一種以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種對甲殼素進(jìn)行磷酸化修飾的方法，包括以下步驟：1）Eaton試劑的配制：在干燥狀態(tài)下稱取五氧化二磷加入燒瓶中，不斷攪拌下與甲基磺酸混合溶解1-2小時；2）反應(yīng)：將干燥后的甲殼素粉碎，取通過篩孔的組份，在氮氣的保護(hù)下，將甲殼素干粉溶解到Eaton試劑中，攪拌反應(yīng)；3）分離：向反應(yīng)體系添加乙醚沉淀、離心后，洗滌沉淀；然后用去離子水溶解沉淀；濁液透析后真空濃縮，濃縮液冷凍干燥得產(chǎn)物。本發(fā)明具有以下的優(yōu)點：1、方法簡單易操作、產(chǎn)率高、環(huán)境友好，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。2、所得產(chǎn)物取代度高。3、本發(fā)明對甲殼素進(jìn)行磷酸化修飾，溶解性增強(qiáng)后有利于生物體吸收，表現(xiàn)出新的生理生化活性。
【專利說明】一種以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，具體涉及一種對甲殼素進(jìn)行磷酸化修飾使其在水中可溶的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]甲殼素(Chitin)又名幾丁質(zhì)、聚乙酰氨基葡萄糖，化學(xué)名為(1，4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-β -D-葡聚糖，是以β -1, 4糖苷鍵相連的線性生物高分子，可從甲殼動物外殼和真菌細(xì)胞壁中提取，是僅次于纖維素的第二大可再生天然生物高分子。但甲殼素由于分子內(nèi)及分子間的氫鍵作用難溶于普通溶劑，這很大程度上限制了甲殼素的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。為了增加其水溶性，通常對甲殼素脫乙酰制備得到殼聚糖。殼聚糖在酸性條件下才能溶解，限制了其應(yīng)用范圍。且在脫乙酰的過程中，殘余的濃堿會對環(huán)境產(chǎn)生較大的污染。
[0003]磷是人體的重要元素成分，在眾多的生命活動中具有極其重要的作用。目前，生命過程中還沒有發(fā)現(xiàn)不含磷的生命體。磷之所以是生命過程中的重要元素，是因為絕大多數(shù)酶的催化反應(yīng)都是以它們的磷酸化和去磷酸化來調(diào)控的。生物體所需的基本儲存單元ATP參與了生命化學(xué)過程中的幾乎每一個反應(yīng)，新陳代謝過程常以含磷衍生物為中間體而進(jìn)行。生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)DNA和RNA的核苷之間是通過磷酸二酯鍵連接的。甲殼素是一種新興的生物功能材料，其已經(jīng)應(yīng)用于骨質(zhì)替代、組織工程以及基因和藥物載體等與生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)息息相關(guān)的領(lǐng)域。近年來，研究人員逐步意識到將磷結(jié)合到甲殼素結(jié)構(gòu)上所形成的衍生物在生命科學(xué)以及醫(yī)學(xué)方面的某些特殊的應(yīng)用價值。這也可能是磷酸化改性方法區(qū)別于其它改性修飾方法的獨到之處。尤其是磷酸化后的水溶性甲殼素在骨整合以及組織工程等方面的應(yīng)用已取得了突破性的進(jìn)展，這是其它水溶性甲殼素衍生物所望塵莫及的。
[0004]我國每年新增大 量的蝦蟹殼等廢棄物，不僅嚴(yán)重污染了環(huán)境，同時也造成了極大的資源浪費。甲殼素與人體的組織器官及細(xì)胞有良好的生物相容性。但是由于甲殼素在多數(shù)溶劑中不溶以及其他一些結(jié)構(gòu)方面的因素仍然限制著其廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種操作簡單、產(chǎn)率高、環(huán)境污染小、應(yīng)用廣泛的甲殼素磷酸化衍生物的制備方法。在反應(yīng)中，甲基磺酸不僅是甲殼素的良好溶劑，也是該磷酸化反應(yīng)的有效催化劑。該方法不僅效率高，而且還能得到取代度較高的產(chǎn)物。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0007]I) Eaton試劑的配制:甲基磺酸置于燒瓶中；在干燥狀態(tài)下稱取五氧化二磷加入燒瓶中，不斷攪拌下與甲基磺酸混合溶解1-2小時；甲基磺酸與五氧化二磷的質(zhì)量比為8:1-14:1 ；
[0008]2)反應(yīng):將干燥后的甲殼素粉碎，過60-100目篩，取通過篩孔的組份，在氮氣的保護(hù)下，將甲殼素干粉溶解到Eaton試劑中，0-5°C持續(xù)攪拌反應(yīng)；甲殼素干粉與Eaton試劑的質(zhì)量比為1:6-1:18;
[0009]3)分離:向反應(yīng)體系添加乙醚沉淀、離心后，再依次用丙酮和甲醇洗滌沉淀；然后用去離子水溶解沉淀；濁液透析后真空濃縮，濃縮液冷凍干燥得產(chǎn)物。
[0010]按上述方案，步驟I)所述燒瓶為帶氯化鈣干燥管的燒瓶。
[0011]按上述方案，步驟2)在氮氣的保護(hù)下，持續(xù)攪拌反應(yīng)時間為2-3小時。
[0012]按上述方案，步驟2)反應(yīng)過程中可以通過在反應(yīng)體系中添加五氧化二磷來提高最終產(chǎn)物的取代度，五氧化二磷添加質(zhì)量為甲殼素干粉的0.2-0.6倍。
[0013]按上述方案，步驟3)透析過程采用透析袋的截留分子量為3500-8000。
[0014]磷酸化甲殼素取代度的測定:使用硫酸-硝酸混合物消化破壞有機(jī)物質(zhì)，并將磷酸鹽轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽。在酸性條件下，正磷酸鹽與鑰酸銨反應(yīng)生成的磷鑰酸銨通過還原劑作用，形成“鑰藍(lán)”，用分光光度計測定藍(lán)色在825nm波長的吸光值。從標(biāo)準(zhǔn)曲線上讀取相應(yīng)磷含量。磷酸根的取代度(Degree of substitution, DS)定義為每個乙酰氨基葡萄糖單元中所含的磷酸根的數(shù)目，計算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)Eaton試劑的配制:甲基磺酸置于燒瓶中；在干燥狀態(tài)下稱取五氧化二磷加入燒瓶中，不斷攪拌下與甲基磺酸混合溶解1-2小時；甲基磺酸與五氧化二磷的質(zhì)量比為8:1-14:1 ； 2)反應(yīng):將干燥后的甲殼素粉碎，過60-100目篩，取通過篩孔的組份，在氮氣的保護(hù)下，將甲殼素干粉溶解到Eaton試劑中，0-5°C持續(xù)攪拌反應(yīng)；甲殼素干粉與Eaton試劑的質(zhì)量比為1:6-1:18; 3)分離:向反應(yīng)體系添加乙醚沉淀、離心后，再依次用丙酮和甲醇洗滌沉淀；然后用去離子水溶解沉淀；濁液透析后真空濃縮，濃縮液冷凍干燥得產(chǎn)物。
2.按照權(quán)利要求1所述的以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特征在于:步驟I)所述燒瓶為帶氯化鈣干燥管的燒瓶。
3.按照權(quán)利要求1所述的以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特征在于:步驟2)在氮氣的保護(hù)下，持續(xù)攪拌反應(yīng)時間為2-3小時。
4.按照權(quán)利要求1所述的以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特征在于:步驟2)反應(yīng)過程中可以通過在反應(yīng)體系中添加五氧化二磷來提高最終產(chǎn)物的取代度，五氧化二磷添加質(zhì)量為甲殼素干粉的0.2-0.6倍。
5.按照權(quán)利要求1所述的以甲基磺酸`為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特征在于:步驟3)透析過程采用透析袋的截留分子量為3500-8000。
6.按照權(quán)利要求1所述的以甲基磺酸為溶劑合成磷酸化甲殼素的方法，其特征在于:采用磷鑰藍(lán)分光光度法測定產(chǎn)物的磷含量，換算成磷酸化甲殼素的取代度。
【文檔編號】C08B37/08GK103709268SQ201310692000
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】魏凌云, 王建華, 杜昱光 申請人:武漢工程大學(xué)