Способ получения карбоксиметилового эфира хитозана Советский патент 1989 года по МПК C08B37/08 

сд ю

Изобретение относится к химии и технологии производных полисахаридов, конкретно к получению эфиров хитозана, и может быть использовано в медицине, пищевой и химической отраслях промышленности. Изобретение позволяет упростить процесс получения водорастворимого карбоксиметилового эфира хитозана (исключить стадии переосаждения, инклюдирования, блокирования аминогрупп и их деблокирования, сократить расход алкилирующего реагента, уксусной кислоты, едкого натра и др.). Хитозан обрабатывают монохлоруксусной кислотой в среде изопропанола при массовом соотношении хитозан: монохлоруксусная кислота: изопропанол 1:(0,6-1,1):(6-12) в течение 0,5-1,0 ч при 21-35°С, затем в реакционную смесь вводят 30-45%-ный водный раствор едкого натра при массовом соотношении монохлоруксусная кислота: едкий натр 1:(0,83-1,0) и обработку продолжают в течение 1,5-2,0 ч при 70-80°С. С целью повышения растворимости целевого продукта введение монохлоруксусной кислоты может быть осуществлено в два приема: сначала 0,3-0,6 мас.ч. на 1 мас.ч. хитозана, затем перед добавлением едкого натра - остальную часть. 2 табл.

Изобретение относится к химии и технологии производных полисахаридов, в частности к способам получения эфиров хитозана, содержащих карбоксильные и аминогруппы и являющихся щелоче- и кислоторастворимыми поли- амфолитами, которые могут быть-использованы в медицине, пищевой и химической промышленностях.

Целью способа является упрощение процесса, сокращение расхода реагентов и повьшение растворимости целевого продукта.

Пример 1 К 1,0 мае.ч. хито- заиа (влажность 10% добавляют раствор 0,7 масвЧо монохлоруксусной кислоты (МХУК) в 6,0 маСоЧв изопропако- ла и смесь перемешивают в течение I ч при 21°С. Затем в реакционную среду добавляют 2,4 мае.ч. 33%-ного едкого натра и продолжают перемешивание в течение 1,5 ч при 80°С о По окончании продукт отфильтровывают, растворяют в 20 мл 0,1 N раствора НС1, и раствор диализуют для удаления неорганических примесей. По окончании диализа

а

выпавший в осадок продукт отфильтровывают, центрифугируют и высушиваюто .Полученный карбоксиметиловый эфир хитозана (КМХ) в виде внутренней соли анализируют на содержание ионного хлора и растворимость. Степень замещения (С.З) по,карЬоксиметильным группам рассчитирают по количеств

li р и м е р 8„ Процесс осуществляется аналогично примеру 6. При активации массовое соотношение компонентов 1,0:0,3:6,О,температура 23°С, продолжительность 0,5 ч. При послесвяэываемого ими натрия в условиях дующей обработке добавляют 0,7 мае.ч.

ратного кислотно-основного кондукто- метрического хгитрования с учетом связанного хлористого водорода

П р и м е р 2. Процесс осуществляют аналогично примеру 1 Массовое соотношение хитозана, МХУК и изопропа- нола при активации 1,0:1,1:12,0, температура , продолжительность обработки 0,5 ч. Количество добавляемо- мо раствора NaOH при последующей обработке 2,3 масоЧ, Обработку продолжают в течение 2 ч при

П р и м е р 3. Массовое соотношение хитозана, МХУК и изопропанола при активации 1,0:0,6:10,0, температура обработки , продолжительность 0,9 ч. Количество добавляемого 30 -ного раствора NaOH при последующей обработке 1,8 мае,ч. Обработку продолжают 1,5 ч при .

Пример4« Массовое соотношение хитозана, МХУК и изопропанола при активации 1,0:0,3:10,0, температура обработки 22 С, продолжительность 0,9 ч. Количество добавляемой МХУК при последующей обработке 0,3 масоЧ, 30%-ный раствор NaOH добавляют в количестве 1,8 мае,ч. Продолжительность обработки 1,5 ч, температура ,

Приме р 5, Процесс осуществ15

20

25

30

35

40

МХУК и 2,7 мае,ч. 37%-ного раетвора НаОН, Продолжительность 1,5 ч, температура 75° С,

П р и м е р 9, Процесс осуществляют аналогично примеру В, но после активации, осуществляемой по примеру 8, добавляют 0,7 мае,ч. и

Пример 10 (при запредельных значениях параметров), Процесс осуществляют аналогично примеру 6, Массовое соотношение компонентов при активации 1,0:0,3:6,0, температура продолжительность обработки 0,3 ч, При последующей обработке добавляют 0,3 мае,ч, МХУК и 1,8 мае,ч, 30%-ного раствора NaOH, пррдолжительноеть обработки 1,5 ч, температура 80°С,

Приме р 11 (при запредельных значениях параметров), Процеее оеу- щеетвляют аналогично примеру I, Массо вое соотношение хитбзана, МХУК и изопропанола при активации 1,0:1,2:12,О, температура , продолжительность обработки 0,5 ч. Количество добавляемого 26%-ного раетвора NaOH при по- еледующёй обработке 4,2 мае,ч,, продолжительность обработки при 68° С

ляют аналогично примеру 4, но продолжительность 0,5 ч.

П р и м е р 6, Процесс осуществляют аналогично примеру 2, но введение МХУК проводят дробно. При активации массовое соотношение компонентов 1,0:0,6:6,0, продолжительность 0,6 ч. Количество добавляемых при последующей обработке МХУК и-NaOH в виде 45%-ного раствора 0,5 мае.ч, и 3,2 мае,ч, соответственно, продолжительность обработки 2,0 ч, ,

П р и м е р 7. Процесс осуществляют аналогично примеру 6, При активации массовое соотношение хитозана.

40

45

50

П р им е р 12 (при запредельных значениях, параметров), Процеее оеу- щеетвляют аналогично примеру 6, При активации соотношение компонентов 1,0:0,3: 6,0, температура , продолжительность обработки 1,5 ч. При последующей обработке добавляют 0,3 мае,ч. МХУК, 30%-ныЙ раетвор едкого натра в количеетве 1,8 мае,ч.

Пример 13 (при запредельных значениях параметров), Процесс оеу- щеетвляют аналогично примеру 6, Мас- еовое еоотношение компонентов при активации 1,0:0,2:6,0, температура 35°С, Продолжительноеть обработки

с г -f V X Ч. Ч,.4ДХ АЧ А

МХУК и изопропанола 1,0:0,3:7,0, тем- о,5 ч. При последующей обработке допература , продолжительность 0,5 ч. При последующей обработке до- бавляют 0,7 мае,ч о МХУК и 2,7 мае„ч.

бавляют 0,5 маСоЧв МХУК и 0,2 мае,ч, 25%-ного раствора NaOH, продолжительноеть обработки 1,4 ч.

37%-ного раствора едкого натра. Продолжительность 2,0 ч, температура .

li р и м е р 8„ Процесс осуществляется аналогично примеру 6. При активации массовое соотношение компонентов 1,0:0,3:6,О,температура 23°С, продолжительность 0,5 ч. При последующей обработке добавляют 0,7 мае.ч.

5

0

5

0

5

0

5

0

МХУК и 2,7 мае,ч. 37%-ного раетвора НаОН, Продолжительность 1,5 ч, температура 75° С,

П р и м е р 9, Процесс осуществляют аналогично примеру В, но после активации, осуществляемой по примеру 8, добавляют 0,7 мае,ч. и

Пример 10 (при запредельных значениях параметров), Процесс осуществляют аналогично примеру 6, Массовое соотношение компонентов при активации 1,0:0,3:6,0, температура , продолжительность обработки 0,3 ч, При последующей обработке добавляют 0,3 мае,ч, МХУК и 1,8 мае,ч, 30%-ного раствора NaOH, пррдолжительноеть обработки 1,5 ч, температура 80°С,

Приме р 11 (при запредельных значениях параметров), Процеее оеу- щеетвляют аналогично примеру I, Массовое соотношение хитбзана, МХУК и изопропанола при активации 1,0:1,2:12,О, температура , продолжительность обработки 0,5 ч. Количество добавляемого 26%-ного раетвора NaOH при по- еледующёй обработке 4,2 мае,ч,, продолжительность обработки при 68° С

П р им е р 12 (при запредельных значениях, параметров), Процеее оеу- щеетвляют аналогично примеру 6, При активации соотношение компонентов 1,0:0,3: 6,0, температура , продолжительность обработки 1,5 ч. При последующей обработке добавляют 0,3 мае,ч. МХУК, 30%-ныЙ раетвор едкого натра в количеетве 1,8 мае,ч.

Пример 13 (при запредельных значениях параметров), Процесс оеу- щеетвляют аналогично примеру 6, Мас- еовое еоотношение компонентов при активации 1,0:0,2:6,0, температура 35°С, Продолжительноеть обработки

с г -f V X Ч. Ч,.4ДХ АЧ А

бавляют 0,5 маСоЧв МХУК и 0,2 мае,ч, 25%-ного раствора NaOH, продолжитель ноеть обработки 1,4 ч.

е р 14 (с измененной поПример 4

следовательностью обработки алкили- рующим реагентом и едким натром, для сравнения с примером 2). К 1,0 мае,ч, хитозана добавляют 20 мае,ч. водного 43%-ного раетвора NaOH и емееь перемешивают 0,5 ч при . По окончании обработки хитозан отфильтровывают от избытка едкого натра, чтобы обеепечит маесовоё еоотношение хитозан: едкий натр, равное 1:1, Затем к отжатому хитозану добавляют раствор 1,1 , МХУК в 12 мае,ч, изопропанола и пересмешив аю т в течение 2 ч при 15°С, Вы- деление продукта по примеру 1,

Пример 15 (с измененной поеле довательностью обработки). Обработку ;хитозана проводят 20 мае,ч, 20%-ного водного раетвора NaOH в течение I ч при 21 С, Отжимают хитозан до маееово го соотношения хитозан: едкий натр ,1:0,6, К отхатому хитозану добавляют ; Р,6 мае,ч, МХУК в 6,0 маСоЧ, изопро- пиповрго епирта, процеее продолжают при so С в течение 1,5ч,

П р и м е р 16 (по извеетному епо- еобу), Хитозан предварительно раетво- ряют в 2%-ном раетворе укеуеной кие- лоты, оеаждают нейтрализацией раетвора едким натром, отмывают водой от еолей и диспергируют в воде,

К мае,ч, (в расчете на еухое |вещеетво) хитозана добавляют о,65 мае,ч, салицилового альдегида и перемешивают при в течение

3 ч. По окончании оеадок еалицнлиден- хитозака (САХ) отфильтровывают, про- мывают на фильтре водой (20,0 мае.ч,) спиртом (20,0 мае,ч,), ацетоном (20,0 масоЧ,) и изопропанолом (20,0 мае,ч,). Затем САХ отжимают до 5-кратной 4асеЫб

К 1,1 мае,ч, NaOH в 30 мае,ч. изопропанола добавляют отжатый САХ.и перемешивают при в течение 0,6 ч, затем добавляют 3,2 мае,ч, Na-еоли монохлорукеуеной киелоты и продолжа- ют перемешивать при 80°С в течение 2 ч. По окончании реакции продукт отфильтровьюают и очищают от щелочных примееей диализом раствора или промывкой до нейтральной реакции,

Для удаления салицилиденовой защиты полученный продукт растворяют в 40 мае,ч, 50%-ного раствора укеуеной киелоты и альдегида. Для получе1520067

о 5

0 5

0

5

to 5

0 5

ния противоанионной или противока- тионной водорастворимых форм продукта его обрабатывают 100 мае,ч, 0,1 N растворов еоляной киелоты или едкого натра соответстренно,

Характеристика продукта приведена ц табл.1,

I П р и м е р 17 (по известному способу) , Осуществляется аналогично примеру 16, но вместо изопропанола ие- пользуют емееь изопропанола и кеило- ла 1 :1 (V/V,) и Na-еоли монохлорукеуеной киелоты 6,4 масвЧ,

Изобретение позволяет упростить процеее получения КМХ за счет иеклю- чения стадий переоеаждения, блокирования аминогруппы и их деблокирования, а также еократить расход алкилирую- щего реагента с 3,2-6,4 до 1,1 мае,ч, хитозана и реагентов (укеуеная кислота, едкий натр, вода, еалициловый альдегид, епирт, изопропанол), ие- пользуемых на иеключенных стадиях, Изобретение позволяет повысить рает- воримоеть целевого продукта при ету- пенчатом введении монохлорукеуеной киелоты за ечет повьппения степени его замещения,

В табл,2, приведены характериетики полученных образцов и данные по их еорбционной емкости. Формула изобретения

1,Способ получения карбокеимети- лового эфира хитозана путем его алки- лирования в присутствии едкого натра в среде изопропанола, отличающийся тем, что, е целью упрощения процеееа и еокращения раехода реагентов, в качестве алкилирующего реагента иепользуют монохлоруксуе- ную киелоту, при этом сначала оеуще- етвляют обработку хитозана монохпор- укеуеной киелотой в ереде изопропанола при маесовом соотношении хитозан: монохлоруксусная кислота: изопропанол, равном 1:0,6-1,1:6-12, в течение 0,5-1,0 ч при 21-35°С, затем в реакционную смесь вводят 30-45%-ный водный раствор едкого натра при массовом соотношении монохлоруксусная кислота: едкий натр, равном 1,0:0,83-1,0

и обработку продолжают в течение 1,5-2,0 ч при 70-80°С.:

2,Способ поп, 1,отлича ю- щ и и е я тем, что, с целью повьш1е- ния раетворимоети целевого продукта.

введение монохлоруксусной кислоты осуществляют в два приема, сначала вводят 0,3-0,6 мае.ч. на 1 мае.ч.

21

1,0

NaOH

Мерсериг ация 4Э%-ным раствором NaOH

Переосаждение хитоэама 6,0

и защита аминогрупп

действием салицилового

альдегида

1:0,7:0,6:6,0 1,5 70 0,80

Хитоэан:NaMXyК:NaOH:

:изопропанол:ксилол

1:3,2:1,1:30,0:0,00 2,0800,61

хитозана, затем перед добавлением едкого натра добавляют остальную часть монохлоруксусной кислоты.

Таблица

Неполное 0,90

Неполное Таблица2