阳离子改性壳聚糖的合成工艺
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魏爱花 ， 武朝 军， 牟 占军木 ， 张海健
（ 蒙古 工 业 大 学 化 工 学 院 ， 内蒙 古 呼 和 浩特 ０ ０ ５ ） 内 １０ １
摘
要 ： 弱碱 性 条 件 下 ，在 壳 聚 糖 （ Ｔ ）上 引 入 ２羟 丙 基 三 甲基 氯 化 铵 （ １ Ｃ Ｓ 一 Ｃ Ａ）
第３ ６卷 第 ３期
２ １ 年 ９月 ０１
广 州 化 学
Ｇｕ ｎ ｚ ｏ Ｃｈｅ ｓｒ ａ ｇ ｈ ｕ ｍｉｔｙ
Ｖｂ
文 章编 号 ： １０ —２ Ｘ ２ １）３０ ２ —５ ０ ９２ ０ （０ ０ －０ ８０ １
阳离 子 改性 壳 聚糖 的合 成 工 艺
滤饼 反 复洗涤 抽滤 数次 ，于 ７ ℃烘 干 ， 即得 到精 制 的样 品 。 ５
１ ． 测试 方法 ３
准确 称取 ０１ ． ｇ精 制后 的反应 产物 溶 于 ５ ０ ｍＬ蒸馏 水 ，置 于锥形 瓶 中 ，加 入 １ ％的 ５ ｍＬ
基团，使其 阳离子化 。采用正交试验通过测 定合 成产物 的取代度确定其最佳合成条
件 ，再 用 红 外 光 谱对 产物 结构 进 行 表 征 。 结果 表 明 ：Ｃ ＳＣ Ａ 质 量 比＝ ｌ： ，溶 胀 Ｔ ／Ｔ ５ 时 间 ６ ｎ ０ ｍｉ，碱 化 温 度 ３ ℃ ，反 应温 度 ６ ￣ 反应 时间 ９ ５ ０Ｃ， 该工 艺 的优 化 条 件 ， ｈ为
酰氧乙基 一十六烷基一二 甲基溴化铵在硝酸铈作为引发剂的条件下得到一种季铵盐壳聚糖，
但 所用试 剂不 是很经 济 ，且 对环境 有危 害 。
本试 验主 要合成 一种新 型 的阳离子表 面活 性剂 ，其在原 料和产 物 上都对环 境 无危 害 ， 部
分溶 剂还 可 以回收再 利用 。并用正 交试验 的方法 对季铵 盐 壳聚糖 的合成 条件进 行优 化 ，用红 外 光谱进 行简 单 的结 构表征 。
—
Ｎ ｃＨ，， ｃ。 ＋ ．
季铵盐 的 制备 方法 是在姜 翠玉 等 和 李 小力 等 的制备 方法 的基础 上 进行 了改进 。在 装 有温度 计和 回流 装置 的 四 １烧 瓶 中 ，加入 １ ２ １ 聚糖 溶于 １ ｇ壳 ０ｍＬ异 丙醇 中 ，放入 恒温 水浴 磁 力 搅拌 槽 中加热 搅拌 溶胀 一定 时 问后 ，缓慢 加入 一定 量 的质 量 分数 为 ３ ％的 Ｃ Ａ溶 液 ，再 ５ Ｔ
无 水 乙醇均 为化 学纯 试剂 。
１ 季铵 盐壳 聚糖 的制 备 ． ２
（ ３ ｃ２ 厂Ｃ２— Ｃ） ＨＨ Ｈ Ｈ３ ａ
ＯＨ Ｃｌ
（ Ｃ
Ｎ ｃ ２ Ｈ Ｈｃ 。
Ｏ
ｃ ２ｌ Ｈ Ｃ ＋Ｈｃ
［ Ｃ ＯＨ － ， Ｈ２
。 ＋ Ｈ
－ １
２ ｃ
Ｈｃ ２ ｃ ３３ｃ一 — — Ｈ Ｎ（ Ｈ ） ｌ
在此 条件 下合 成产 物 的取代 度约 为 ８ ． ８８ ％左 右 ，且季 铵基 团的取 代主 要发 生在
氨基上。
关 键 词 ： 阳 离子 表 面 活 性 剂 ；壳 聚 糖 ；３氯 一一 丙基 三 甲基 氯 化 铵 ； 季铵 盐 － ２羟
中图分类号：０６６１ ３．
文献标识码：Ａ
阳离 子表面 活性剂 是疏水 基通过 共价键 与 带负 电荷 的亲 水基相 连 的表面 活性剂 。 早 】最 使用 的高 分子表 面活性 剂有淀 粉 、纤 维素及 其衍 生物等 天然水 溶性 高分 子化合 物 【，它们 虽 ２ Ｊ 然有 一定 的乳化 和分 散能力 ， 由于这类 高分子化 合物 具有较 多 的亲水基 团，故其表 面活性 但 较低 ，应用 范 围较 窄 。随着 高分子 工业迅 速发展 ，各种 具有表 面活 性 的高分子 化合 物 引起 了 人们 广泛 的关注 ， 铵盐 壳聚糖 也成 为了其 中的一 员 。 季 虽然 壳聚糖 本身也 是一 种表面 活性 剂 ，
用 ３ ％ Ｎａ ５ ＯＨ溶 液调 节混 合液 的 ｐ Ｈ在 ９ １ 间 ，缓慢 升温 ，恒温 反应 一段 时间后 ，取 下 ～ ０之
冷 却 ，用无 水 乙醇反 复洗涤 数次 ，放 入 ７ ￣ 箱烘干 。 ５Ｃ烘
称 取粗 制 品 １ ｇ于 ２ Ｌ 蒸馏水 中搅 拌溶 解 ，加 入无 水 乙醇沉 淀抽滤 ，再用 无水 乙醇将 ０ｍ
作 为一种 可再 生资源 ，具有无 毒、可生物 降解 和抗菌 等性 能Ｌ，但 由于 自身 水溶 性较 差 ，其 ３ 】
性 能 的应 用受 到 了很 大 的限制 ，因此对其 进行 结构修饰 成 为一种 趋势 。
对 于壳聚糖 的改性 问题 ，进年 来 已有大量 研究 ，如对 壳聚糖 进行 羧基 化【、烷 基化 、 ４ 】 Ｊ 两 性 改性 【等 ，对 其进 行 阳离子改 性 的研 究也有 相关 报道 。雷万 学等 【 壳聚 糖和 甲基 丙烯 ６ 】 ７ 】 用
收 稿 Ｅ期 ： ２ １－８１ ｌ ０ １０ ．０ 基 金 项 目： 内蒙 古工 业 大 学 科 学研 究项 目 （ Ｄ２ １０ ） Ｚ ００３ 。 作 者 简 介 ： 魏 爱花 （９ ６ ） １８ ～ ，女 ，硕 士研 究 生 ；主 要 从 事 水 处理 剂研 究 。 通讯作者：牟 占军 ，男，教授 ，硕士生导师。
第 ３期
魏 爱花 等 ：阳离 子 改性 壳聚糖 的合 成工 艺
２ ９
１ 实 验
１１ 仪 器与试 剂 ．
Ｄ 一０ Ｓ集 热式 恒温 加热 磁力 搅拌 器 （ Ｆ１１ 郑州 长城 科工 贸有 限 公司 ） ；傅里 叶变 换红外 光
谱 仪 Ｎｅｕ ６ ０ （ 国 Ｎｉ ｌ ｘ ｓ７ 美 ｃｅ ｏ ｔ公司 ） 一 ２羟 丙基三 甲基 氯化 铵 （ Ｔ ；３氯一一 Ｃ Ａ，陕西大 生化 学科 技 有 限公 司 ） ；壳聚 糖 （ Ｔ ） Ｃ Ｓ ：脱 乙酰度 ≥９ ，工 业级 （ ０ 上海 卡博 工贸 有 限公司 ） ；异丙 醇 、
（ 蒙古 工 业 大 学 化 工 学 院 ， 内蒙 古 呼 和 浩特 ０ ０ ５ ） 内 １０ １
摘
要 ： 弱碱 性 条 件 下 ，在 壳 聚 糖 （ Ｔ ）上 引 入 ２羟 丙 基 三 甲基 氯 化 铵 （ １ Ｃ Ｓ 一 Ｃ Ａ）
第３ ６卷 第 ３期
２ １ 年 ９月 ０１
广 州 化 学
Ｇｕ ｎ ｚ ｏ Ｃｈｅ ｓｒ ａ ｇ ｈ ｕ ｍｉｔｙ
Ｖｂ
文 章编 号 ： １０ —２ Ｘ ２ １）３０ ２ —５ ０ ９２ ０ （０ ０ －０ ８０ １
阳离 子 改性 壳 聚糖 的合 成 工 艺
滤饼 反 复洗涤 抽滤 数次 ，于 ７ ℃烘 干 ， 即得 到精 制 的样 品 。 ５
１ ． 测试 方法 ３
准确 称取 ０１ ． ｇ精 制后 的反应 产物 溶 于 ５ ０ ｍＬ蒸馏 水 ，置 于锥形 瓶 中 ，加 入 １ ％的 ５ ｍＬ
基团，使其 阳离子化 。采用正交试验通过测 定合 成产物 的取代度确定其最佳合成条
件 ，再 用 红 外 光 谱对 产物 结构 进 行 表 征 。 结果 表 明 ：Ｃ ＳＣ Ａ 质 量 比＝ ｌ： ，溶 胀 Ｔ ／Ｔ ５ 时 间 ６ ｎ ０ ｍｉ，碱 化 温 度 ３ ℃ ，反 应温 度 ６ ￣ 反应 时间 ９ ５ ０Ｃ， 该工 艺 的优 化 条 件 ， ｈ为
酰氧乙基 一十六烷基一二 甲基溴化铵在硝酸铈作为引发剂的条件下得到一种季铵盐壳聚糖，
但 所用试 剂不 是很经 济 ，且 对环境 有危 害 。
本试 验主 要合成 一种新 型 的阳离子表 面活 性剂 ，其在原 料和产 物 上都对环 境 无危 害 ， 部
分溶 剂还 可 以回收再 利用 。并用正 交试验 的方法 对季铵 盐 壳聚糖 的合成 条件进 行优 化 ，用红 外 光谱进 行简 单 的结 构表征 。
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Ｎ ｃＨ，， ｃ。 ＋ ．
季铵盐 的 制备 方法 是在姜 翠玉 等 和 李 小力 等 的制备 方法 的基础 上 进行 了改进 。在 装 有温度 计和 回流 装置 的 四 １烧 瓶 中 ，加入 １ ２ １ 聚糖 溶于 １ ｇ壳 ０ｍＬ异 丙醇 中 ，放入 恒温 水浴 磁 力 搅拌 槽 中加热 搅拌 溶胀 一定 时 问后 ，缓慢 加入 一定 量 的质 量 分数 为 ３ ％的 Ｃ Ａ溶 液 ，再 ５ Ｔ
无 水 乙醇均 为化 学纯 试剂 。
１ 季铵 盐壳 聚糖 的制 备 ． ２
（ ３ ｃ２ 厂Ｃ２— Ｃ） ＨＨ Ｈ Ｈ３ ａ
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（ Ｃ
Ｎ ｃ ２ Ｈ Ｈｃ 。
Ｏ
ｃ ２ｌ Ｈ Ｃ ＋Ｈｃ
［ Ｃ ＯＨ － ， Ｈ２
。 ＋ Ｈ
－ １
２ ｃ
Ｈｃ ２ ｃ ３３ｃ一 — — Ｈ Ｎ（ Ｈ ） ｌ
在此 条件 下合 成产 物 的取代 度约 为 ８ ． ８８ ％左 右 ，且季 铵基 团的取 代主 要发 生在
氨基上。
关 键 词 ： 阳 离子 表 面 活 性 剂 ；壳 聚 糖 ；３氯 一一 丙基 三 甲基 氯 化 铵 ； 季铵 盐 － ２羟
中图分类号：０６６１ ３．
文献标识码：Ａ
阳离 子表面 活性剂 是疏水 基通过 共价键 与 带负 电荷 的亲 水基相 连 的表面 活性剂 。 早 】最 使用 的高 分子表 面活性 剂有淀 粉 、纤 维素及 其衍 生物等 天然水 溶性 高分 子化合 物 【，它们 虽 ２ Ｊ 然有 一定 的乳化 和分 散能力 ， 由于这类 高分子化 合物 具有较 多 的亲水基 团，故其表 面活性 但 较低 ，应用 范 围较 窄 。随着 高分子 工业迅 速发展 ，各种 具有表 面活 性 的高分子 化合 物 引起 了 人们 广泛 的关注 ， 铵盐 壳聚糖 也成 为了其 中的一 员 。 季 虽然 壳聚糖 本身也 是一 种表面 活性 剂 ，
用 ３ ％ Ｎａ ５ ＯＨ溶 液调 节混 合液 的 ｐ Ｈ在 ９ １ 间 ，缓慢 升温 ，恒温 反应 一段 时间后 ，取 下 ～ ０之
冷 却 ，用无 水 乙醇反 复洗涤 数次 ，放 入 ７ ￣ 箱烘干 。 ５Ｃ烘
称 取粗 制 品 １ ｇ于 ２ Ｌ 蒸馏水 中搅 拌溶 解 ，加 入无 水 乙醇沉 淀抽滤 ，再用 无水 乙醇将 ０ｍ
作 为一种 可再 生资源 ，具有无 毒、可生物 降解 和抗菌 等性 能Ｌ，但 由于 自身 水溶 性较 差 ，其 ３ 】
性 能 的应 用受 到 了很 大 的限制 ，因此对其 进行 结构修饰 成 为一种 趋势 。
对 于壳聚糖 的改性 问题 ，进年 来 已有大量 研究 ，如对 壳聚糖 进行 羧基 化【、烷 基化 、 ４ 】 Ｊ 两 性 改性 【等 ，对 其进 行 阳离子改 性 的研 究也有 相关 报道 。雷万 学等 【 壳聚 糖和 甲基 丙烯 ６ 】 ７ 】 用
收 稿 Ｅ期 ： ２ １－８１ ｌ ０ １０ ．０ 基 金 项 目： 内蒙 古工 业 大 学 科 学研 究项 目 （ Ｄ２ １０ ） Ｚ ００３ 。 作 者 简 介 ： 魏 爱花 （９ ６ ） １８ ～ ，女 ，硕 士研 究 生 ；主 要 从 事 水 处理 剂研 究 。 通讯作者：牟 占军 ，男，教授 ，硕士生导师。
第 ３期
魏 爱花 等 ：阳离 子 改性 壳聚糖 的合 成工 艺
２ ９
１ 实 验
１１ 仪 器与试 剂 ．
Ｄ 一０ Ｓ集 热式 恒温 加热 磁力 搅拌 器 （ Ｆ１１ 郑州 长城 科工 贸有 限 公司 ） ；傅里 叶变 换红外 光
谱 仪 Ｎｅｕ ６ ０ （ 国 Ｎｉ ｌ ｘ ｓ７ 美 ｃｅ ｏ ｔ公司 ） 一 ２羟 丙基三 甲基 氯化 铵 （ Ｔ ；３氯一一 Ｃ Ａ，陕西大 生化 学科 技 有 限公 司 ） ；壳聚 糖 （ Ｔ ） Ｃ Ｓ ：脱 乙酰度 ≥９ ，工 业级 （ ０ 上海 卡博 工贸 有 限公司 ） ；异丙 醇 、