多糖酚酸接枝共聚物的合成优化与结构表征
摘要：用特定的方法将酚酸（如咖啡酸、阿魏酸）接枝到壳聚糖上，可显著增强壳聚糖的水溶性、抗氧化活性等，这对拓宽这种生物大分子的应用范围有重要意义。研究表明，通过1-乙基-3-（3-二甲氨丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC·HCl）和1-羟基苯并三氮唑一水（HOBt）的介导，可在较为温和的条件下将酚酸接枝到壳聚糖(CS)大分子链上，通过控制合适的温度并调节酚酸与壳聚糖的比例，可以人为控制接枝率，找出最优条件。最后进行紫外-可见光全波长扫描、红外光谱分析和氢原子核磁共振以验证复合物的结构。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法5
1.1材料 5
1.1.1 试剂5
1.1.2 仪器5
1.2方法 5
1.2.1 酚酸壳聚糖的合成优化5
1.2.2 酚酸壳聚糖的接枝率实验5
1.2.3 酚酸壳聚糖的结构表征6
1.2.3.1 紫外可见光全波长扫描（UVvis）6
1.2.3.2 红外光谱分析（FTIR）6
1.2.3.3 氢谱核磁共振（1H NMR）6
2 结果与分析6
2.1酚酸壳聚糖的合成优化6
2.2酚酸壳聚糖的接枝率7
2.2.1咖啡酸壳聚糖、阿魏酸壳聚糖的接枝率7
2.2.2乙酸溶解环境下咖啡酸壳聚糖的接枝率8
2.3酚酸壳聚糖的结构表征9
2.3.1紫外可见光全波长扫描（UVvis）9
2.3.2红外光谱分析（FTIR）10
2.3.3氢谱核磁共振（1H NMR）11
3讨论 13
致谢13
参考文献13
多糖酚酸接枝共聚物的合成优化与结构表征
引言
引言
壳聚糖(CS)是甲壳素经脱乙酰化的产物，即脱乙酰基甲壳素，学名聚氨基葡萄糖，又名可溶性甲壳质、甲壳胺。化学名称为β(1→4)2氨基2脱氧D葡萄糖，是由N乙酰 D氨基葡萄糖单体通过β1，4 糖苷键连接起来
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的直链状高分子化合物。分子结构如下：
图1 壳聚糖
纯品的壳聚糖是带有珍珠光泽的白色片状或粉末状固体，相对分子质量因原料不同而从数十万到数百万，只溶于稀盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸，不溶于水和碱溶液。它有类同于葡聚糖胺的结构特性，在其大分子结构中含有丰富的羟基和氨基，这些活性基团可以和其它物质的分子发生化学反应，通过酰化、羟基化、氰化、醚化、烷基化、酯化、酰亚胺化、叠氮化、成盐、螯合、水解、氧化、卤化、接枝与交联等反应，可制备壳聚糖衍生物[1]。它无毒副作用，具有良好的生物相容性、生物可降解性、吸湿性和保湿性，有明显的抗菌抑菌作用，具有表面多孔结构，是良好的药物缓释剂和保水剂[2]。因分子中含有氨基，成为天然阳离子絮凝剂。作为一种化学改性聚合物，壳聚糖在许多方面都显示出独特的功能特性，在食品、农业、水处理、日化及生物医学工程等领域都有很高的实用价值[3]，其自然资源极其丰富，是仅次于纤维素的第二大有机资源[4]。
酚酸（Phenolic acids）是一类含有酚环的有机酸。酚酸对人体具有多种有益的功能， 除了过去关注的抗肿瘤、抗氧化、抑菌功能外，还有最近发现的抑制肥胖，改善情绪和促进人体肠道健康等功能。酚酸的生物活性功能对环境的依赖很大，特别是抗氧化与促氧化，预防癌症与促进癌症功能。关于环境条件对抗氧化功能和抗癌的影响仍需深入的研究[5]。
咖啡酸，化学名称为3,4二羟基肉桂酸，是一种常见酚酸，广泛分布在水果、谷物和中药植物当中。咖啡酸是一种重要的天然抗氧化剂，已广泛应用于食品、药品、化妆品等领域中。咖啡酸的抗氧化机制是多重的，包括清除游离自由基、金属离子螯合、对特殊的酶的抑制行为，从而减少游离自由基和脂质过氧化物的形成。 因此，它的抗氧化行为能够阻止油脂和含油食品的氧化酸败，以及和疾病相关的过氧化损害，比如癌症、糖尿病、冠心病等。此外，咖啡酸还具有抗菌、抗肿瘤、保肝等多方面的生物活性[6]。
阿魏酸，化学名称为4羟基3甲氧基肉桂酸，是植物界普遍存在的一种酚酸，在植物体内很少以游离态存在，主要与低聚糖、多胺、脂类和多糖形成结合态。它有许多保健功能，如清除自由基、抗血栓、抗菌消炎、抑制肿瘤、防治高血压、心脏病、增强精子活力等。阿魏酸毒性低，易于为人体代谢，其用途越来越广泛。阿魏酸在食品工业中主要用于制备天然香兰素、抗氧化剂、防腐剂、交联剂和机能促进剂等，阿魏酸可通过化学合成法和提取法获得[7]。
a b
图2咖啡酸（a）、阿魏酸(b)分子结构
大分子多糖的修饰和小分子接枝物的选择对于接枝反应是一个研究热点。通过合适的方法将小分子物质高效地接枝到生物多糖链上进而改变大分子多糖的性质近年来也越来越引起国内外科研人员的重视。咖啡酸、阿魏酸由于具有较强的抗氧化活性，将上述两种酚酸接枝到壳聚糖上可以显著提升壳聚糖的抗氧化能力。已经有文献报道，可以通过碳化二亚胺介导的偶联反应、漆酶催化聚合和自由基介导的反应将抗氧化基团接枝到壳聚糖上[813]，如liu[14]等人通过自由基介导方法成功地将咖啡酸、阿魏酸接枝到了壳聚糖链上，并取得了不错的效果。而在此次研究中参考的是Fangkangwanwong[15]等人的方法，准备通过1乙基3（3二甲氨丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDCHCl）和1羟基苯并三氮唑一水（HOBt）的介导，建立一种将酚酸接枝到壳聚糖(CS)大分子链上的简便方法。最后测定样品的接枝率以及对样品进行紫外可见光全波长扫描、红外光谱分析和氢原子核磁共振，表征出样品结构。
1 材料与方法
1．1 材料（黑体小四号）
1．1．1 试剂
低粘度壳聚糖（CS，粘均分子量：1.5×105，脱乙酰度 ≥ 90.0%）、1乙基3（3二甲氨丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDCHCl，Mr = 191.7）、FolinCiocalteau试剂均购自上海楷洋生物技术公司；
1羟基苯并三氮唑一水（HOBt，Mr = 153.14）购自Sinopharm Chemical Reagent company；
咖啡酸（CA，Mr = 180.16）、阿魏酸（FA，Mr = 194.18）均购自Sigma Chemical Company；
D2O、CD3COOD购自J&K科技公司；
以上所有试剂均为分析纯。
1．1．2 仪器
日本Shimazu公司的UV2600分光光度计，瑞士Bruker公司的500 MHz核磁共振仪，美国赛默飞公司的Nicolet iS10 傅立叶红外（FTIR）光谱仪。
1．2 方法
1．2．1 酚酸壳聚糖的合成优化
该方法主要是参考Fangkangwanwong[15]等人实验研究建立。具体步骤如下：
（1）称取定量的壳聚糖（CS, 0.3030 g, 1.85 mmol）与1羟基苯并三氮唑一水（HOBt, 0.282 g, 1.85 mmol）于三角瓶中，加入30ml的超纯水，并运用水浴控温的方式控制温度在25 ℃，磁力搅拌器搅拌过夜，直到该混合液体变澄清透明。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法5
1.1材料 5
1.1.1 试剂5
1.1.2 仪器5
1.2方法 5
1.2.1 酚酸壳聚糖的合成优化5
1.2.2 酚酸壳聚糖的接枝率实验5
1.2.3 酚酸壳聚糖的结构表征6
1.2.3.1 紫外可见光全波长扫描（UVvis）6
1.2.3.2 红外光谱分析（FTIR）6
1.2.3.3 氢谱核磁共振（1H NMR）6
2 结果与分析6
2.1酚酸壳聚糖的合成优化6
2.2酚酸壳聚糖的接枝率7
2.2.1咖啡酸壳聚糖、阿魏酸壳聚糖的接枝率7
2.2.2乙酸溶解环境下咖啡酸壳聚糖的接枝率8
2.3酚酸壳聚糖的结构表征9
2.3.1紫外可见光全波长扫描（UVvis）9
2.3.2红外光谱分析（FTIR）10
2.3.3氢谱核磁共振（1H NMR）11
3讨论 13
致谢13
参考文献13
多糖酚酸接枝共聚物的合成优化与结构表征
引言
引言
壳聚糖(CS)是甲壳素经脱乙酰化的产物，即脱乙酰基甲壳素，学名聚氨基葡萄糖，又名可溶性甲壳质、甲壳胺。化学名称为β(1→4)2氨基2脱氧D葡萄糖，是由N乙酰 D氨基葡萄糖单体通过β1，4 糖苷键连接起来
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的直链状高分子化合物。分子结构如下：
图1 壳聚糖
纯品的壳聚糖是带有珍珠光泽的白色片状或粉末状固体，相对分子质量因原料不同而从数十万到数百万，只溶于稀盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸，不溶于水和碱溶液。它有类同于葡聚糖胺的结构特性，在其大分子结构中含有丰富的羟基和氨基，这些活性基团可以和其它物质的分子发生化学反应，通过酰化、羟基化、氰化、醚化、烷基化、酯化、酰亚胺化、叠氮化、成盐、螯合、水解、氧化、卤化、接枝与交联等反应，可制备壳聚糖衍生物[1]。它无毒副作用，具有良好的生物相容性、生物可降解性、吸湿性和保湿性，有明显的抗菌抑菌作用，具有表面多孔结构，是良好的药物缓释剂和保水剂[2]。因分子中含有氨基，成为天然阳离子絮凝剂。作为一种化学改性聚合物，壳聚糖在许多方面都显示出独特的功能特性，在食品、农业、水处理、日化及生物医学工程等领域都有很高的实用价值[3]，其自然资源极其丰富，是仅次于纤维素的第二大有机资源[4]。
酚酸（Phenolic acids）是一类含有酚环的有机酸。酚酸对人体具有多种有益的功能， 除了过去关注的抗肿瘤、抗氧化、抑菌功能外，还有最近发现的抑制肥胖，改善情绪和促进人体肠道健康等功能。酚酸的生物活性功能对环境的依赖很大，特别是抗氧化与促氧化，预防癌症与促进癌症功能。关于环境条件对抗氧化功能和抗癌的影响仍需深入的研究[5]。
咖啡酸，化学名称为3,4二羟基肉桂酸，是一种常见酚酸，广泛分布在水果、谷物和中药植物当中。咖啡酸是一种重要的天然抗氧化剂，已广泛应用于食品、药品、化妆品等领域中。咖啡酸的抗氧化机制是多重的，包括清除游离自由基、金属离子螯合、对特殊的酶的抑制行为，从而减少游离自由基和脂质过氧化物的形成。 因此，它的抗氧化行为能够阻止油脂和含油食品的氧化酸败，以及和疾病相关的过氧化损害，比如癌症、糖尿病、冠心病等。此外，咖啡酸还具有抗菌、抗肿瘤、保肝等多方面的生物活性[6]。
阿魏酸，化学名称为4羟基3甲氧基肉桂酸，是植物界普遍存在的一种酚酸，在植物体内很少以游离态存在，主要与低聚糖、多胺、脂类和多糖形成结合态。它有许多保健功能，如清除自由基、抗血栓、抗菌消炎、抑制肿瘤、防治高血压、心脏病、增强精子活力等。阿魏酸毒性低，易于为人体代谢，其用途越来越广泛。阿魏酸在食品工业中主要用于制备天然香兰素、抗氧化剂、防腐剂、交联剂和机能促进剂等，阿魏酸可通过化学合成法和提取法获得[7]。
a b
图2咖啡酸（a）、阿魏酸(b)分子结构
大分子多糖的修饰和小分子接枝物的选择对于接枝反应是一个研究热点。通过合适的方法将小分子物质高效地接枝到生物多糖链上进而改变大分子多糖的性质近年来也越来越引起国内外科研人员的重视。咖啡酸、阿魏酸由于具有较强的抗氧化活性，将上述两种酚酸接枝到壳聚糖上可以显著提升壳聚糖的抗氧化能力。已经有文献报道，可以通过碳化二亚胺介导的偶联反应、漆酶催化聚合和自由基介导的反应将抗氧化基团接枝到壳聚糖上[813]，如liu[14]等人通过自由基介导方法成功地将咖啡酸、阿魏酸接枝到了壳聚糖链上，并取得了不错的效果。而在此次研究中参考的是Fangkangwanwong[15]等人的方法，准备通过1乙基3（3二甲氨丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDCHCl）和1羟基苯并三氮唑一水（HOBt）的介导，建立一种将酚酸接枝到壳聚糖(CS)大分子链上的简便方法。最后测定样品的接枝率以及对样品进行紫外可见光全波长扫描、红外光谱分析和氢原子核磁共振，表征出样品结构。
1 材料与方法
1．1 材料（黑体小四号）
1．1．1 试剂
低粘度壳聚糖（CS，粘均分子量：1.5×105，脱乙酰度 ≥ 90.0%）、1乙基3（3二甲氨丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDCHCl，Mr = 191.7）、FolinCiocalteau试剂均购自上海楷洋生物技术公司；
1羟基苯并三氮唑一水（HOBt，Mr = 153.14）购自Sinopharm Chemical Reagent company；
咖啡酸（CA，Mr = 180.16）、阿魏酸（FA，Mr = 194.18）均购自Sigma Chemical Company；
D2O、CD3COOD购自J&K科技公司；
以上所有试剂均为分析纯。
1．1．2 仪器
日本Shimazu公司的UV2600分光光度计，瑞士Bruker公司的500 MHz核磁共振仪，美国赛默飞公司的Nicolet iS10 傅立叶红外（FTIR）光谱仪。
1．2 方法
1．2．1 酚酸壳聚糖的合成优化
该方法主要是参考Fangkangwanwong[15]等人实验研究建立。具体步骤如下：
（1）称取定量的壳聚糖（CS, 0.3030 g, 1.85 mmol）与1羟基苯并三氮唑一水（HOBt, 0.282 g, 1.85 mmol）于三角瓶中，加入30ml的超纯水，并运用水浴控温的方式控制温度在25 ℃，磁力搅拌器搅拌过夜，直到该混合液体变澄清透明。
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