甲殼素-殼聚糖的制備與應(yīng)用

1/1甲殼素_殼聚糖的制備與應(yīng)用甲殼素/殼聚糖的制備與應(yīng)用

郭建民1,徐曉軍2,李林1

(1.寧波市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院,浙江寧波315010;

2.青島建筑工程學(xué)院,山東青島266000)

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交聯(lián)產(chǎn)物。一般采用的交聯(lián)劑有戊二醛、甲醛、環(huán)氧氯丙烷、環(huán)硫氯丙烷及二異氰酸酯等。交聯(lián)后的產(chǎn)物不溶于稀酸,吸附性能好,可再利用。

2.2接枝反應(yīng)

殼聚糖與含有乙烯基的單體可進(jìn)行接枝共聚反應(yīng),從而使殼聚糖具有某些特殊性能。如采用硝酸鈰銨-乙二胺(CAN-EDTA)為引發(fā)劑,或以過(guò)硫酸鉀-亞硫酸氫鈉氧化還原引發(fā)體系,甲基丙稀酸(MMA)、丙稀酸乙酯(EA)等均可與殼聚糖進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)。

2.3酯化反應(yīng)

甲殼素/殼聚糖與脂肪族或芳香族酰氯或酸酐反應(yīng),所生成的?；a(chǎn)物具有許多新的用途。在堿性條件下,用氯乙酸對(duì)殼聚糖進(jìn)行改性,可以合成有良好水溶性的羧甲基殼聚糖。此外,也可用無(wú)機(jī)含氧酸做酯化劑,與甲殼素/殼聚糖反應(yīng)生成有機(jī)酯類(lèi)化合物,常見(jiàn)的有硫酸酯、黃原酸酯等。

2.4N-衍生化反應(yīng)

殼聚糖中的氨基可以與醛酮反應(yīng)生成Schiff堿化合物。該反應(yīng)可得到相應(yīng)的N取代多糖,對(duì)許多重金屬離子有很強(qiáng)的螯合力。常用的芳香醛或脂肪醛有水楊醛和芳香醛。馬金紅等用丙酮酸與殼聚糖發(fā)生Schiff反應(yīng),合成了高取代度的水溶性丙酮酸殼聚糖,并證明了它具有優(yōu)異的吸附性能。Schiff化合反應(yīng)的另一個(gè)用途是作為掩蔽劑,保護(hù)-NH2,待殼聚糖中O取代反應(yīng)完全后,用HCL脫掉醛基,得到N-烷基化殼聚糖。

殼聚糖上的-NH2還可以與酸酐生成N-?；a(chǎn)物。通過(guò)用乙酸酐和鄰苯二甲酸酐對(duì)殼聚糖進(jìn)行?；磻?yīng),制成的殼聚糖的酰化產(chǎn)物溶解性較高。

2.5醚化反應(yīng)

甲殼素/殼聚糖中的羥基與鹵代烴或醇反應(yīng),可生成醚,廣泛用于日化工業(yè)。此外,用低分子冠醚通過(guò)化學(xué)反應(yīng)接枝于高分子化合物分子上,可制備出具有高分子化合物和冠醚化合物雙重結(jié)構(gòu)特性的高分子冠醚。

3甲殼素的應(yīng)用

甲殼素資源取之不盡,用之不竭。功能化甲殼素/殼聚糖為其應(yīng)用開(kāi)拓了一個(gè)具有潛力且頗為廣闊的前景。目前,全世界都十分重視對(duì)這一資源的開(kāi)發(fā)與利用。甲殼素/殼聚糖已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于日用化工、環(huán)保、食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等行業(yè)。3.1在環(huán)保中的應(yīng)用

甲殼素/殼聚糖類(lèi)絮凝劑以其天然無(wú)毒、可生物降解、可再利用等優(yōu)越性能在水處理和污泥處理中得到廣泛應(yīng)用。甲殼素/殼聚糖在水處理中作為絮凝劑可大量使用,已部分實(shí)現(xiàn)了商品化。上世紀(jì)末,用于廢水處理的甲殼素/殼聚糖銷(xiāo)售額已達(dá)1400萬(wàn)美元。

甲殼素/殼聚糖屬于弱陽(yáng)離子型高分子,具有很強(qiáng)的螯合和吸附作用。經(jīng)過(guò)功能化的甲殼素/殼聚糖高分子螯合樹(shù)脂對(duì)重金屬離子、有機(jī)染料甚至一些非金屬物質(zhì)如蛋白質(zhì)、氨基酸等都有很好的吸附效果。目前,甲殼素/殼聚糖類(lèi)絮凝劑方面的研究已取得了突破性進(jìn)展,并廣泛應(yīng)用于廢水處理及污泥脫水中。胡運(yùn)華等以殼聚糖為原料,制備了以殼聚糖為母體的負(fù)載型螯合樹(shù)脂,試驗(yàn)表明該樹(shù)脂對(duì)貴金屬離子如Au+、Ni2+、Pd2+等有很好的吸附性和較高的吸附速率。陳鵬等研究了以殼聚糖為水處理劑采用固定床形式對(duì)鞣革廢水進(jìn)行了處理,動(dòng)態(tài)吸附量可達(dá)23.76mg/g,殼聚糖水處理劑可反復(fù)使用5次以上。大量研究表明,殼聚糖作為無(wú)機(jī)高分子絮凝劑具有沉降時(shí)間短,脫色效果好的優(yōu)點(diǎn)。

3.2在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

甲殼素/殼聚糖在醫(yī)藥領(lǐng)域最早被用作壓片助劑和膠囊劑。今年,又被成功用于緩釋劑和控制劑。此外用甲殼素制成的酮酸可用作手術(shù)縫合線,可以被人體自動(dòng)吸收。甲殼素也可作為臨床用的醫(yī)用敷料,目前已成功地用殼聚糖醋酸溶液制成殼聚糖無(wú)紡布,敷于大面積燒傷處,透水性好,效果極佳。

3.3在日化產(chǎn)品中的應(yīng)用

甲殼素/殼聚糖是天然多糖中很少見(jiàn)的帶正電荷的高分子物質(zhì),它在日化產(chǎn)品中主要作為保濕劑,整理劑和固化劑。由殼聚糖制成的化妝品已經(jīng)被推向市場(chǎng)。估計(jì)在未來(lái)數(shù)年中甲殼素/殼聚糖及其衍生物在化妝品領(lǐng)域的比重將會(huì)大大增加。

3.4在化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用

甲殼素/殼聚糖與金屬配合,作為氫化、氧化、異構(gòu)化等有機(jī)合成工業(yè)中作為催化劑有許多優(yōu)良性能。它穩(wěn)定性好、催化活性與選擇性高,易從反應(yīng)體系中分離。目前這方面的研究已經(jīng)開(kāi)始。如張一烽等對(duì)殼聚糖負(fù)載稀土配合物與三異丁基鋁、ε-己內(nèi)酯催化甲基丙稀酸甲酯的聚合進(jìn)行研究,證明了殼聚糖負(fù)載稀土催化劑具有高立體定向性。此外,殼聚糖-Cu螯合樹(shù)脂在四氯化碳存在下,可作烯類(lèi)單體如甲基丙稀酸甲酯和丙稀腈的引發(fā)劑。

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增刊郭建民等.甲殼素/殼聚糖的制備與應(yīng)用

4展望

為充分發(fā)掘甲殼素/殼聚糖的市場(chǎng)潛力,使其早日成為新世紀(jì)中國(guó)化工的新型產(chǎn)業(yè)之一,對(duì)甲殼素/殼聚糖的科學(xué)研究就要以經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益為著眼點(diǎn),從以下幾個(gè)方面深入研究:(1)充分利用豐富甲殼資源,研究甲殼素/殼聚糖的提取制備工藝,變廢為寶,開(kāi)發(fā)從工農(nóng)業(yè)廢棄物中提取甲殼素的新技

術(shù);(2)降低功能化改性甲殼素/殼聚糖的成本,提高其功能性;(3)以廢治廢,用制取成本低廉的甲殼素及其產(chǎn)品處理廢水、污泥,充分挖掘甲殼素/殼聚糖作為環(huán)保資源的潛力;(4)對(duì)甲殼素/殼聚糖的物理化學(xué)及生物性質(zhì)進(jìn)行深入研究,完善甲殼素/殼聚糖化學(xué)