Способ получения 2,3-дигидроксипропилхитозана


 


Владельцы патента RU 2496793:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к получению гидроксиалькильных производных полисахаридов. Способ получения 2,3-дигидроксипропилхитозана предусматривает взаимодействие хитозана с глицидолом в присутствии соляной кислоты при соотношении глицидол:хитозан:соляная кислота=(2-6):1:1 при комнатной температуре до образования геля. После чего смесь нагревают при 55-65°C в течение 12-14 часов и обрабатывают реакционную массу водой. Далее высаживают, подвергают горячей экстракции водорастворимыми спиртами или кетонами и сушат. Изобретение позволяет упростить способ получения, увеличить выход целевого продукта и повысить сорбционные свойства соединения. 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к синтезу гидроксиалкильных производных полисахаридов, а именно, к способу получения 2,3-дигидроксипропилхитозана (ГПХ). Это соединение находит применение как компонент антибактериальных средств (Chemistry Letters. 2010. V.39. №9 P.935-937) и как сорбент для извлечения бора из водных растворов (Analytica Chimica Acta. 1998. V.371. №8. P.187-193).

Известен способ получения ГПХ путем взаимодействия 2% дисперсии хитозана в смеси метанол-диоксан с 3-хлор-1,2-пропандиолом в присутствии NaOH при температуре 60-70°C и перемешивании в течение 24 часов. Полученный продукт обладает степенью замещения 0,64 и показывает извлечение борсодержащих ионов 0,1 ммоль/г при pH=4 (Analytica Chimica Acta. 1998. V.371. №8. P.187-193).

Недостатками этого способа получения ГПХ являются необходимость использования основания NaOH, что в последующих операциях требует дополнительной очистки продукта, температура процесса до 70°C, время до 24 часов, необходимость использования органических растворителей (метанол, диоксан) в больших объемах и перемешивания реакционной массы, низкая степень замещения, не более 0,64. Выход продукта в расчете на единицу загружаемого объема составляет 4,3%.

Известен способ получения ГПХ путем взаимодействия 2,4% водной дисперсии хитозана с глицидолом при температуре 60°C и перемешивании в течение 15 часов. Полученный продукт обладает степенью замещения 2,85. Выход продукта в расчете на единицу загружаемого объема составляет 3,6% (Eur. Polym. J. 1989. V.25. №4. P.379-384) - прототип.

Недостатками способа являются использование сильно разбавленной дисперсии хитозана, что приводит к увеличению размеров используемых реакторов и другой техники и к большому расходу растворителей как для проведения реакции, так и для осаждения продукта, и к незначительному выходу продукта в расчете на единицу загружаемого объема.

Общими недостатками упомянутых выше способов являются использование 6-кратного мольного количества дигидроксипропилирующих реагентов по отношению к хитозану и осуществление реакции в сильно разбавленных дисперсиях хитозана и растворах реагентов (область концентраций дисперсий хитозана 2-2,4%). Данные обстоятельства обуславливают неэкономичное использование реагентов и растворителя, а также технологические неудобства, так как из-за больших объемов используемых веществ неэффективно эксплуатируется оборудование. Использование дисперсий хитозана обуславливает гетерогенное протекание реакций, что не обеспечивает полноту модифицирования полимера 2,3-дигидроксипропильными группами.

Поскольку сорбционные свойства ГПХ по отношению к борсодержащим ионам, а значит, и антимикробные свойства комплексов ГПХ и бора зависят от количества введенных 2,3-дигидроксипропильных групп, наиболее ценным следует считать целевой продукт - ГПХ с большей степенью замещения.

Задача, решаемая изобретением, - упрощение способа получения ГПХ, увеличение выхода продукта в расчете на единицу загружаемого объема и повышение его качества как сорбента за счет увеличения степени замещения атомов водорода в аминогруппе на 2,3-дигидроксипропильный радикал.

Поставленная задача решается путем взаимодействия хитозана с водным раствором глицидола в присутствии соляной кислоты при соотношении глицидол:хитозан:соляная кислота=(2-6):1:1 при комнатной температуре до образования геля, с последующим нагреванием при 55-65°C в течение 12-14 часов и обработкой охлажденной реакционной массы водой, высаживанием и горячей экстракции водорастворимыми спиртами или кетонами.

Использование концентрированного раствора хитозана-геля позволяет получить продукт со степенью замещения - от 1,21 до 3,00. Способ позволяет использовать хитозан с большой молекулярной массой, поскольку образующийся гель не требует перемешивания. Использование концентрированных растворов сокращает загружаемый объем, что повышает выход продукта в расчете на единицу загружаемого объема и тем самым позволяет более эффективно использовать оборудование.

Ниже 55°C степень замещения существенно снижается, а при температурах больше 65°C - заметно понижается молекулярная масса, из-за процессов деструкции полимерной цепи. Проведение модифицирования меньше 12 часов не эффективно, т.к. степень замещения низкая, а больше 14 часов не приводит к заметному повышению степени присоединения. Данный способ одностадиен, протекает при более низкой температуре, за достаточно короткий промежуток времени, позволяет значительно снизить количество используемых органических растворителей как в процессе модифицирования, так и в процессе выделения продукта.

Процесс проводят при нагревании в реакторе, затем продукт экстрагируют горячими водорастворимыми спиртами или кетонами и сушат на воздухе. Состав полученного ГПХ характеризуют данными элементного анализа, наличие введенных 2,3-дигидроксипропильных групп ЯМР 1H спектроскопией раствора.

Предлагаемое решение иллюстрируется следующими синтетическими примерами.

Пример 1

Смесь 3,3 г (0,02 моль) хитозана, 1,8 мл (0,02 моль) 37% соляной кислоты в 10 мл воды выдерживают 10 мин до образования гелеобразной массы. Затем добавляют 5,3 мл (0,08 моль) глицидола, смесь нагревают при 60°C 13 ч и охлаждают. К полученной смеси добавляют 5 мл дистиллированной воды, после гомогенизации продукт осаждают ацетоном, подвергают горячей экстракции этанолом в течение 24 ч. Продукт сушат при 50°C до постоянного веса. Получают 6,7 г ГПХ.

Найдено, %: C 44,82; H 7,71; N 5,21; для формулы (C8H13NO5)0,16(C6H11O4N)0,84(C3H7O2)1,21(HCl)0,2 вычислено, %: C 44,92; H 7,57; N 5,26.

Спектр ЯМР 1H (D2O/DCl), δ м.д.: 2.07 (CH3), 3.40-4.29 (HOCH2CH(OH)CH2, CH2OH, H-2,3,4,5,6), 4.67 (H-1 GlcNHAc), 4.94 (H-1 GlcNH2), 5.08 (H-1 GlcNHCH2CH(OH)CH2OH), 5.21 (H-1 GlcN{CH2CH(OH)CH2OH)}2). Степень замещения согласно данным ЯМР 1H -2.85.

Примеры 2 и 3

Методика последующих опытов соответствует примеру 1. Условия реакции и характеристики полученных продуктов представлены в таблице.

Таблица 1
Условия получения и характеристики ГПХ
№ примера Хитозан, г Глицидол, мл H2O, мл Мольное соотношение глицидол:хитозан Температура, °C Время, ч Выход, г Выход продукта в расчете на единицу загружаемого объема, % Степень замещения
Прототип 0,5 1 20 1:6 60 15 0,92 3,6 2,85
1 3,3 5,3 10 1:4 60 13 6,7 32,8 2,85
2 3,3 6,6 10 1:5 55 12 6,9 34,5 2,95
3 3,3 8 10 1:6 60 12 6,6 30,9 3,00

Способ получения 2,3-дигидроксипропилхитозана взаимодействием хитозана с глицидолом в воде при нагревании, отличающийся тем, что взаимодействие осуществляют в присутствии соляной кислоты при соотношении глицидол:хитозан:соляная кислота=(2-6):1:1 при комнатной температуре до образования геля, последующее нагревание при 55-65°C в течение 12-14 часов, обработку реакционной массы водой, высаживание, горячую экстракцию водорастворимыми спиртами или кетонами и сушку.



 

Похожие патенты:
Предложены: применение солей бензофенантридиновых алкалоидов для получения лекарственных средств для лечения опухолей, где алкалоид находится в форме соли лютеовой, гиалуроновой или фосфатидной кислоты, соль бензофенантридиновых алкалоидов с фосфатидной кислотой или гиалуроновой кислотой и фармацевтическая композиция для лечения опухолей на ее основе.

Изобретение относится к выделенному имидированному биологически совместимому полимеру, функционализированному имидной группой. .

Изобретение относится к области биохимии. .

Изобретение относится к области химии биополимеров и может быть использовано в медицине, ветеринарии и космецевтике. .
Изобретение относится к способу очистки хондроитина сульфата и может быть использовано в пищевой и косметической промышленности и медицине. .

Изобретение относится к области биохимии. .

Изобретение относится к матрицам и препаратам на основе поперечно сшитых полисахаридов. .
Изобретение относится к биохимии и биотехнологии, в частности к способам получения хондроитина сульфата из тканей морских гидробионтов, таких как хрящевая ткань рыб.
Способ получения глюкан-хитозанового комплекса из дрожжевой биомассы отходов пивоваренного производства включает механическую и ультразвуковую обработку дрожжевой биомассы, разрушение белков обработкой полученной суспензии щелочными реагентами с последующим выделением целевого продукта. В качестве биомассы используют живые дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Дрожжи предварительно замораживают до -15°С в течение 24 часов. После механического разрушения биомассу обрабатывают 15 мин при 20°C в ультразвуковой бане с частотой излучателя 35 кГц и мощностью 285 Вт. Биомассу подкисляют соляной кислотой до рН=5,5 и обрабатывают ферментным препаратом в количестве одной таблетки, содержащей липазу - 3500 Ед Ph.Eur., амилазу - 4200 Ед Ph.Eur. и протеазу - 250 Ед Ph.Eur. на 1 кг биомассы в пересчете на сухое вещество, затем удаляют липидные компоненты дрожжей. Ферментацию осуществляют при t=20-29oC в течение 30-60 мин. Разрушение белков осуществляют при 55°C на водяной бане в течение 60 мин обработкой 4%-ным водным раствором едкого натра при соотношении дрожжевой биомассы и щелочи, равном 1:4. Среду нейтрализуют и осаждают гидрозоль глюкан-хитозанового комплекса центрифугированием в течение 10 мин. Осадок высушивают при t=55°C в течение 48 часов. Изобретение позволяет повысить качество полученного комплекса и его биологическую активность. 3 пр.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способам переработки шкур рыб для получения гиалуроновой кислоты и коллагена. Способ предусматривает следующее. Шкуры прудовых рыб промывают холодной проточной водой в течение 10-15 мин. Измельчают их до размера 2-3 мм. Проводят водную экстракцию при температуре 40-45°C в течение 40-50 мин при соотношении измельченные шкуры : вода равном 1:1 при периодическом перемешивании. Фильтруют, после чего жидкую фракцию сушат в распылительной сушилке при температуре продукта на выходе из сушилки 60-65°C в течение 15-25 мин с получением гиалуроновой кислоты. Твердую фракцию подвергают отбеливанию в течение 12 ч перекисно-солевым раствором, который готовят путем смешивания 1 л 3%-ной перекиси водорода и 20 г хлорида натрия. Обработку отбеленной твердой фракции 1,0-1,2%-ным раствором гидроксида натрия в течение 24 ч при температуре 20-25°C с последующей нейтрализацией полученной смеси 3%-ным раствором борной кислоты. Обработку набухшей твердой фракции раствором ферментного препарата «Панкреатин», взятым в количестве 0,5-0,6% к массе твердой фракции, в течение 1,5-2,0 ч при температуре 37-40°C. Промывку твердой фракции холодной проточной водой для удаления остатков «Панкреатина» с получением коллагена. Полученный коллаген, в зависимости от назначения, направляют на сушку в сушильные камеры с принудительной циркуляцией воздуха при температуре 18-20°C в течение 12 ч и хранение в сухие вентилируемые помещения при температуре не выше 20°C в течение 24 месяцев или замораживают до температуры минус 18 - минус 20°C и хранят при температуре минус 18 - минус 20°C в течение 24 месяцев. Высушенную в распылительной сушилке жидкую фракцию хранят при температуре 0-4°C в течение 12 месяцев или растворяют в физиологическом буферном растворе. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области органического синтеза. Способ получения не растворимого в воде серосодержащего биополимера на основе хитозана включает взаимодействие хитозана с тиометилирующим агентом, предварительно полученным насыщением раствора формальдегида газообразным H2S, при мольном соотношении хитозан : формальдегид : сероводород 1:6:4, при температуре 60°С в течение 20-25 часов. Изобретение обеспечивает получение нерастворимого в воде серосодержащего биополимера на основе хитозана, обладающего комплексообразующей активностью к ионам благородных металлов (Pd, Pt). 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к стабилизатору для липосомальных суспензий для осуществления направленной транспортировки физиологически активных веществ с целью повышения терапевтической активности лекарственных препаратов. Предложенный стабилизатор включает модифицированный хитозан, который получают путем модификации частиц хитозана, находящихся в эмульсии органический растворитель - вода с рН 6,0-6,5, путем воздействия сначала смесью, состоящей из карбоновой кислоты в органическом растворителе и конденсирующего агента, а затем органическим основанием, при этом в качестве карбоновых кислот используют или пальмитиновую, или стеариновую, или додекановую кислоту, в качестве конденсирующего агента - смесь из гидроксисукцинимида и алифатического карбодиимида или формальдегида и алифатического изоцианида, а в качестве органического основания - триэтиламин. Предложен эффективный стабилизатор липосомальных композиций, который может быть получен упрощенным способом. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 5 пр., 7 ил.
Изобретение относится к природным полимерам полисахаридов и может быть использовано в медицине. Получаемый водорастворимый биоактивный нанокомпозит включает модифицированную соединением из ряда меланинов соль гиалуроновой кислоты в качестве матрицы и наночастицы золота как наполнитель. Способ предусматривает химическое взаимодействие твердофазных порошков соли гиалуроновой кислоты, соединения из ряда меланинов, золотохлористоводородной кислоты или соли золота в условиях одновременного воздействия давления в пределах от 50 до 1000 МПа и деформации сдвига в механохимическом реакторе при температуре от -18° до 110°С. Изобретение позволяет получать водорастворимый биоактивный нанокомпозит с высоким выходом целевого продукта и высоким содержанием золота в нем. 13 з.п. ф-лы, 18 пр.

Изобретение относится к природным полимерам из класса полисахаридов и может найти применение в медицине, в частности фотон захватной терапии (ФЗТ), фототермической терапии, фото- и радиосенсибилизации, химиотерапии, лечении ревматоидного артрита, антиВИЧ терапии, косметологии, эстетической дерматологии и пластической хирургии. Способ получения водорастворимого биоактивного нанокомпозита, включающего модифицированную лимонной кислотой или солью лимонной кислоты соль гиалуроновой кислоты в качестве матрицы и наночастицы золота как наполнитель осуществляют путем химического взаимодействия твердофазных порошков соли гиалуроновой кислоты, лимонной кислоты или соли лимонной кислоты и золотохлористоводородной кислоты или соли золота при температуре от -18° до 125°C, в условиях одновременного воздействия давления от 50 до 1000 МПа и деформации сдвига в механохимическом реакторе. Изобретение позволяет получать водорастворимый биоактивный нанокомпозит с надежно предсказуемыми характеристиками, а именно высоким выходом целевого продукта, высоким содержанием золота, контролируемым размером наночастиц золота, узким распределением по размеру наночастиц золота. Также достигается значительное увеличение стойкости композита при длительном хранении. Перечисленные выше параметры композита сохраняются не меньше года. Способ осуществляется в отсутствие жидкой среды и не требует стадии очистки и концентрирования. 19 з.п. ф-лы, 18 пр.

Группа изобретений относится к медицине. Описаны композиции, включающие гиалуроновую кислоту с низкой степенью модификации функциональных групп, и смеси, получаемые в результате регулируемой реакции такой слегка модифицированной гиалуроновой кислоты с подходящими дифункциональными или многофункциональными сшивающими реагентами. Композиции обладают низкими противовоспалительными свойствами при инъекции in vivo и могут быть использованы в качестве медицинских устройств, биомедицинских адгезивов и герметиков, а также для доставки в строго определенное место биоактивных веществ. 10 н. и 39 з.п. ф-лы, 14 ил., 24 табл., 45 пр.

Изобретение относится к получению хитозана из хитина и может найти применение в медицине, химической, текстильной, бумажной и пищевой промышленности. Способ предусматривает предварительное измельчение хитина до размеров 1-2×2-3 мм. Далее проводят деацетилирование хитина в двугорлом реакторе в 40% растворе NaOH при соотношении к хитину (1-3):(20-60) при 100°C, давлении 300 мм рт.ст. в течение 1-2 ч. Причем двугорлый реактор снабжен обратным холодильником и подключен к вакуумному водоструйному насосу. Изобретение позволяет увеличить степень деацетилирования хитозана и сохранить природную структуру готового продукта. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к новому соединению - N,O-(2,3-дигидроксипропил)хитозанил-борату, имеющему формулу , где m=500-3000. Соединение обладает антибактериальным, иммуномодулирующим и антитоксическим действием. 1 табл., 6 пр.

Изобретение относится к получению хитозана. Способ предусматривает предварительную обработку природного хитинсодержащего сырья для удаления из него необогащенного хитином материала путем обработки слабым раствором гидроксида натрия с последующим отделением и промывкой хитинсодержащего сырья. Затем хитинсодержащее сырье деминерализуют путем погружения в 0,5-2 М раствор соляной кислоты при температуре от 20°C до 30°C в течение 0,5-2 часов, отделяют сырье, промывают в течение 0,5-2 часов и затем отделяют от промывочной воды. Далее подвергают депротеинированию деминерализованное хитинсодержащее сырье путем обработки в 1-10%-ном растворе гидроксида натрия в течение 4-24 часов при температуре от 60°C до 80°C, отделяют депротеинированное сырье, промывают в течение 0,5-2 часов и отделяют от промывочной воды. После чего отделяют остаточную воду из хитинового сырья и погружают хитиновое сырье в деацетилирующий 40-50%-ный раствор гидроксида натрия и ведут деацетилирование при температуре от 90°C до 110°C в течение 1-3 часов. Затем отделяют полученный биополимер хитозана от деацетилирующего раствора, промывают и отделяют от промывочной воды. Отделяют остаточную воду от биополимера хитозана. Биополимер сушат на воздухе при температуре не более 65°C до снижения содержания влаги в биополимере хитозана менее 10% по массе. Полученный хитозан характеризуется степенью деацетилирования 80% или более, содержанием белка менее 0.3%, содержанием золы менее 0.2% и содержанием влаги менее 10%. Изобретение позволяет получить хитозан медицинской степени очистки и не требует дополнительных стадий отбеливания. 11 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 табл., 1 пр.
Наверх