O-羧甲基壳聚糖的研制与结构分析

总第136期2005年第4期安徽化工甲壳素是由虾、蟹等甲壳类动物外壳制备的一种天然生物高分子化合物，属线形多糖类。

但它难溶于水、稀酸及一般有机溶剂。

经脱乙酰化反应后制成的壳聚糖，虽能溶于稀酸，但不溶于水，使它的应用受到了限制。

因此，改善壳聚糖的溶解性能，尤其是溶解于水的性能，是开拓壳聚糖应用领域的重要环节。

将壳聚糖进一步醚化，可制成水溶性的羧甲基壳聚糖，根据羧甲基位置不同羧甲基壳聚糖可分为三种：O-羧甲基壳聚糖，N-羧甲基壳聚糖，N，O-羧甲基壳聚糖。

羧甲基壳聚糖是一种新型的无毒高分子絮凝剂，能够吸附水中的一些重金属离子，在环境保护方面尤其是水处理方面的应用前景很好。

壳聚糖经羧甲基化改性以后，提高了其水溶性，具有成膜、增稠、保湿、絮凝、螯合和胶化等特性。

作为一种新型材料，羧甲基壳聚糖在化工、食品、医疗、纺织等领域将有愈来愈广泛的应用[1~2]。

这里介绍羧甲基壳聚糖作为吸附剂和絮凝剂在水处理方面的应用。

1 羧甲基壳聚糖的制备1.1 以壳聚糖为原料合成羧甲基壳聚糖传统的羧甲基壳聚糖合成方法一般分为以下几步：溶胀、碱化、羧甲基化、提纯。

其中溶胀这一步采用乙醇、异丙醇等有机溶剂浸泡数小时即可；碱化，采取浓度为38%~60%的碱液为佳，温度可控制在20C~60C之间，且时间也是一个关键的控制参数；羧甲基化，将适量的氯乙酸加到碱化后的壳聚糖中，反应温度65C为佳，反应数小时后得粗品，采用75%或80%乙醇或甲醇溶液进行洗涤以除去反应过程中生成的盐类。

也可采用膜析法除去盐，但是成本较高。

除盐后需在真空状态下干燥，得黄色或白色纤维状粉末，干燥温度不超过65C，否则产品变性[1~2]。

1.2 以甲壳素为原料合成羧甲基壳聚糖壳聚糖是由甲壳素制备来的，若直接以甲壳素为原料制备羧甲基壳聚糖也是一条可行的路线，且因为制备壳聚糖的过程也存在碱化步骤，可合二为一，使碱化一步到位。

具体制备方法如下：甲壳素浸泡于40%~60%的NaOH溶液中，一定温度下浸泡数小时后，在搅拌过程中缓慢加入氯乙酸，于70C反应0.5~5h，酸碱质量比控制在1.2~1.6I1；反应混合物再在0C~80C时保温5~ 36h，然后用盐酸或醋酸中和，将分离出来的产物用75%乙醇水溶液洗涤后于60C干燥[3~5]。

羧甲基壳聚糖几丁糖
羧甲基壳聚糖（Carboxymethyl chitosan，简称CMCS）是几丁糖的改性产物。

几丁糖（Chito-oligosaccharides，简称COS）又称壳多糖、壳糖胺、几丁质，它是由D-葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接起来的天然线性直链多糖。

目前，国外有NO-CMC防粘连的动物实验评价，尚没有其作用机制的研究报道，国内无CMC防粘连的报道。

本研究合成一系列不同取代位置和取代度的CMC，并首次全面、系统地研究其防止术后粘连的机理和效果，提出O-CMC是防粘连效果和生物相容性最佳的构型。

由于CMC结构的复杂性，分析CMC取代位置和取代度一直是难度较大的工作。

国内外已分别有胶体滴定法、电位滴定法和元素分析法单独使用测定羧甲基壳聚糖取代度的报道，本文首次综合比较研究了这几种方法的优劣，得出胶体滴定法是快速、简便地定量测定CMC不同位置取代度的首选方法。

这对定性和定量分析两性聚电解质材料具有重要的实际应用价值。

我们借鉴防治皮肤增生性瘢痕的方法，经体外和体外细胞和分子水平的研究发现：
O-CMC具有抑制成纤维细胞合成、分泌胶原的作用。

以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询相关学者。

羧甲基壳聚糖的性能及应用概况一、本文概述《羧甲基壳聚糖的性能及应用概况》这篇文章旨在全面介绍羧甲基壳聚糖（Carboxymethyl Chitosan，简称CMC）的基本性能及其在各个领域的应用情况。

羧甲基壳聚糖是一种由壳聚糖经过化学改性得到的水溶性多糖衍生物，具有良好的水溶性、生物相容性、生物可降解性和独特的物理化学性质。

由于其独特的性质，羧甲基壳聚糖在医药、食品、环保、农业和化妆品等多个领域得到了广泛应用。

本文将系统介绍羧甲基壳聚糖的基本性质、合成方法、改性技术，以及在不同领域中的应用实例和研究进展，以期为相关领域的研究人员和企业提供有价值的参考信息，推动羧甲基壳聚糖在各领域的应用和发展。

二、羧甲基壳聚糖的基本性质羧甲基壳聚糖（Carboxymethyl chitosan，简称CMC）是一种重要的壳聚糖衍生物，具有一系列独特的物理化学性质。

其最基本的性质源于其分子结构中的氨基和羧基官能团，这些官能团赋予了CMC出色的水溶性、离子交换能力和生物活性。

羧甲基壳聚糖的溶解性相较于未改性的壳聚糖有了显著提升。

由于羧甲基的引入，CMC在水中的溶解度大大增加，可以在广泛的pH值范围内溶解，这使得其在各种水溶液体系和生物应用中具有更大的灵活性。

CMC具有良好的离子交换能力。

其分子中的羧基可以发生电离，产生带有负电荷的离子，从而与带有正电荷的离子进行交换。

这种离子交换性质使得CMC在重金属离子吸附、水处理、药物载体等领域具有广泛的应用前景。

羧甲基壳聚糖还表现出良好的生物相容性和生物活性。

其分子结构中的氨基和羧基可以与生物体内的多种物质发生相互作用，如蛋白质、多糖、核酸等，从而显示出良好的生物相容性。

其生物活性使得CMC在生物医药、组织工程、生物传感器等领域具有潜在的应用价值。

羧甲基壳聚糖的基本性质使其在多个领域具有广泛的应用前景。

随着科学技术的不断发展，对CMC的研究和应用将会越来越深入，其在各个领域的应用也将不断拓展。

XXXX大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）壳聚糖( CTS )是甲壳素脱乙酰化的产物。

作为一种广谱抑菌剂, 壳聚糖能有效抑制细菌和真菌的生长。

它具有抑菌活性高、广谱、杀灭率高及对哺乳动物细胞毒性低等优点。

由于壳聚糖只能溶解于酸性溶剂, 这极大地限制了它的应用范围。

壳聚糖的抑菌活性主要与其氨基有关。

壳聚糖分子中含有丰富的氨基，溶于酸性水溶液，在中性和碱性条件下不溶解，通过壳聚糖的接枝改性，可提高其水溶性和生物功能性，对于拓宽壳聚糖的应用具有重要意义。

羧甲基壳聚糖是目前壳聚糖改性研究最多的一种壳聚糖衍生物，在医用生物材料等领域中具有广泛的应用前景。

羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl chitosan，CMCS)是壳聚糖(Chitosan，CS)经羧甲基化反应后的一类壳聚糖衍生物。

根据羧甲基的取代位置不同，可分为O-羧甲基壳聚糖(O-CMCS)，N-羧甲基壳聚糖(N-CMCS)及N，O-羧甲基壳聚糖(N，O-CMCS)。

本次设计主要研究的是O-羧甲基壳聚糖的树枝状胺化改性及抗菌性能。

羧甲基壳聚糖是壳聚糖的衍生化合产物，与壳聚糖具有相似的抗菌机理。

一般认为羧甲基壳聚糖的抗菌机理主要有以下两个方面：○１羧甲基壳聚糖高分子长链先对菌细胞聚沉、絮凝，然后分子链上的消毒因子NH3+聚集于菌体表面，NH3+与微生物细胞壁中的唾液酸磷脂等阴离子相互吸引，阻碍了微生物的代谢和繁殖；同时细菌细胞壁上类脂-蛋白质复合物反应，使蛋白质变性，改变细胞膜通透性，使细菌死亡。

○2羧甲基壳聚糖渗透进入细胞体内，吸附细胞体内带有电荷的细胞质，发生絮凝作用，扰乱细胞的正常生理活动，或者阻断细胞体内的DNA 的转录从而抑制细菌的繁殖。

O-羧甲基壳聚糖正是含有较多的氨基，抗菌因子数量相对增加；同时-COO－和NH3+两种基团可以形成分子内或者是分子间的氢键，使大分子链柔顺性下降，分子链更加舒展，在取代度不太高时候NH3+的被包埋程度下降，暴露的NH3+能与细菌充分作用。

第8卷 第19期 2008年10月1671-1819(2008)19-5376-04科 学 技 术 与 工 程Sc i ence T echno l ogy and Eng i neer i ngV o l18 N o 119 O ct 12008Z 2008 Sci 1T ech 1Engng 1生物科学N ,O -羧甲基壳聚糖的合成、表征与应用柯仁怀 罗小兰1关怀民1童跃进1*(福建卫生职业技术学院医学基础部化学教研室,福州350101;福建师范大学化学与材料学院,福建省高分子材料重点实验室1,福州350007)摘 要 以甲壳素为原料,采用连续操作、不分离中间产物的方法合成了羧甲基取代度1108的水溶性N,O -羧甲基壳聚糖,分别用红外光谱(FT I R )和核磁共振谱(1H N M R )对其结构进行了表征。

进一步通过重构插层法制备羧甲基壳聚糖/M g -A l 双层氢氧化物复合物,X -射线粉末衍射(XRD )分析表明双层氢氧化物的片层已经被层离,N,O -羧甲基壳聚糖是一种有效的插层剂。

关键词 甲壳素 羧甲基壳聚糖 M g-A l 双层氢氧化物复合物 插层剂中图法分类号 Q 539; 文献标志码 A2008年6月17日收到生物医用高分子材料教育部重点实验室开放基金(20070406)、福建省高分子材料重点实验室开放基金(K02034)资助*通讯作者简介:童跃进(1958)),男,教授,研究方向:高分子材料改性,E-m ai:l t ongyueji n @yah oo 1co m 1cn 。

羧甲基壳聚糖(C ar boxy m ethy l ch itosan ,C MCS)是壳聚糖(Chitosan,CS)经羧甲基化反应后的一类壳聚糖衍生物[1,2]。

根据羧甲基的取代位置不同,可分为O -羧甲基壳聚糖(O -C MCS),N -羧甲基壳聚糖(N -C MCS )及N,O -羧甲基壳聚糖(N,O -C MCS)[3]。

第一章 绪 论1．1 壳聚糖及其结构特点壳聚糖(Chitosan)是甲壳素(Chitin)脱乙酰基后的产物，是甲壳素最基本、最重要的衍生物。

甲壳素又名甲壳质、几丁质，化学名为(1,4)—2—乙酰胺—2—脱氧—β—D—葡聚糖，主要存在于虾、蟹、蛹及昆虫等动物外壳以及菌类、藻类植物的细胞壁中。

节肢类动物的干外壳约含20~50%甲壳素。

自然界中甲壳素有三种结构：α、β、γ，其中最为常见、普通的是α型。

地球上每年甲壳素的生物合成量为数十亿吨，是产量仅次于纤维素的天然高分子化合物。

下图1-1是甲壳素和壳聚糖的结构：图1-1 甲壳素、壳聚糖分子的结构示意图Fig.1-1 The configuration schematic of chitin and chitosan纯净的甲壳素和壳聚糖均为白色片状或粉状固体，比重0.3，常温下能稳定存在。

甲壳素分子之间存在强烈的氢键作用，使得甲壳素形成高度的结晶结构，因而甲壳素分子高度难溶。

甲壳素不溶于水及绝大多数有机溶剂，也不溶于稀酸、稀浓碱，只溶于浓酸和某些溶剂。

壳聚糖分子的活性基团为氨基而不是乙酰基，因而化学性质和溶解性较甲壳素有所改善，可溶于稀酸、甲酸、乙酸，但也不溶于水和绝大多数有机溶剂。

由于氨基和羟基比较活泼，壳聚糖的化学性质较甲壳素活泼，可以发生多种化学反应，比如烷基化、酰基化反应等等。

1．2 壳聚糖及其衍生物产品的应用壳聚糖及其衍生物由于其可再生性、生物相容性以及结构中的多种活性基团，具有多种优良的性质，已经广泛应用于化妆品、食品、医药、农业、环保等多个行业中。

1．2．1 在环保中的应用壳聚糖及其衍生物能够通过分子中的氨基和羟基与多种金属离子形成稳定的整合物且可帮助微粒凝聚，故广泛用作化工、轻工纺织等废水处理中的吸附剂和絮凝剂。

壳聚糖作为吸附剂和絮凝剂，能够有效地捕集溶液中的重金属离子和有机物，并可以抑制细菌生长，使污水变清，特别是对于汞、铬、铜、铅、钴、3n n甲壳素壳聚糖锌和砷等元素的离子有明显的吸附滤除作用[1-2]。

羧甲基壳聚糖的参数1.引言1.1 概述羧甲基壳聚糖是一种功能性生物材料，具有广泛的应用前景和未来发展潜力。

作为一种改性壳聚糖衍生物，羧甲基壳聚糖在化学结构上引入了羧甲基官能团，使其具有了更多的功能性和应用特点。

其独特的化学结构和生物相容性使其在医药、食品、环境等领域得以广泛应用。

羧甲基壳聚糖的合成方法和工艺也是研究的热点之一。

目前，合成羧甲基壳聚糖的方法主要有化学修饰法、酶法和自组装法等。

其中，化学修饰法是最常用的合成方法，通过对壳聚糖的化学修饰，引入羧甲基官能团，从而获得羧甲基壳聚糖。

此外，酶法和自组装法则是较为新颖的合成方法，具有无毒性、环境友好等优势。

羧甲基壳聚糖的应用前景十分广阔，特别是在医药领域。

其具有优异的生物相容性、可降解性和药物控释性能，使其成为药物载体、组织工程和生物传感器等领域的理想选择。

在食品领域，羧甲基壳聚糖可以用作食品保鲜剂、稳定剂和纳米载体等。

在环境领域，羧甲基壳聚糖可以用于废水处理、废气吸附等。

因此，羧甲基壳聚糖在多个领域具有重要的应用潜力。

然而，羧甲基壳聚糖的未来发展仍然面临一些挑战和问题。

例如，合成方法需要进一步改进，以提高合成效率和产量。

此外，羧甲基壳聚糖的应用还需深入研究其生物安全性、降解产物的毒性等方面的问题。

在未来的研究中，我们应该加强对羧甲基壳聚糖的表征和功能化改进，以提高其性能和应用效果。

综上所述，羧甲基壳聚糖是一种具有重要应用前景和未来发展潜力的功能性生物材料。

通过深入研究其合成方法和工艺，了解其应用前景和未来发展方向，我们可以更好地发掘和应用羧甲基壳聚糖的优势，促进其在医药、食品、环境等领域的应用与发展。

1.2 文章结构本文将按照以下结构来论述羧甲基壳聚糖的参数。

首先，在引言部分介绍文章的背景和目的，为读者提供一个整体了解的框架。

接着，进入正文部分，分为两个主要部分进行讨论。

第一部分，将在2.1节详细介绍羧甲基壳聚糖的定义和特点。

我们将详细探讨羧甲基壳聚糖的化学结构和物理性质，并解释其与传统壳聚糖的区别。