甲壳素和壳聚糖在离子液体中的溶解与改性

甲壳素及壳聚糖作为生物大分子材料难溶于诸多溶剂,从而限制了其应用和修饰改性。因此,研究与开发良好的溶剂体系具有重要意义。本文首先对甲壳素及壳聚糖在各种离子液体中的溶解性能和溶解机理进行了详细综述,其次概述了甲壳素与壳聚糖在离子液体介质中进行修饰的化学反应研究(如:水解作用、酰基化反应和接枝共聚反应等),最后提出离子液体作为一类可回收循环使用的良好溶解介质将会对甲壳素及壳聚糖的实际应用和修饰改性提供更好的媒介,并拓宽甲壳素及壳聚糖的研究与应用领域。     

溴化甲基咪唑键联壳聚糖的制备及其催化N-羟烷基化研究

在水介质中,3-溴烷基-1-甲基咪唑溴化物与壳聚糖发生反应生成了离子液体键联壳聚糖(IL-b-CS)衍生物.通过红外光谱、核磁共振、X射线衍射和热重等分析技术对离子液体键联壳聚糖衍生物进行了结构表征.以离子液体键联壳聚糖衍生物为催化剂,研究了在无溶剂条件下其对芳香胺和碳酸乙烯酯N-羟烷基化反应的催化性能,讨论了反应条件(催化剂用量、反应物料比、反应温度和反应时间)对其催化性能的影响.     

离子液体在壳聚糖研究中的应用进展

离子液体是一种新型的绿色溶剂,目前被广泛用于天然高分子材料的加工与应用。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物,是自然界中存储最大的碱性生物多糖,具有生物相容性、可降解性、吸湿性、抗菌性、成纤成膜性等优异特性,在医药、食品、纺织、造纸、日化等领域具有广阔的应用前景。近年来,离子液体开始应用于壳聚糖材料加工中,并已在壳聚糖的溶解、均相衍生化、复合材料加工以及电化学生物传感器等方面取得了一些研究进展,该文就此进行了综述。引用文献54篇。     

壳聚糖与尿素的相互作用及其应用研究进展

尿素能够显著破坏甲壳素/壳聚糖分子氢键结构和疏水相互作用,增加其临界胶束浓度,促进多糖大分子的溶解,并能减少其在溶液中的自聚集现象.碱-尿素水溶液可以作为一种新型的甲壳素/壳聚糖绿色溶剂,有望用于对刺激性要求较为苛刻的食品、生物医学等领域.壳聚糖衍生物特别是其与过渡金属离子的配合物具有良好的尿素吸附功能,可用于尿毒症患者血液中小分子毒物的吸附,对机体刺激性小且不吸附血清蛋白等生物大分子.有望成为血液灌流治疗法中清除尿素等小分子毒性物质的良好吸附剂.壳聚糖还可以作为包膜材料,制备壳聚糖包膜尿素,与普通的包膜尿素相比性能更为优越.     

一种新的液晶高分子——丁酸壳聚糖的合成与表征

甲壳素几乎不溶于任何溶剂,由于其脱乙酰化产物壳聚糖含自由氨基,能被酸质子化而溶解,所以壳聚糖的应用领域远多于甲壳素.但是壳聚糖也仅能溶于酸性介质中,并不能溶于纯水和普通有机溶剂,因而人们对甲壳素或壳聚糖进行各种化学改性[1,2],寻求溶解性更好尤其能溶于水的衍生物,以扩大其应用范围.本文按文献[2～4]方法合成了O-丁酰化壳聚糖(简称丁酸壳聚糖),首次报道它具有溶致液晶性.     

水溶性N-(2-羧基苯甲酰基)化壳聚糖的合成

壳聚糖(β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖)是甲壳素脱乙酰化反应生成的一种线性聚合物,无毒、可生物降解、并有良好的成膜性和生物相容性,近年来已在水处理、医药、食品、化妆品、农业等领域显示了其独特的应用价值。但是,因分子内和分子间氢键的作用,壳聚糖只能溶于酸和酸     

碱量法测定壳聚糖中胺基方法的改进

甲壳素(chitin)是一种天然高分子化合物,化学名称为2—乙酰胺基—2—脱氧—β—D—葡糖的聚合体。甲壳素不溶于稀酸、稀碱,故又称不溶性甲壳素。甲壳素经浓碱处理,分子中的乙酰基逐渐水解脱除。当脱乙酰基达到一定程度时,可溶于稀酸形成胶体溶液,脱乙酰基甲壳素又称可溶性甲壳素或壳聚糖(chitosan)。壳聚糖中胺基含量与其溶解性能、粘度、离子交换能     

粘度法预测聚乙二醇/壳聚糖体系的相容性

甲壳素在自然界的含量很大，仅次于纤维素，是一种颇具应用潜力的天然高分子．可由甲壳素经脱酸基化制得壳聚糖．由于其分子中存在氨基，因此能溶解干酸性水溶液中，并以聚电解质的形式存在，近来用壳聚糖制得的纤维膜应用于药物、食品等的分离和纯化、污水的处理，分离效果好，且不带入任何化学杂质．在壳聚糖纤维膜制作及与纤维的混纺过程中，都要探讨它与其它相应高聚物的相容性[1]．我们以相容的壳聚糖（chitosan）／聚乙二醇（PEG）体系为例，采用粘度法讨论其分子间的相互作用，并预测它们的相容性．壳聚糖的基本结构为1实验部分1.1…     

杯芳烃-壳聚糖聚合物的合成与吸附性能

杯芳烃聚合物常常表现出优异的离子选择性识别性能,在离子交换与吸附、离子萃取与分离、离子传感器和离子色谱等方面有较好的应用前景,但这类聚合物的吸附能力一般较低。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰衍生物,是具有广泛用途的天然生物高分子材料,其分子内有氨基和羟基,     

纤维素在离子液体中的溶解性能及机理研究进展

综述了纤维素在离子液体中的溶解性能和机理的研究进展,总结了纤维素在离子液体中发生溶胀、溶解的物化特性;指出纤维素在离子液体中的溶解属于直接溶解,溶解温度、溶解时间、加热方式、离子液体结构及是否含水等均可影响纤维素的溶解性能;分析了离子液体体系中纤维素应用方面存在的问题,即用于溶解纤维素的离子液体种类有限,溶解机理尚无成熟和完整的理论模型,有待于进一步研究.     

离子液体溶解纤维素的研究

纤维素是一种可生物降解的天然高分子材料,由于纤维素含有大量的分子间和分子内氢键,导致纤维素难溶于水和一般的有机溶剂。现有的溶剂存在稳定性差,具有毒性,难以回收等缺点,对纤维素的加工、利用造成困难,因此,寻找新型绿色溶剂成为纤维素开发的热点和难点。离子液体是一种新型高效绿色溶剂,在一定条件下可以溶解纤维素、角蛋白等生物大分子,离子液体的出现为纤维素的溶解提供了一种环境友好、可生物降解的溶剂体系,具有广阔的应用前景。本文就不同种类离子液体溶解纤维素的溶解度以及影响溶解度几种因素进行了综述,总结了离子液体与纤维素作用机理以及离子液体的回收方法,为纤维素的加工利用提供了理论依据和工业指导。     

离子液体中的纤维素溶解、再生及材料制备研究进展

近年来,离子液体作为一类新型的环境友好介质和软功能材料受到了广泛的关注,并被广泛应用于有机合成、催化、电化学、分离分析等领域.其中,离子液体中的纤维素化学是当前离子液体研究的热点领域之一,离子液体的出现也为纤维素化学的进一步发展提供了广阔的空间.离子液体以其低熔点、高稳定性、低蒸汽压、溶解性能可调节等优异的理化性能已被证实为纤维素的有效溶剂,被广泛用于纤维素的溶解、再生及应用研究.综述了离子液体中纤维素的溶解行为,包括纤维素溶解度的影响因素、纤维素在离子液体中的溶解过程、纤维素的溶解及再生机理等,以及离子液体中基于纤维素的新型材料制备研究进展,并对离子液体中纤维素研究存在的问题和未来的发展方向进行了总结和展望.     

甲壳素和壳聚糖的接枝共聚改性

天然高分子甲壳素、壳聚糖由于分子链上大量存在的反应性官能团 ,易于通过自由基引发与乙烯基单体接枝共聚 ,也可与其它高分子链偶合制得接枝共聚物。通过接枝共聚改性 ,可以赋予甲壳素和壳聚糖以某些新的性能 ,扩大了其应用范围。本文对甲壳素、壳聚糖的接枝共聚改性反应进展、机理以及产物的性能等进行了介绍     

三种离子液体的合成及其对棉纤维素溶解性能的比较研究

合成了三种含有羧基或醚基的离子液体, 1-羧甲基-3-乙基咪唑氯化物([CmEIM]Cl)、1-甲氧乙基-3-乙基咪唑氯化物([C2OC1-EIM]Cl)和1-[2-(2-氯乙氧基)乙基]-3-乙基咪唑氯化物([Cl-C2OC2-EIM]Cl), 用FT-IR和1H NMR对它们的化学结构进行了表征. 测定并比较了这三种离子液体对棉纤维素的溶解能力, 并用FT-IR, SEM和XRD研究了溶解前和再生后纤维素的化学结构、形貌及晶体结构的变化. 结果表明, 在三种离子液体中, [C2OC1-EIM]Cl对棉纤维素的溶解性最好. 在溶解过程中, 随着温度的升高, 纤维素在离子液体中的溶解度增加, 但聚合度下降, 特别是在[Cl-C2OC2-EIM]Cl中溶解时, 纤维素的聚合度下降最严重. 研究结果表明, 含羧基的离子液体会由于分子间氢键的缔合作用降低其对纤维素的溶解性. 侧基较大的离子液体对纤维素的溶解性也较差.     

红外光谱与核磁共振波谱在甲壳素结构研究中的应用

本文综述了红外光谱和核磁共振波谱在甲壳素和壳聚糖的乙酰度、衍生物的取代位置和取代度、晶体结构和结晶度以及构型和构象、与离子和其他分子间的相互作用等研究领域的应用状况，引用文献61篇。     

1-正丁基-4-吡啶甲醛溴化物键合壳聚糖衍生物的制备、表征及其催化性能研究

在环境友好介质水中,1-正丁基-4-吡啶甲醛溴化物离子液体与壳聚糖发生反应生成了离子液体键合壳聚糖衍生物(BFPy Br-b-CS).通过红外光谱、核磁共振、X-射线衍射和热重等分析技术对离子液体键合壳聚糖衍生物进行了结构表征.以BFPy Br-b-CS为催化剂,研究了其在无溶剂条件下对芳香胺和碳酸乙烯酯进行N-羟烷基化反应的催化性能,讨论了反应条件(催化剂用量、反应底物的物料比、反应温度和反应时间)对催化性能的影响.     

天然聚多糖的溶解机理及溶液性质

21世纪"绿色"化学已成为各国科学界和工业界研究与开发的方向.天然高分子中纤维素、甲壳素等聚多糖来源丰富,是重要的可再生资源,也是未来主要的化工原料之一.由于大量的分子内和分子间氢键,它们的溶解长期以来都是非常棘手的问题.另一方面,聚多糖的结构非常复杂,只有弄清楚其链构象和溶液性质,才可能进行合理的分子设计,实现其更好的应用.本文简要介绍了本课题组用碱/尿素水体系低温溶解纤维素和甲壳素等天然高分子的机理和溶液中分子链构象,以及活性多糖在水溶液中的链构象和溶液性质的研究进展.     

基于芦丁分子印迹壳聚糖-离子液体功能化石墨烯-碳纳米管的电化学传感器的制备及应用

以壳聚糖为功能单体,芦丁为模板分子,戊二醛为交联剂,离子液体功能化石墨烯-碳纳米管(GN-CNTs-IL)为掺杂材料,通过简单混合后滴加在玻碳电极表面,制备了芦丁分子印迹电化学传感器。利用扫描电镜、透射电镜及电化学技术对复合材料和印迹电极的表面形貌等进行了表征,结果发现分子印迹复合材料呈多孔结构,有良好的导电性,GN-CNTs-IL对芦丁电化学传感有明显的增敏作用。进一步对离子液体的用量、壳聚糖的浓度、壳聚糖与芦丁的质量比、溶液pH值等因素的影响进行了考察,并对制备和测试条件进行了优化。在所选条件下,所构建的电化学传感器对芦丁表现出良好的响应性能,不仅线性检测范围宽(0.01～200.0μmol/L)、检出限低(6 nmol/L),而且选择性较高、重现性好、稳定性佳。该传感器可用于荞麦茶、芦丁片等样品中芦丁的检测。     

甲壳素纯度的高效液相色谱法测定

由于生物材料中甲壳素或壳聚糖是大分子，不溶于水，以及与蛋白质等结合在一起而难以定量测定，工业生产中尚无甲壳素或壳聚糖纯度的标准测定方法；采用甲壳素水解生成氨基葡萄糖，再用氯甲酸芴甲酯(FMOC—C1)进行衍生，利用液相色谱技术对衍生产物进行分析；结果表明，HPLC法是生物材料中甲壳素的一种灵敏的、特有的定性定量分析方法，为生物材料及工业化生产中甲壳素纯度的测定提供了一个方便的手段。     

离子液体在气体分离中的应用

离子液体是一类“可设计溶剂”,具有极低的蒸气压,几乎不挥发以及选择性溶解能力,近年来在气体分离领域得到了广泛的关注。本文综述了CO₂和SO₂等酸性气体、低碳链烷烃、烯烃和炔烃等有机气体,以及H₂、O₂、CO、N₂、Ar、Xe等其他气体在离子液体中的溶解性能,归纳了气体在离子液体中的溶解机理和溶解规律,分析了离子液体结构与溶解度、分离性质的定性关系,其中具有胺基、胍基等碱性基团的功能化离子液体对CO₂、SO₂等酸性气体具有良好的溶解性,含有不饱和基团的离子液体通过π-π相互作用可以改善烯烃在离子液体中的溶解度,炔烃则易溶于氢键碱性较强的离子液体;并介绍了离子液体/气体二元体系分子模拟、溶解度关联模型以及离子液体固定化用于气体分离等工作的研究进展,探讨了离子液体气体分离研究存在的问题和未来发展方向。