулярные гомологи хитозана заданной молекулярной массы при прочих равных условиях, не используя нагревание до более высоких температур.The use of catalytic amounts of manganese (IV) oxide can significantly accelerate the process of oxidative destruction of β-1-4 glycosidic bonds of chitosan macromolecules due to the fact that in its presence there is an active decomposition of hydrogen peroxide and, as a result, atomic oxygen released in the process provides more deep degradation at lower temperatures. It was established that in the presence of catalytic amounts of manganese (IV) oxide, it is possible at a temperature of 18 ° C to obtain low molecular weight homologs of chitosan of a given molecular weight, all other things being equal, without using heating to higher temperatures.

Наиболее надежным и удобным методом остановки процесса деполимеризации хитозана является физическое удаление H2O2: фазовое разделение, экстракция. Фазовое состояние продуктов гидролиза может быть различным (суспензия или раствор). Этот метод реализуется при получении гомологов хитозана со степенью полимеризации более 30.The most reliable and convenient method of stopping the process of chitosan depolymerization is the physical removal of H 2 O 2 : phase separation, extraction. The phase state of the hydrolysis products may be different (suspension or solution). This method is implemented when obtaining homologues of chitosan with a degree of polymerization of more than 30.

Отличительной особенностью предложенного способа деструкции хитозана является использование водного раствора аммиака, который при окислении его остатками пероксида водорода превращается в экологически безопасный молекулярный азот, а пероксид разлагается до воды и молекулярного кислорода.A distinctive feature of the proposed method for the destruction of chitosan is the use of an aqueous solution of ammonia, which, when oxidized with hydrogen peroxide residues, turns into environmentally friendly molecular nitrogen, and the peroxide decomposes to water and molecular oxygen.

Деструкция высокомолекулярного хитозана.Destruction of high molecular weight chitosan.

Пример 1Example 1

Синтез хитозана с молекулярной массой 30 кДа Synthesis of chitosan with a molecular weight of 30 kDa

В трехгорлую колбу на 5 л, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой, помещают 3 л 1,5 мас.% раствора хитозана в 1% водном растворе уксусной кислоты. Включают перемешивание и выдерживают в течение 10 минут при температуре окружающей среды (50°С). После этого с помощью капельной воронки прибавляют 46 мл 36,4% (0,5 мас.% к массе реакционной смеси) раствора перекиси водорода. Реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут при неизменной температуре (18°С). По окончании в реакционную смесь приливают 120 мл водного раствора аммиака, сопровождающегося выпадением продукта в осадок. Для полного выделения продукта в реакционную смесь при перемешивании добавляют 300 мл ацетона и выдерживают в течение 2 часов. Осадок отфильтровывают через марлю на воронке Бюхнера с использованием водоструйного насоса, осадок промывают 500 мл дистиллированной воды, затем 200 мл ацетона. Осадок переносят в кристаллизатор тонким слоем и сушат в вакуумном сушильном шкафу при температуре 30°С двое суток. Полученный продукт представляет собой спекшуюся твердую массу коричневого цвета.In a 5-liter three-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, and dropping funnel, 3 liters of a 1.5 wt.% Solution of chitosan in a 1% aqueous solution of acetic acid are placed. Stirring is turned on and incubated for 10 minutes at ambient temperature (50 ° C). Then, using a dropping funnel, add 46 ml of 36.4% (0.5 wt.% To the mass of the reaction mixture) hydrogen peroxide solution. The reaction mixture was incubated for 30 minutes at a constant temperature (18 ° C). At the end, 120 ml of an aqueous solution of ammonia is added to the reaction mixture, followed by precipitation of the product. To completely isolate the product, 300 ml of acetone are added to the reaction mixture with stirring and incubated for 2 hours. The precipitate is filtered through cheesecloth on a Buchner funnel using a water jet pump, the precipitate is washed with 500 ml of distilled water, then 200 ml of acetone. The precipitate is transferred to the crystallizer in a thin layer and dried in a vacuum oven at a temperature of 30 ° C for two days. The resulting product is a brown sintered solid.

Пример 2Example 2

Синтез хитозана с молекулярной массой 30 кДа Synthesis of chitosan with a molecular weight of 30 kDa

В трехгорлую колбу на 5 л, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой помещают 3 л 1,5 мас.% раствора хитозана в 1% водном растворе уксусной кислоты. Включают перемешивание и выдерживают в течение 10 минут при температуре окружающей среды (18°С). После этого с помощью капельной воронки прибавляют 46 мл 36,4% (0,5 мас.% к массе реакционной смеси) раствора перекиси водорода. Затем прибавляют 0,0005 г (1,6·10-5 мас.% по отношению к общей массе раствора) оксида марганца (IV). Реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут при неизменной температуре (18-20°С). По окончании в реакционную смесь приливают 120 мл водного раствора аммиака, сопровождающегося выпадением продукта в осадок. Для полного выделения продукта в реакционную смесь при перемешивании добавляют 300 мл ацетона и выдерживают в течение 2 часов. Осадок отфильтровывают через марлю на воронке Бюхнера с использованием водоструйного насоса, осадок промывают 500 мл дистиллированной воды, затем 200 мл ацетона. Осадок переносят в кристаллизатор тонким слоем и сушат в вакуумном сушильном шкафу при температуре 30°С двое суток. Полученный продукт представляет собой спекшуюся твердую массу коричневого цвета.A 3 L three-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, and dropping funnel is used to place 3 L of a 1.5 wt.% Solution of chitosan in a 1% aqueous solution of acetic acid. Mixing is turned on and incubated for 10 minutes at ambient temperature (18 ° C). Then, using a dropping funnel, add 46 ml of 36.4% (0.5 wt.% To the mass of the reaction mixture) hydrogen peroxide solution. Then add 0.0005 g (1.6 · 10 -5 wt.% In relation to the total weight of the solution) manganese (IV) oxide. The reaction mixture was incubated for 30 minutes at a constant temperature (18-20 ° C). At the end, 120 ml of an aqueous solution of ammonia is added to the reaction mixture, followed by precipitation of the product. To completely isolate the product, 300 ml of acetone are added to the reaction mixture with stirring and incubated for 2 hours. The precipitate is filtered through cheesecloth on a Buchner funnel using a water jet pump, the precipitate is washed with 500 ml of distilled water, then 200 ml of acetone. The precipitate is transferred to the crystallizer in a thin layer and dried in a vacuum oven at a temperature of 30 ° C for two days. The resulting product is a brown sintered solid.

Пример 3Example 3

Синтез хитозана с молекулярной массой 9 кДаSynthesis of 9 kDa Chitosan

В трехгорлую колбу на 5 л, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой, помещают 3 л 1,5 мас.% раствора хитозана в 1% водном растворе уксусной кислоты. Включают перемешивание и выдерживают в течение 10 минут при температуре окружающей среды (50°С). После этого с помощью капельной воронки прибавляют 94 мл 36,4% (1,0 мас.% к массе реакционной смеси) раствора перекиси водорода. Реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут при неизменной температуре (18°С). По окончании в реакционную смесь приливают 135 мл водного раствора аммиака, сопровождающегося выпадением продукта в осадок. Для полного выделения продукта в реакционную смесь при перемешивании добавляют 300 мл ацетона и выдерживают в течение 2 часов. Осадок отфильтровывают через марлю на воронке Бюхнера с использованием водоструйного насоса, осадок промывают 500 мл дистиллированной воды, затем 200 мл ацетона. Осадок переносят в кристаллизатор тонким слоем и сушат в вакуумном сушильном шкафу при температуре 30°С двое суток. Полученный продукт представляет собой спекшуюся твердую массу коричневого цвета.In a 5-liter three-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, and dropping funnel, 3 liters of a 1.5 wt.% Solution of chitosan in a 1% aqueous solution of acetic acid are placed. Stirring is turned on and incubated for 10 minutes at ambient temperature (50 ° C). Then, using a dropping funnel, add 94 ml of 36.4% (1.0 wt.% To the mass of the reaction mixture) hydrogen peroxide solution. The reaction mixture was incubated for 30 minutes at a constant temperature (18 ° C). At the end, 135 ml of an aqueous solution of ammonia is added to the reaction mixture, followed by precipitation of the product. To completely isolate the product, 300 ml of acetone are added to the reaction mixture with stirring and incubated for 2 hours. The precipitate is filtered through cheesecloth on a Buchner funnel using a water jet pump, the precipitate is washed with 500 ml of distilled water, then 200 ml of acetone. The precipitate is transferred to the crystallizer in a thin layer and dried in a vacuum oven at a temperature of 30 ° C for two days. The resulting product is a brown sintered solid.

Пример 4Example 4

Синтез хитозана с молекулярной массой 9 кДа Synthesis of 9 kDa Chitosan

В трехгорлую колбу на 5 л, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой помещают 3 л 1,5 мас.% раствора хитозана в 1% водном растворе уксусной кислоты. Включают перемешивание и выдерживают в течение 10 минут при температуре окружающей среды (18°С). После этого с помощью капельной воронки прибавляют 94 мл 36,4% (1,0 мас.% к массе реакционной смеси) раствора перекиси водорода. Затем прибавляют 0,0005 г (1,6·10-5 мас.% по отношению к общей массе раствора) оксида марганца (IV). Реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут при неизменной температуре (18°С). По окончании в реакционную смесь приливают 135 мл водного раствора аммиака, сопровождающегося выпадением продукта в осадок. Для полного выделения продукта в реакционную смесь при перемешивании добавляют 300 мл ацетона и выдерживают в течение 2 часов. Осадок отфильтровывают через марлю на воронке Бюхнера с использованием водоструйного насоса, осадок промывают 500 мл дистиллированной воды, затем 200 мл ацетона. Осадок переносят в кристаллизатор тонким слоем и сушат в вакуумном сушильном шкафу при температуре 30°С двое суток. Полученный продукт представляет собой спекшуюся твердую массу коричневого цвета.A 3 L three-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, and dropping funnel is used to place 3 L of a 1.5 wt.% Solution of chitosan in a 1% aqueous solution of acetic acid. Mixing is turned on and incubated for 10 minutes at ambient temperature (18 ° C). Then, using a dropping funnel, add 94 ml of 36.4% (1.0 wt.% To the mass of the reaction mixture) hydrogen peroxide solution. Then add 0.0005 g (1.6 · 10 -5 wt.% In relation to the total weight of the solution) manganese (IV) oxide. The reaction mixture was incubated for 30 minutes at a constant temperature (18 ° C). At the end, 135 ml of an aqueous solution of ammonia is added to the reaction mixture, followed by precipitation of the product. To completely isolate the product, 300 ml of acetone are added to the reaction mixture with stirring and incubated for 2 hours. The precipitate is filtered through cheesecloth on a Buchner funnel using a water jet pump, the precipitate is washed with 500 ml of distilled water, then 200 ml of acetone. The precipitate is transferred to the crystallizer in a thin layer and dried in a vacuum oven at a temperature of 30 ° C for two days. The resulting product is a brown sintered solid.

Пример 5Example 5

Синтез хитозана с молекулярной массой 3 кДаSynthesis of 3 kDa Chitosan

В четырехгорлую колбу на 5 л, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой, термометром, помещают 3 л 1,5 мас.% раствора хитозана в 1% водном растворе уксусной кислоты. Включают перемешивание и нагревают смесь до температуры 50°С. После этого с помощью капельной воронки прибавляют 130 мл 36,4% (1,5 мас.% к массе реакционной смеси) раствора перекиси водорода. Реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут при температуре 50°С. По окончании в реакционную смесь приливают 150 мл водного раствора аммиака, сопровождающегося выпадением продукта в осадок. Для полного выделения продукта в реакционную смесь при перемешивании добавляют 300 мл ацетона и выдерживают в течение 2 часов. Полученную реакционную массу оставляют на сутки для отстаивания, верхний жидкий слой декантируют. В полученную гелеобразную массу приливают 200 мл ацетона и после перемешивания дают отстояться в течение 5 часов. После выделения твердой массы жидкую фазу отделяют декантацией. Полученный продукт представляет собой густую гелеобразную массу белого цвета.In a 5-liter four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, dropping funnel, thermometer, 3 L of a 1.5 wt.% Solution of chitosan in a 1% aqueous solution of acetic acid is placed. Mixing is turned on and the mixture is heated to a temperature of 50 ° C. After that, 130 ml of 36.4% (1.5 wt.% To the mass of the reaction mixture) hydrogen peroxide solution are added using a dropping funnel. The reaction mixture was incubated for 30 minutes at a temperature of 50 ° C. At the end, 150 ml of an aqueous solution of ammonia is added to the reaction mixture, followed by precipitation of the product. To completely isolate the product, 300 ml of acetone are added to the reaction mixture with stirring and incubated for 2 hours. The resulting reaction mass is left for a day to settle, the upper liquid layer is decanted. 200 ml of acetone are poured into the obtained gel-like mass and, after stirring, is allowed to stand for 5 hours. After separation of the solid mass, the liquid phase is separated by decantation. The resulting product is a thick gel-like mass of white.

Таблица 1Table 1 Способ получения низкомолекулярного хитозанаThe method of obtaining low molecular weight chitosan No. СД хитозана, %Chitosan diabetes,% Конц. Н2O2 в системе, %Conc. H 2 O 2 in the system,% Выход, %Exit, % ММ, кДаMM, kDa 1one 9090 5.75.7 7272 1.01.0 22 9090 5.15.1 7373 1.01.0 33 9090 4.74.7 7878 1.01.0 4four 9090 4.24.2 7878 1.01.0 55 9090 4.14.1 7575 1.21.2 66 9090 2.02.0 8080 1.41.4 77 9090 1.51.5 8181 1.61.6 88 9090 1.31.3 8484 1.71.7 99 9090 1.11.1 8282 1.81.8 1010 9090 1.01.0 7979 2.02.0 11eleven 9090 0.90.9 8484 1.81.8 1212 9090 0.80.8 8585 2.02.0 1313 9090 0.70.7 8181 1.91.9 14fourteen 9090 0.60.6 8686 2.32.3 15fifteen 9090 0.50.5 8585 2.52.5 1616 9090 0.40.4 7777 3.03.0 1717 9090 0.30.3 8383 3.63.6 18eighteen 9090 0.250.25 8585 5.05.0 1919 9090 0.20.2 8787 6.06.0 20twenty 9090 0.150.15 8787 18.018.0 2121 9090 0.10.1 8585 20.020.0 2222 9090 0.050.05 8383 27.027.0

Таблица 2table 2 Способ получения низкомолекулярного хитозанаThe method of obtaining low molecular weight chitosan No. СД хитозана, %Chitosan diabetes,% Конц. Н2O2 в системе, %Conc. H 2 O 2 in the system,% Выход, %Exit, % ММ, кДаMM, kDa 1one 9090 5.75.7 7272 1.01.0 22 9090 5.15.1 7373 1.01.0 33 9090 4.74.7 7878 1.01.0 4four 9090 4.24.2 7878 1.01.0 55 9090 4.14.1 7575 1.21.2 66 9090 2.02.0 8080 1.41.4 77 9090 1.51.5 8181 1.61.6 88 9090 1.31.3 8484 1.71.7 99 9090 1.11.1 8282 1.81.8 1010 9090 1.01.0 7979 2.02.0 11eleven 9090 0.90.9 8484 1.81.8 1212 9090 0.80.8 8585 2.02.0 1313 9090 0.70.7 8181 1.91.9 14fourteen 9090 0.60.6 8686 2.32.3 15fifteen 9090 0.50.5 8585 2.52.5 1616 9090 0.40.4 7777 3.03.0 1717 9090 0.30.3 8383 3.63.6 18eighteen 9090 0.250.25 8585 5.05.0 1919 9090 0.20.2 8787 6.06.0 20twenty 9090 0.150.15 8787 18.018.0 2121 9090 0.10.1 8585 20.020.0 2222 9090 0.050.05 8383 27.027.0

Claims (1)

Способ получения низкомолекулярного хитозана, включающий приготовление раствора высокомолекулярного хитозана в 1%-ной водной уксусной кислоте, прибавление к нему раствора пероксида водорода в количестве 0,5-1,5 мас.% к общей массе раствора в присутствии каталитических количеств оксида марганца (IV), выдерживание при температуре 18-50°С в течение 30 мин, добавление по окончании времени реакции водного раствора аммиака, доводя рН реакционной смеси до 6,9-7,0, после выпадения осадка в реакционную массу прибавляют ацетон и выдерживают в течение 2 ч, осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и ацетоном, сушат. A method of producing low molecular weight chitosan, comprising preparing a solution of high molecular weight chitosan in 1% aqueous acetic acid, adding to it a solution of hydrogen peroxide in an amount of 0.5-1.5 wt.% To the total weight of the solution in the presence of catalytic amounts of manganese (IV) oxide keeping at a temperature of 18-50 ° C for 30 minutes, adding at the end of the reaction time an aqueous solution of ammonia, bringing the pH of the reaction mixture to 6.9-7.0, after precipitation, acetone is added to the reaction mass and kept for 2 hours , os docking filtered, washed with distilled water and acetone and dried.
RU2010106746/15A 2010-02-24 2010-02-24 Method for producing low-molecular chitosan RU2417088C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010106746/15A RU2417088C1 (en) 2010-02-24 2010-02-24 Method for producing low-molecular chitosan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010106746/15A RU2417088C1 (en) 2010-02-24 2010-02-24 Method for producing low-molecular chitosan

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2417088C1 true RU2417088C1 (en) 2011-04-27

Family

ID=44731511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010106746/15A RU2417088C1 (en) 2010-02-24 2010-02-24 Method for producing low-molecular chitosan

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2417088C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102786607A (en) * 2011-05-19 2012-11-21 浙江海洋学院 Preparation method of water-soluble chitosan-oligosaccharide
RU2627870C1 (en) * 2016-08-12 2017-08-14 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) Method for producing low-molecular chitosan and chitosan oligomers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МУКАТОВА М.Д. и др. Влияние вида и дозы ферментных препаратов на физико-химические показатели хитозана. Вестник АГТУ. Сер. "Рыбное хозяйство", 2009, N1, с.141-144. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102786607A (en) * 2011-05-19 2012-11-21 浙江海洋学院 Preparation method of water-soluble chitosan-oligosaccharide
CN102786607B (en) * 2011-05-19 2015-01-07 浙江海洋学院 Preparation method of water-soluble chitosan-oligosaccharide
RU2627870C1 (en) * 2016-08-12 2017-08-14 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) Method for producing low-molecular chitosan and chitosan oligomers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lamarque et al. New route of deacetylation of α-and β-chitins by means of freeze− pump out− thaw cycles
DK168297B1 (en) Process for producing low molecular weight heparin from normal heparin
Kasaai et al. Fragmentation of chitosan by acids
Zamani et al. Production of low molecular weight chitosan by hot dilute sulfuric acid
JPS624702A (en) Production of water-soluble acrylated chitosan
CN106995502B (en) Bifunctional group modified chitosan derivative and preparation method thereof
JP2020534428A (en) Use for ionic polymers and biomass processing
JP7220670B2 (en) Method for decomposing polysaccharides using ozone
TR201815670T4 (en) Method for isolating polysaccharides.
CN106432538B (en) Chitin oligosaccharide, chitooligosaccharide and preparation method of chitooligosaccharide
JP2011529339A (en) Method for the co-production of chitin, its derivatives and polymers containing glucose, mannose and / or galactose by fermentation of yeast Pichia pastoris
CN108484796B (en) Preparation process of low-molecular sodium hyaluronate
RU2417088C1 (en) Method for producing low-molecular chitosan
Xie et al. Homogeneous preparation of water-soluble products from chitin under alkaline conditions and their cell proliferation in vitro
RU2670767C1 (en) Method for producing low molecular weight heparin
CN110615855B (en) Method for preparing water-soluble oligomeric derivative by dissolving and degrading biological polysaccharide
CN115260337B (en) Arginine grafted carboxylated pullulan and preparation method and application thereof
Yang et al. Controlled chitosan molecular weight reduction by mechanochemical and aging-based phosphoric acid hydrolysis
CN106905442B (en) Preparation method of micromolecular beta-1, 3-glucan for improving immunity of hepatitis patients
JP2009068014A (en) Water-soluble oxidized chitin and its producing method
JP2002177000A (en) Method for manufacturing chitin olygosaccharide
CN113234774A (en) Preparation method of chitosan oligosaccharide with high amino content
CN110982862B (en) Method for large-scale preparation of high-purity unsaturated hyaluronic acid disaccharide
CN104497170A (en) Method for preparing chitin oligosaccharide via homogeneous phase
RU2627540C1 (en) Method for producing nanocrystallites of low-molecular chytosan

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140225