一種龍膽醇接枝殼聚糖制備防海洋生物附著材料的方法與流程

本發(fā)明涉及一種龍膽醇接枝殼聚糖制備防海洋生物附著材料的方法。

背景技術(shù)：

龍膽醇是人們首次從鏈霉菌中提取的一種有機(jī)化合物。它不僅具有很高的抗氧化、促進(jìn)血管生成、抑制細(xì)胞凋亡的活性(j.microbial.biotechnol.2016,16,475)，而且還對(duì)流感病毒h1n1和h3n2顯示出抑制活性,半數(shù)抑制濃度(ic50)值分別為5.0和5.9μmol·l^-1，選擇指數(shù)(si)分別為3.7和3.0（chin.pharm.j.2014,49,632）。氯龍膽醇分離于我國(guó)南海，具有很強(qiáng)的抗菌、防污活性，對(duì)多種海洋污損生物的ec50達(dá)到0.67μg/ml(mar.biotechnol.2006,8,634)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)海軍規(guī)定的防污劑標(biāo)準(zhǔn)（ec50≤25μg/ml）。

蝦蟹殼源生物活性物質(zhì)殼聚糖（海洋高分子天然產(chǎn)物）具有良好的抗氧化活性、抗菌活性、生物相容性、生物可降解性，并且殼聚糖成膜處理后穩(wěn)定，基本不溶解于水。然而，殼聚糖生物活性不足，單獨(dú)作為抗菌材料效果不好。我國(guó)殼聚糖目前多以極其低廉的價(jià)格出口，需要對(duì)其深加工，以提高其附加值。殼聚糖，化學(xué)名稱為β-(1,4)-2-氨基-2-脫氧-ｄ-葡聚糖，是自然界中存在的唯一堿性多糖，其氨基（-nh2）容易質(zhì)子化成銨鹽（-nh3⁺），從而使其成為帶陽(yáng)電荷的聚電解質(zhì)。

殼聚糖通過(guò)接枝海洋天然產(chǎn)物氯龍膽醇,合成氯龍膽醇?xì)ぞ厶莾尚噪x子聚合物，提高殼聚糖的生物相容性及分子的功能化位點(diǎn)，使其具有防黏連的特性。氯龍膽醇?xì)ぞ厶莾尚噪x子高分子功能材料的季銨鹽正電荷與微生物細(xì)胞壁上帶負(fù)電荷的基因結(jié)合，破壞微生物細(xì)胞壁，導(dǎo)致溶菌作用和微生物細(xì)胞的死亡。季銨鹽能使微生物蛋白質(zhì)變性，降低微生物細(xì)胞膜半透性和維持微生物生命的養(yǎng)分?jǐn)z入量，導(dǎo)致微生物細(xì)胞死亡，達(dá)到殺菌效果。本發(fā)明將具有成膜性、抗菌性、對(duì)cu²⁺的選擇吸附性能的殼聚糖和龍膽醇接枝制備具有防污活性的功能高分子材料，開(kāi)發(fā)出自拋光、低表面能的環(huán)境友好型海洋防污涂料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種龍膽醇接枝殼聚糖制備防海洋生物附著材料的方法。該方法制備工藝簡(jiǎn)單易行、原材料廉價(jià)易得且環(huán)保無(wú)污染。

1.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括以下合成步驟：

a)殼聚糖和醛基類化合物發(fā)生反應(yīng)制備亞胺類化合物；

b)在還原劑的作用下，亞胺類的化合物經(jīng)還原制備得到n-烷基化殼聚糖；

c)在堿性條件下，n-烷基化殼聚糖與龍膽醇反應(yīng)制備龍膽醇接枝殼聚糖新型防污劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種龍膽醇接枝殼聚糖制備防海洋生物附著材料的方法，其特征在于：殼聚糖和醛基類化合物生成亞胺類化合物的反應(yīng)溫度優(yōu)先選擇為20°c~100°c；以0.01%~10%的醋酸溶液為反應(yīng)溶劑；反應(yīng)時(shí)間優(yōu)先選擇為5h~30h；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種龍膽醇接枝殼聚糖制備防海洋生物附著材料的方法，其特征在于：在還原劑的作用下，亞胺類的化合物經(jīng)還原制備n-烷基化殼聚糖，反應(yīng)溫度優(yōu)先選擇20°c~100°c；0.01%~10%的醋酸溶液為反應(yīng)溶劑；反應(yīng)時(shí)間優(yōu)先選擇為1h~20h；還原劑優(yōu)先選擇為疊氮化鈉、連二亞硫酸鈉、水合肼、硼氫化鈉、四氫鋁鋰。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種龍膽醇接枝殼聚糖制備防海洋生物附著材料的方法，其特征在于：在堿性條件下，n-烷基化殼聚糖與鹵代化合物反應(yīng)制備殼聚糖季銨鹽化合物的反應(yīng)溫度優(yōu)先選擇為10°c~100°c；溶劑優(yōu)先選擇為n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮；堿優(yōu)先選擇為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、偏硼酸鈉。

附圖說(shuō)明

圖1為龍膽醇接枝殼聚糖結(jié)構(gòu)式；

圖2為龍膽醇接枝殼聚糖反應(yīng)過(guò)程圖；

圖3為龍膽醇接枝殼聚糖的紅外譜圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施案例：

在100ml的圓底燒瓶中，首先，將800mg殼聚糖（4mmol，脫乙酰度為90%）加入50ml1%的醋酸溶液中，并在室溫下攪拌1h使殼聚糖完全溶脹溶解。然后，向反應(yīng)瓶中加入1ml福爾馬林溶液（含有甲醛240mg，物質(zhì)的量為8mmol）反應(yīng)7h。其次向反應(yīng)瓶中加入硼氫化鈉378mg（10mmol）。最后，向圓底燒瓶中加入20ml丙酮，抽濾，真空干燥得到氮甲基化的殼聚糖998mg。

在25ml圓底燒瓶中，將380mg(4-甲氧基-2-氯-4-羥甲基苯酚)溶解在10ml溴化氫溶液，在室溫下攪拌反應(yīng)2h，tlc檢測(cè)反應(yīng)結(jié)束。加入飽和的nahco3淬滅反應(yīng)，反應(yīng)液用乙酸乙酯萃?。?0mlx3），合并有機(jī)相，無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾，濃縮，柱層析提純，得到2-溴甲基-6-氯-4-甲氧基苯酚，收率為87%。

在25ml的圓底燒瓶中加入10ml的dmso，然后向其中加入氮甲基化的殼聚糖（687mg，2.5mmol），使氮甲基化的殼聚糖在dmso中溶脹3h，然后向反應(yīng)瓶中加入nai（745mg,5mmol），naoh（20mg,5mmol），2-溴乙基-6-氯-4-甲氧基苯酚（753mg,3mmol），在50℃下反應(yīng)20h，反應(yīng)結(jié)束后向反應(yīng)瓶中加入丙酮使季胺化的殼聚糖析出，抽濾，干燥得到產(chǎn)品。

如附圖3所示，殼聚糖n-烷基化后在1404cm^-1出現(xiàn)c-n鍵的特征峰，季銨化后在1637cm^-1出現(xiàn)季銨鹽的紅外特征峰，而在1200cm^-1左右出現(xiàn)苯環(huán)上的c-h特征峰，由此判斷龍膽醇成功接枝到了殼聚糖。

本發(fā)明涉及一種龍膽醇接枝殼聚糖制備防海洋生物附著材料的方法，以龍膽醇和殼聚糖為原料，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是原材料廉價(jià)易得且環(huán)保無(wú)污染、制備工藝簡(jiǎn)單易行。上述具體實(shí)施舉例僅是本發(fā)明的較佳實(shí)例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種龍膽醇接枝殼聚糖制備防海洋生物附著材料的方法。所制備的龍膽醇接枝殼聚糖的結(jié)構(gòu)式如圖1所示，其中R1?5為氫原子、烷基、芳基、烷氧基、鹵素，R6為氫原子、烷基、芳基，X為鹵素。制備方法：首先，利用殼聚糖先后與甲醛和還原劑實(shí)現(xiàn)氮烷基化反應(yīng)；之后，使用氮烷基化的殼聚糖和龍膽醇接枝制備龍膽醇接枝殼聚糖防海洋生物附著材料；經(jīng)過(guò)海洋實(shí)地測(cè)試發(fā)現(xiàn)，接枝后的新型防海洋生物附著材料具有良好的防污效果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是原材料廉價(jià)易得且環(huán)保無(wú)污染、制備工藝簡(jiǎn)單易行。

技術(shù)研發(fā)人員：李惠靜;王婷婷;吳彥超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.23
技術(shù)公布日：2017.09.05