專利名稱：一種高取代度淀粉硫酸酯的制備方法
技術領域：
本發明特別涉及一種高取代度淀粉硫酸酯的制備方法，屬于精細功能高分子材 料的合成領域。
背景技術：
多糖硫酸酯是一種具有抗HIV活性，抗腫瘤和抗病毒活性，還具有抗凝血作用 及抑制胃蛋白酶作用的糖衍生化物質，在生物醫藥和醫用材料領域具有很高研究價值和 廣泛應用前景。淀粉硫酸酯是淀粉經硫酸酯化的產物，通過硫酸酯化反應可以獲得適當分子量 的多糖硫酸酯，也可以獲得具有表面活性的大分子淀粉硫酸酯。淀粉硫酸酯也是重要的淀粉衍生物，目前淀粉硫酸酯從理化性質和生產成本上 尚不具有商業競爭力，但是在生物醫藥領域，具有生物活性的淀粉硫酸酯合成具有極高 的產品附加值，淀粉硫酸酯是最具有產業化前景的多糖硫酸酯之一。通常的淀粉硫酸酯酯化技術采用濃硫酸或者氯磺酸作為酯化劑，都存在強腐蝕 性或劇毒，對反應設備和操作的要求較高，后處理難度大，規模化應用的難度極大，而 且制得的淀粉硫酸酯取代度普遍不高，例如在CN1911852A中，以劇毒氯磺酸為酯化劑 在氯代烴溶劑中采用半干法得到取代度最大0.12的淀粉硫酸酯，而在CN101284878A中 采用濃硫酸低溫-10 0°C反應，盡管獲得了取代度最高為0.6的淀粉硫酸酯，但整個過 程需要低溫完成，能耗高，設備腐蝕嚴重，處理過程較為苛刻。
發明內容
本發明的目的在于克服現有淀粉硫酸酯制備方法的不足，提供一種操作方便有 效，易于過程控制的高純高取代度淀粉硫酸酯的制備方法。本發明是采用下述方案實施一種高取代度淀粉硫酸酯的制備方法，是采用固 體三氧化硫吡啶作為酯化劑，非質子極性溶劑二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑，對淀粉進行 酯化，其中三氧化硫吡啶與淀粉的質量比為1 1 5 1，得到取代度為0.2 0.9的高 取代度淀粉硫酸酯。該制備方法包括以下步驟(1)將淀粉進行預干處理，得到干淀粉；再將干淀粉與相當于干淀粉質量3 5 倍的DMF混合，攪拌分散；(2)在上述混合物中加入相當于干淀粉質量1 5倍的三氧化硫吡啶粉末，在惰 性氣體保護下，于25 95°C反應2 24小時，其中，當反應體系粘度增加速度加快時， 適時加入醇作為分散劑，以避免產物團聚；(3)反應結束后，提純，得到高取代度淀粉硫酸酯。在上述制備方法中，其中步驟(1)中所述的淀粉優選玉米淀粉、小麥淀粉、大米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉或豆類淀粉中的至少一種；步驟(1)中所述預干溫度在105 130°C，優選為105°C干燥4h ；步驟(1)中所述攪拌分散的條件優選為溫度為25 60°C，攪拌速度為45rpm ；步驟(2)中采用惰性氣體為保護性氣體，優選氮氣；步驟(2)中所述的醇為乙醇、正丙醇、異丙醇或正丁醇中的至少一種，優選乙 醇和異丙醇；步驟(2)中所述醇的用量優選為相當于干淀粉質量的1/10 4倍；步驟(3)中所述的提純優選包括以下步驟進行待體系冷卻，從三口瓶中傾倒 出混合液，進行抽濾，取濾餅，用無水乙醇清洗，然后用堿性乙醇溶液對產物進行洗滌 抽濾，至產物的pH值為中性，完成凈化過程，得到高取代度淀粉硫酸酯；其中所述的堿性乙醇溶液，為氫氧化鈉與95%乙醇(v/v，以下同)的混合溶 液，優選為氫氧化鈉在堿性乙醇溶液中的濃度為0.5 l.Omol/L。步驟(3)中所述的提純還包含以下步驟使用體積百分比78%乙醇(v/v，以下 同)在索氏抽提器中抽提前述得到的高取代度淀粉硫酸酯4小時，經冷凍干燥，獲得高純 度、高取代度狀淀粉硫酸酯，用于定量測試。取代度的測定采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶 燃燒法)，測定獲得的高純淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知取代度數值， 為 0.2 0.9。本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果本發明的制備方法采用非均相反應，使用三氧化硫吡啶作為磺化試劑，DMF為 溶劑和分散劑，通過磺化反應，獲得取代度在0.2 0.9的淀粉硫酸酯。該制備方法是用 固體三氧化硫吡啶作為磺化劑，反應操作方便，易于控制，磺化反應程度較高，而且避 免了強酸性液體對設備的腐蝕，所采用溶劑便于回收再用，較好地避免對環境的危害。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于 此。實施例1(1)取玉米淀粉，于105°C烘箱中預烘4小時；(2)稱取IOOg按步驟(1)處理的玉米淀粉，置入反應釜中，加入500gDMF， 40°C溫度下，以45rpm恒速攪拌4小時，加入150g三氧化硫吡啶粉末，同時通入干燥的 氮氣，升溫至90°C恒溫反應6小時后，再加入IOg異丙醇，2小時后結束；(3)反應結束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅， 用無水乙醇清洗、抽濾3次，再用0.5mol/L的堿性乙醇溶液(氫氧化鈉溶解在體積百分比 95%乙醇溶液中制備得到，以下實施例同)洗滌抽濾至產物pH值為中性，再用95% (ν/ ν)乙醇溶液反復抽濾3次，獲得高取代度淀粉硫酸酯。使用78% (ν/ν)乙醇溶液在索氏抽提器中抽提高取代度淀粉硫酸酯4小時，經冷 凍干燥得到淡黃色高純度的高取代度淀粉硫酸酯。采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶燃燒法)，測定獲得的高純度的高取代度淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知本實施例制備的 高取代度淀粉硫酸酯的取代度為0.7。實施例2(1)取木薯淀粉，于105°C烘箱中預烘4小時；(2)稱取50g按步驟(1)處理的玉米淀粉，置入三口瓶中，加入200gDMF，60°C 溫度下，以45rpm恒速攪拌6小時，加入250g三氧化硫吡啶粉末，同時通入干燥的氮 氣，升溫至95°C恒溫反應12小時后，再加入IOg異丙醇，2小時后結束；(3)反應結束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅， 用無水乙醇清洗、抽濾3次，再用0.8mol/L的堿性乙醇溶液，洗滌抽濾至產物pH值為中 性，再用95%乙醇溶液反復抽濾3次，獲得高取代度淀粉硫酸酯。使用78% (ν/ν)乙醇溶液在索氏抽提器中抽提高取代度淀粉硫酸酯4小時，經冷 凍干燥得到淡黃色高純度的高取代度淀粉硫酸酯。采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶燃燒法)，測定獲 得的高純度的高取代度淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知本實施例制備的 高取代度淀粉硫酸酯的取代度為0.9。實施例3(1)取小麥淀粉，于105°C烘箱中預烘4小時；(2)稱取50g按步驟(1)處理的玉米淀粉，置入三口瓶中，加入150gDMF，60°C 溫度下，以45rpm恒速攪拌6小時，加入250g三氧化硫吡啶粉末，同時通入干燥的氮 氣，繼續恒溫反應12小時后，再加入200g乙醇，2小時后結束；(3)反應結束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅， 用無水乙醇清洗、抽濾3次，再用0.5mol/L的堿性乙醇溶液，洗滌抽濾至產物pH值為中 性，再用95%乙醇溶液反復抽濾3次，獲得高取代度淀粉硫酸酯。使用78% (ν/ν)乙醇溶液在索氏抽提器中抽提高取代度淀粉硫酸酯4小時，經冷 凍干燥得到淡黃色高純度的高取代度淀粉硫酸酯。采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶燃燒法)，測定獲 得的高純度的高取代度淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知本實施例制備的 高取代度淀粉硫酸酯的取代度為0.5。實施例4(1)取馬鈴薯淀粉，于105°C烘箱中預烘4小時；(2)稱取IOOg按步驟(1)處理的玉米淀粉，置入三口瓶中，加入300gDMF，于 室溫25°C下，以45rpm攪拌0.5小時，通氮氣并加入IOOg三氧化硫吡啶，繼續反應12小 時后，再加入200g乙醇，1小時后結束；(3)反應結束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅， 用無水乙醇清洗、抽濾3次，再用0.5mol/L的堿性乙醇溶液，洗滌抽濾至產物pH值為中 性，再用95%乙醇溶液反復抽濾3次，獲得高取代度淀粉硫酸酯。使用78% (ν/ν)乙醇溶液在索氏抽提器中抽提高取代度淀粉硫酸酯4小時，經冷 凍干燥得到淡黃色高純度的高取代度淀粉硫酸酯。采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶燃燒法)，測定獲得的高純度的高取代度淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知本實施例制備的 高取代度淀粉硫酸酯的取代度為0.4。實施例5(1)取木薯淀粉，于105°C烘箱中預烘4小時；(2)稱取IOOg按步驟(1)處理的玉米淀粉，置入三口瓶中，加入300gDMF，于 45°C下，以45rpm攪拌1小時，通氮氣并加入IOOg三氧化硫吡啶及200g乙醇，繼續反應 4小時結束；(3)反應結束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅， 用無水乙醇清洗、抽濾3次，再用l.Omol/L的堿性乙醇溶液，洗滌抽濾至產物pH值為中 性，再用95%乙醇溶液反復抽濾3次，獲得高取代度淀粉硫酸酯。使用78% (ν/ν)乙醇溶液在索氏抽提器中抽提高取代度淀粉硫酸酯4小時，經冷 凍干燥得到淡黃色高純度的高取代度淀粉硫酸酯。采用氧瓶燃燒法(GB 4497-1984硫化橡膠全硫含量的測定氧瓶燃燒法)，測定獲 得的高純度的高取代度淀粉硫酸酯中的硫的含量，通過硫含量對應得知本實施例制備的 高取代度淀粉硫酸酯的取代度為0.2。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例 的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組 合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種高取代度淀粉硫酸酯的制備方法，其特征在于該制備方法采用三氧化硫吡 啶作為酯化劑，二甲基甲酰胺為溶劑，對淀粉進行酯化，其中三氧化硫吡啶與淀粉的質 量比為1 1 5 1，得到取代度為0.2 0.9的高取代度淀粉硫酸酯。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟(1)將淀粉進行預干處理，得到干淀粉；再將干淀粉與相當于干淀粉質量3 5倍的 DMF混合，攪拌分散；(2)在上述混合物中加入相當于干淀粉質量1 5倍的三氧化硫吡啶粉末，在惰性氣 體保護下，于25 95°C反應2 24小時，其中，當反應體系粘度增加速度加快時，適時 加入醇作為分散劑，避免產物團聚；(3)反應結束后，提純，得到高取代度淀粉硫酸酯。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的淀粉為玉米 淀粉、小麥淀粉、大米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉或豆類淀粉中的至少一 種。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述預干的條件為于 105°C干燥 4h。
5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述攪拌分散的條件5 為溫度為25 60°C，攪拌速度為45rpm。
6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的惰性氣體為氮氣。
7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的醇為乙醇、正丙 醇、異丙醇或正丁醇中的至少一種。
8.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述醇的體積用量8為 相當于干淀粉質量的1/10 4倍。
9.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的提純包括以下步 驟進行反應結束后，待體系冷卻，從三口瓶中傾倒出混合液，進行抽濾，取濾餅，用 無水乙醇清洗、抽濾3次，再用0.5mol/L的堿性乙醇溶液，洗滌抽濾至產物pH值為中 性，再用體積百分比95%乙醇溶液反復抽濾3次，得到高取代度淀粉硫酸酯；其中所述 的堿性乙醇溶液為氫氧化鈉溶解于體積百分比95%的乙醇溶液得到。
10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于所述的提純還包含以下步驟使 用體積百分比78%乙醇溶液在索氏抽提器中，抽提權利要求9得到的高取代度淀粉硫酸 酯4小時，經冷凍干燥，獲得高純度、高取代度淀粉硫酸酯。
全文摘要
本發明公開了一種高取代度淀粉硫酸酯的制備方法。本發明所述的制備方法為通過采用三氧化硫吡啶作為酯化劑，使用二甲基甲酰胺為溶劑，對淀粉進行酯化，其中三氧化硫吡啶與淀粉的質量比為1∶1～5∶1，得到取代度為0.2～0.9的高取代度淀粉硫酸酯。該制備方法用固體三氧化硫吡啶作為磺化劑，反應操作方便，易于控制，磺化反應程度較高，而且避免了強酸性液體對設備的腐蝕，所采用溶劑便于回收再用，較好地避免對環境的危害。
文檔編號C08B31/02GK102010474SQ20101053825
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月10日 優先權日2010年11月10日
發明者侯成敏, 李建, 陳文寧, 陳玉放 申請人:中科院廣州化學有限公司