壳聚糖纤维材料改性新进展

—氨基葡萄糖两种结构单元。

壳聚糖的

化学结构 式如下图

1

所示。

图

1

壳聚糖的结构式

3

壳聚糖的改性及研究

2011

级《纤维材料改性》课程论文

3.1

酰化改性

壳聚糖可与多种有机酸的衍 生物如酸酐、酰卤等反应，可引入不同相对分子质量的

脂肪族或芳香族的酰基进行改性。 酰化反应既可在羟基上反应

(O

位酰化

)

生成酯，也可

在氨基上反应

(N

位酰化

)

生成酰胺

[2]

，如下图

2

所示。壳聚糖的

O

位酰化反应是比较困

难的，因为氨基的反 应活性比羟基大，酰化反应首先在氨基上发生，因此要想得到

O

位

酰化的壳聚糖衍生物，通常先将壳聚糖上的氨基用醛保护起来，再进行酰化反应，反应

结束后脱掉保护基

[3]

。

它具有良好的生物相容性，

是一种潜在的医用生物高分子材料。如脂肪族酰化产物可作为生物相容性材料，

< br>N

—甲

酰化产物可增强人造纤维的物理性能。

图

2

壳聚糖

N

位酰化改性

孙涛等

通过低聚壳聚糖经

N

N

—马来酰低聚壳聚糖和

N

—

邻苯二甲酰低聚壳聚糖，其取代度 均为

0.25

。结果表明，取代度相同，

N

—邻苯二甲酰

低聚壳聚糖对

OH< /p>

、

DPPH

的清除能力优于

N

—马来酰低聚壳聚糖。这说明取代度相同时，

取代 基的结构会影响

N

—酰化低聚壳聚糖对自由基的清除活性。

3.2

酯化改性

壳聚糖上的羟基，尤其是环 上的

C

6

位羟基会与一些有机酸和无机 酸发生酯化反应，

常见的反应有磷酸酯化和硫酸酯化。磷酸酯化通常是壳聚糖与

P

2

O

5

在甲磺酸中反应。此

种改性可用来制备交联树脂，进行离子吸附。高取代度的 磷酸酯化壳聚糖可溶于水，低

取代度的壳聚糖衍生物不能溶于水，磷酸酯化反应如图

3

所示。硫酸酯化试剂主要有浓

硫酸、

SO

2

、

SO

3

< /p>

、

氯磺酸等，

反应一般为非均相反应，< /p>

通常发生在

C

6

位的

-OH

上。

[4]

2011

级《纤维材料改性》课程论文

图

3

壳聚糖磷酸酯化改性

蒋珍菊等

[5]

讨论了硫酸／氯磺酸混酸硫酸 酯化壳聚糖类肝素的反应机理及结构分

析。

通过硫酸／氯磺酸混 酸硫酸酯化壳聚糖类肝素的反应机理及红外谱图和核磁共振谱

图的分析，得出了硫酸／氯 磺酸混酸与壳聚糖反应主要在

C

6

位< /p>

-OH

上的酯化反应。

3.3

烷基化改性

烷基化改性是壳聚糖与卤代烃或硫酸酯反应生成烷基化产物

[6]

，反应可以在壳聚糖

中羟基的氧原子上发生

,

也可在其氨基的氮原子上发生。

壳聚糖的氨基上有一孤对电子

,

具有较强的亲核性，与卤代烷反应时，首先发生的是

N

—烷基化，如图

4

所示。壳 聚糖

在含有

5mol/

L

得到 完全水溶性衍生物

[7]

。此种改性削弱了壳聚糖分子间和分子 内的氢键，改善其溶解

性，

但若引入的碳链过长，

也会影响其溶解性。

烷基化改性后的产物具有良好的保湿性、

成膜性、吸附性、增黏性等特性，被广泛应用于化妆品工业，如用于洗发香波能有效提

< br>高头发的可梳理性。

图

4

壳聚糖

N

位烷基化改性（

Schiff

碱 反应）

Choi

等