專利名稱：：一種菊糖季銨鹽及其制備和應用的制作方法
技術領域：
：本發明涉及日化領域及醫藥行業，具體講是一種菊糖季銨鹽及其制備和應用。
背景技術：
：菊糖(Inulin)又稱為菊粉，是一種生物多糖。由D-呋喃果糖分子以(3-(2，l)糖苷鍵連接生成，每個菊糖分子末尾以oc-(1,2)糖苷鍵連接一個葡萄糖殘基，聚合度通常為2-60，平均聚合度為10。菊糖吸濕性強，具有結合自由水的能力，可作為食品的保濕劑控制食品濕度從而延長保質期。菊糖在自然界中廣泛存在于一些微生物和真菌體內。但是主要還是存在于植物的體內，如菊芋、菊苣、婆羅門參、大麗花塊莖等，其中菊芋是菊糖生產的主要原料來源。菊芋俗稱洋姜、鬼子姜，原產于北美洲，為多年生草本植物，我國各地普遍栽培，其塊莖富含菊糖，總菊糖含量一般為14~17%,來源豐富，成本較低。透明質酸(Hyaluronicacid)又名玻璃酸，是一種酸性多聚粘多糖，具有強烈的吸濕性，被國際化妝品行業公認為最理想的天然保濕因子。透明質酸的來源一是從動物組織中提取，二是微生物發酵液中提取。但是透明質酸在動物組織中主要分布在結締組織、臍帶、人血清、雞冠、關節滑液、軟骨、眼玻璃體等，原料有限、難于收集和處理、原料價格高、含量低、分離過程復雜等。而利用發酵法生產透明質酸目前只處于研究和起步階段。由于以上原因使得透明質酸無法滿足巿場需要。為了解決這一問題，尋找作為保濕劑的透明質酸的替代品，本發明通過合成一種新的菊糖季銨鹽衍生物，具有高效的保濕吸濕活性，并且具有成本低，轉化率高的優點。
發明內容本發明的目的是提供一種菊糖季銨鹽及其制備和應用。為實現上述目的，本發明所釆用的技術方案為R為CH2CH(。H)ChbN+MesClv菊糖季銨鹽如式一，其中n的平均取值范圍是10-35。菊糖季銨鹽的制備方法將菊糖與2,3-環氧丙基三甲基氯化銨在異丙醇溶液中以40-7(TC條件下反應8-16h,即得到菊糖季銨鹽；所述加入的菊糖摩爾量是2，3-環氧丙基三甲基氯化銨的l-4倍。所述菊糖需在異丙醇溶液室溫攪拌反應30-60min，使其得到異丙醇溶液溶脹的菊糖，其中異丙醇溶液的加入量是菊糖質量體積的10-40倍。將反應后得到的菊糖季銨鹽抽濾，而后依次用甲醇，丙酮洗滌、真空冷凍干燥。^糖季銨鹽的應用所述菊糖季銨鹽可作為吸濕保濕劑。菊糖(Inulin)又稱為菊粉，是一種生物多糖。由D-呋喃果糖分子以p-(2,l)糖苷鍵連接生成，每個菊糖分子末尾以a-(1，2)糖苷鍵連接一個葡萄糖殘基，聚合度通常為10-35,平均聚合度為10。本發明所具有的優點本發明通過有效的合成手段得到的菊糖季銨鹽，合成步驟簡單，成本較低，在引入強親水性的季銨鹽基團后，一方面削弱了菊糖的氫鍵作用，分子成松散狀態，利于水分子與親水性基團形成氫鍵;另一方面，該季銨鹽基團帶有舒展的陽離子側鏈，具有強親水性，所以能-大幅度提高吸濕保濕性能，通過提高其活性，從而間接地降低生產成本。而且本發明將菊糖季銨鹽作為吸濕保濕劑，其吸濕保濕性能明顯高于透明質酸，如表l、表2所示。說明書附圖圖l為菊糖的紅外光譜圖。圖2為本發明采用的透菊糖季銨鹽的紅外光譜圖。具體實施例方式實施例1菊糖季銨鹽為式一所示的化合物R為CH2CH(OH)CHsN+MesCh"'其中n的平均取值范圍是10-35。菊糖季銨鹽的制備0.5g菊糖(參見圖1)加到5mL異丙醇中室溫攪拌溶脹30min,加入0.5ml質量濃度為69%的2，3-環氧丙基三甲基氯化銨后在7(TC下攪拌反應12h，待反應后用乙酸中和至中性，而后抽濾，再用50mL乙醇，50mL丙酮依次洗滌，抽濾，真空冷凍千燥后，得到白色產物菊糖季銨鹽(參見圖2)。菊糖季銨鹽白色粉末或塊狀固體，易溶于冷水和沸水中且不成糊狀，透明液體，微溶于乙醇中。其中菊糖(Inulin)由D-呋喃果糖分子以p-(2,l)糖苷鍵連接生成，每個菊糖分子末尾以a-(1,2)糖苷鍵連接一個葡萄糖殘基，聚合度通常為10-35,平均聚合度為10，分子的平均值，比淀粉略低，4000—5000左右。從圖2可知與菊糖原料相比，1637cm—'處的吸收峰為季銨鹽的特征吸收峰，1482cm—處的吸收峰為季銨鹽基團中與N原子相連的-CH3的C-H彎曲振動強吸收峰的特征吸收峰(池偉林，李偉，匡銀近，張蕊，彭桂生，覃彩齊；羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖的合成研究；孝感學院院報，2006，26:19-21.劉澤民，張玉清，王靜剛，胡陸軍；相轉移自催化法合成2,3—環氧丙基三甲基氯化銨；河南科技大學學報，自然科學版，2006,27:93-95.葉筠，蔡偉民，沈雄飛；殼聚糖季銨鹽的合成及其對煉油廢水的絮凝和滅菌性能；福州大學學報(自然科學版)，2000，28:108-111.姜翠玉，單玲,蘇長春；陽離子殼聚糖的合成及絮凝性能研究；中國石油大學學報(自然科學版)，2006,30:106-109.)，證明有季銨鹽基團接入菊糖。實施例2與實施例l不同之處在于菊糖季銨鹽的制備0.5g菊糖加到20mL異丙醇中室溫攪拌溶脹60min,加入O.4ml69°/。的2，3-環氧丙基三甲基氯化銨。加完后在60。C下攪拌反應8h,乙酸中和至中性后抽濾，而后依次用50mL乙醇，50mL丙酮洗滌，抽濾，真空冷凍干燥，得到式一菊糖季銨鹽，其可為11=10-35。實施例3與實施例l不同之處在于由按摩爾質量比為2:l的菊糖與2，3-環氧丙基三甲基氯化銨在異丙醇溶液中以55。C條件下反應5h,乙酸中和至中性后抽濾，而后依次用乙醇、丙酮洗滌，抽濾，真空冷凍干燥，得到菊糖季銨鹽。所述經異丙醇溶液溶脹的菊糖是將菊糖經異丙醇溶液室溫攪拌溶脹30min,其中異丙醇溶液的加入量是菊糖質量體積的40倍.實施例4吸濕保濕性能測定1)吸濕活性測定將實施例1-3制備的菊糖季銨鹽研成細粒，真空冷凍干燥至恒重后，準確稱取O.5g,分別置于用飽和硫酸銨水溶液維持相對濕度(RH)為81%和飽和碳酸鈉水溶液維持相對濕度為43%的干燥器內吸濕，24h、48h各稱量一次，平行兩份取平均值(參見表l)。對照組分別為菊糖，和透明質酸。吸濕率(°/。)=(W,-W。)xlOO/W。，W。和Wi分別為菊糖季銨鹽放置前、后的質量(g)。2)保濕活性測定用含水量為10°/。的試樣置于相對濕度為43%、81%及硅膠干燥器內于24h、48h各稱量一次，平行兩份取平均值(參見表2)。水分殘存率(％)=100xHn/H。，HQ、Ii分別為放置前后水分的質量(g)。兩組對照組，菊糖和透明質酸也按相同方法測吸濕率與水分殘存率。實驗結果菊糖季銨鹽的吸濕活性和保濕活性分別如表l、表2所示，其吸濕性能與保濕性能均優于菊糖和透明質酸。表l菊糖季銨鹽的吸濕率(％)樣品RH=43%RH=81%24h48h24h48h菊糖17.1524.2011.8218.29菊糖季銨鹽32.9348.3427.3639.70透明質酸24.3331.5824.4528.63表2菊糖季銨鹽的保濕率(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1.一種菊糖季銨鹽，其特征在于如式一，R為CH2CH(OH)CH2N+Me3Cl-其中n的平均取值范圍是10-35。2.—種按照權利要求1所述的菊糖季銨鹽的制備方法，其特征在于將菊糖與2,3-環氧丙基三甲基氯化銨在異丙醇溶液中以40-7(TC條件下反應8-16h,即得到菊糖季銨鹽；所述加入的菊糖摩爾量是2，3-環氧丙基三甲基氯化銨的1—4倍。3.按;又利要求2所述口的菊糖季銨鹽的制備方法，其特征在于所述菊糖需在異丙醇溶液室溫攪拌反應30-60min，使其得到異丙醇溶液溶脹的菊糖，其中異丙醇溶液的加入量是菊糖質量體積的10-40倍。4.按權利要求2所述的菊糖季銨鹽的制備方法，其特征在于將反應后得到的菊糖季銨鹽抽濾，而后依次用甲醇，丙酮洗滌、真空冷凍干燥。5.—種按權利要求1所述的菊糖季銨鹽的應用，其特征在于所述菊糖季銨鹽可作為吸濕保濕劑。全文摘要本發明涉及日化領域及醫藥行業，具體講是一種菊糖季銨鹽及其制備和應用。菊糖季銨鹽為式(1)所示的化合物，其中n的平均取值范圍是10-35。菊糖季銨鹽的制備方法將菊糖與2，3-環氧丙基三甲基氯化銨在異丙醇溶液中以40-70℃條件下反應8-16h，然后抽濾，依次用甲醇、丙酮洗滌，真空冷凍干燥即得。所述菊糖季銨鹽可作為吸濕保濕劑。本發明通過有效的合成手段得到的菊糖季銨鹽，提高了菊糖的吸濕保濕能力，以期可以作為化妝品保濕劑中價格昂貴的保濕劑透明質酸的替代品，大幅度降低成本。文檔編號C08B37/00GK101367880SQ200810140180公開日2009年2月18日申請日期2008年9月5日優先權日2008年9月5日發明者劉景利,周少燕,周玉玲,方董,郭占勇申請人:煙臺海岸帶可持續發展研究所;山東東方海洋科技股份有限公司