[发明专利]一种两性羧甲基壳聚糖胍盐衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及壳聚糖领域，特别是指一种两性羧甲基壳聚糖胍盐衍生物及其制备方法。

背景技术

地球上存在的天然有机化合物中，数量最大的是纤维素，其次就是甲壳素(结构式如式1所示)；同时甲壳素还是地球上除蛋白之外数量最大的可再生含氮天然有机化合物[蒋挺大，壳聚糖，2006年第二版]。而壳聚糖(Chitosan)则是甲壳素脱乙酰后的产物，其结构式见式2，是一种天然碱性多糖，具有优良的生物亲和性和生物可降解性，容易制成各种衍生物。因其来源极其丰富，能溶解在盐酸、醋酸和其它有机酸中，已被广泛应用于工业和医药领域。尤其是抗菌性，壳聚糖由于具有生物可降解性、生物相容性、生物无毒性和抗菌活性等特点，使其成为近年来天然抗菌剂开发的研究热点之一。但是，与传统的抗菌剂相比壳聚糖的抗菌活性低，且不溶于水，只能溶解于某些稀酸溶液，从而极大地限制了壳聚糖作为抗菌剂的推广和应用。

为了提高壳聚糖的水溶性，人们采取了多种方法使壳聚糖能溶于水。首先，控制壳聚糖的脱乙酰度可以得到水溶性壳聚糖。比如，Sannan等发现[Sannan T.,et.al.,Makromo.Chem.1976,177,3589.]，当甲壳素的脱乙酰度为50％左右时，壳聚糖能溶于水。后来，Kurita等又发现[Kurita K.,et.al.,Chem.Lett.1989,1597；Kurita K.,et.al.,Carbohydr.Res.1991,16,83.]，对脱乙酰度较高的壳聚糖进行乙酰化，控制其脱乙酰度在50-60％之间，也可以得到水溶性的壳聚糖。其次，将壳聚糖制备成各种无机酸或有机酸盐，也能得到水溶性壳聚糖，最常见的是壳聚糖盐酸盐。另外，对壳聚糖进行化学改性，还可以得到水溶性壳聚糖衍生物，比如羧甲基壳聚糖(见式3)等。虽然上述方法很好地解决了壳聚糖水溶性问题，但其抗菌性能却未有明显提高。

胍基是目前自然界发现的正电性最强的生物活性有机碱，其在生理pH介质下能够质子化，在中性、酸性和碱性条件下均能形成带正电的基团。胍基化合物广泛存在于天然产物中，溶解性强，有很强的碱性和正电性。胍基基团具有抗炎症、降压降血脂、抗病毒、抗肿瘤等生物活性，同时具有强碱性、强稳定性、较好的生物活性，且易于形成氢键，从而具有很好的抗菌性能，被广泛用于医药、农业、建筑、服装、化工等领域。胍基在一般条件下都处于完全质子化状态，保持正电性[韦长梅，胍基化合物的合成与晶体结构研究，博士学位论文，2004.]。胍基能通过静电或氢键作用于受体和配体，因而可以起到很好的药物作用，胍基化合物用作药物主要有抗高血压药物、降血糖药和抗病毒药三种。而壳聚糖上的氨基具有较高的反应活性，因此通过氨基对壳聚糖进行胍基化改性赋予其与胍类化合物类似的性能，进而提高壳聚糖的抑菌和抗菌性能。Hu等将三氧化硫脲与壳聚糖反应得到胍基壳聚糖亚硫酸氢盐(Hu Y.,et.al.,Carbohyd.Polym.2007,67,66.)。Sun等以三聚磷酸钠为交联剂，聚六亚甲基胍磷酸盐为胍化试剂合成胍基化壳聚糖(Bioresour Technol，2010，101，5693.)。Zhai等人以单腈氨为胍基化试剂跟壳聚糖反应，得到了单胍壳聚糖(Zhai X.,et.al.,J.Appl.Polym.Sci.2011,121,3569.)。另外，Xiao等人以精氨酸为胍基化试剂，以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)作为催化剂，让精氨酸与壳聚糖在2-(N-N-吗啡啉)乙烷磺酸(MES)缓冲液中常温下反应，同样得到了胍基化壳聚糖(Xiao B.,et.al.,Carbonyd.Polym.2011,83,144.)。然而，现有壳聚糖胍基化改性的方法均需酸性环境下进行，存在过程复杂、反应时间长等诸多不足，这在一定程度上影响了其进一步应用。

发明内容

为了解决壳聚糖的抑菌和抗菌性能中存在的上述一种或者多种问题，本发明提供了一种两性羧甲基壳聚糖胍盐衍生物和两性羧甲基壳聚糖胍盐衍生物制备方法。

本发明在第一方面提供了一种两性羧甲基壳聚糖胍盐衍生物，它具有如下 所示的结构式(4)：

其中，n、x为自然数，n表示羧甲基壳聚糖重复结构单元数，x表示胍基取代重复结构单元数，n为10-107，x为1-107。

优选地，本发明的两性羧甲基壳聚糖胍盐衍生物，兼具羧甲基壳聚糖和胍基化合物双重特点，在改善壳聚糖水溶性的同时提高了壳聚糖的抑菌和抗菌性能。