化工与环境学院 - 谢朝锋 - 201105460024 - 壳聚糖季铵盐的合成及应用研究

目录

内容摘要 ................................................................ I Abstract ............................................................... II 第一章 前言 ............................................................ 1

1.1引言 ............................................................. 1 1.2文献综述 ......................................................... 1

1.2.1壳聚糖的发展过程 ........................................... 1 1.2.2壳聚糖结构及性质 ........................................... 2 1.2.3 壳聚糖的研究现状 .......................................... 3

第二章 壳聚糖季铵盐的合成及应用研究 ..................................... 7

2.1.引言 ............................................................ 7 2.2.实验部分 ........................................................ 8

2.2.1.实验试剂 .................................................. 8 2.2.2 实验仪器 .................................................. 8 2.2.3 实验方法 .................................................. 8 2.3 壳聚糖季铵盐的性质测定 .......................................... 8

2.3.1 溶解性测定 ................................................ 9 2.3.2 抗菌性能测定 .............................................. 9 2.4 结果与讨论 ...................................................... 9

2.4.1 壳聚糖季铵盐的合成条件 .................................... 9 2.4.2 壳聚糖季铵盐的合成结果 ................................... 11

第三章 结论 ............................................................ 13 参考文献 ............................................................... 14 致谢 ................................................................... 15

潍坊科技学院

第一章 前言

1.1引言

壳聚糖是自然界中含量较多的大分子多糖，其抗菌性与生物学相容性都比较好，主要用于医疗，制膜工业等领域，具有很好的发展前景。但是，壳聚糖很难溶于水溶液中，同时也不溶于碱性溶液，而只是能溶于特殊酸性溶液中，这对于壳聚糖的开发和研究制造了障碍，使得壳聚糖不能被大量的应用于市场中，只能小批量生产，限制了它的使用范围。然而壳聚糖结构的特殊性，又给壳聚糖的研发提供了新机遇，学者发现，对壳聚糖进行化学修饰是很有必要的。因此，目前国内外许多科研工作者做了大量的研究工作来提高它的抗菌活性。对壳聚糖进行酰基化、烷基化、季铵化等化学改性研究，这样就增大了它的应用范围。其中，壳聚糖的季铵化是很重要的发展研究方向。

本论文主要通过查阅前人文献和研究进展，目前主要是对壳聚糖的季铵化方面进行研究。壳聚糖季铵盐不仅可以溶解在酸性溶液中，也可以溶于碱性溶液中，这使壳聚糖季铵盐的应用更加广泛，本文将对壳聚糖季铵盐的合成及应用做进一步的研究和介绍。

1.2文献综述

1.2.1壳聚糖的发展过程

我国对壳聚糖的研究相对滞后，但是欧美国家对此进行研究的相对比较早，并且目前已有很大的进展，尤其上世纪90年代以后，国际社会都开始对壳聚糖进行更深一步的研究。

各类书籍及文献资料记载，壳聚糖，是由几丁质脱乙酰基而得到的一种多糖。自然界中的壳聚糖主要存在于生物遗体中，以及藻类、藓类物质中，是一种碱性阳离子物质；从其结构式中我们不难发现，壳聚糖的相对分子质量很高，其结构复杂多样，属于高分子物质。通过对海洋生物遗体的实验中发现，壳聚糖还大量存在于具有贝壳的生物壳中。学者们整理数据发现，它在自然界中的含量相当的高[1]。

另外，通过查阅医学研究结果，我们可以得知，壳聚糖在人体中有着重要的作用，它和营养物质一样是我们身体里的一种重要元素，否则人体机能有可能失调。自从对壳聚糖研究以来，科研人员不断地探索其特殊性质，根据目前的研究成果使我们可以知道壳聚糖有很多其他物质所没有的特性，这使得国际社会更加注重其研究和发展。

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壳聚糖季铵盐的合成及应用研究

1.2.2壳聚糖结构及性质

壳聚糖的物理性质:

壳聚糖俗称脱乙酰甲壳素，其大量存在于硬性动物肢截、藓类、蕨类等植物中，算得上是自然界中最丰富的多糖之一。壳聚糖是以甲壳素为原料而提取的，同时，甲壳素更加广泛存在于自然界，一般来说，甲壳素的相对分子质量为一百万～两百万，而由甲壳素制取的壳聚糖其相对分子质量则偏低，约200000～500000。纯壳聚糖是一种白色或灰白色物质；生产制成的壳聚糖无味、无臭、并且没有毒性，是完全可以口服的；随着科学家的不断深入，目前发现壳聚糖还有一些呈现半透明片状另有一些还略带珍珠光泽[2]。

工业中对壳聚糖的分子量大小通常使用粘度值来衡量，即高粘度壳聚糖产品、中粘度壳聚糖产品、低粘度壳聚糖产品这三种评价标准。壳聚糖只有在特定酸溶液中才能溶解，同时壳聚糖溶液宜先配现用。根据制备条件和需要，依据脱乙酰度的程度又把壳聚糖分成四类：60%～70%、70%～85%、85%～95%、95%～100%脱乙酰度的壳聚糖。

壳聚糖的化学性质：

由于壳聚糖在特定条件下的特定性质，使其能够在一定条件下发生络合、水解、缩合、酰基化、羧甲基化、氯烷基化、N-长烷基化、氧化和还原等化学反应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖季铵盐，这使得壳聚糖的种类不断增多。壳聚糖结构包含着羟基和氨基这两个特殊结构，使壳聚糖的性质活泼了起来。这就使壳聚糖可以在酸性或者碱性条件下都可以发生化学反应而生成对应化合物的壳聚糖衍生物。

壳聚糖的特殊性质：从壳聚糖的结构式中我们清楚的发现其含有特殊基团-羟基和氨基，由于其含有羟基的存在而使得它的氢键功能更强。这就是它难溶于一般溶剂的原因所在，从而由于其氢键很难断裂，这就使得它在水溶性溶液中性质非常稳定，很难在溶液中发生化学反应，即使在酸性溶液中，其反应也只能在特定酸性条件下缓慢发生反应，而且其进行化学反应的速率甚至比纤维素都难。然而，壳聚糖由于特殊性，可以与烯酸发生反应，解决它在应用上存在的一些缺陷方面提供了特有基团，使得为其在各方面反应中都有可能顺利进行提供了必要条件。甲壳素和壳聚糖的结构式如下图所示：

图1-1甲壳素化学结构式

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