壳聚糖6-OH固载环糊精衍生物的制备方法及其在H₂O₂检测荧光生物传感器中的应用

摘要

本发明涉及一种壳聚糖6-OH固载环糊精衍生物的制备方法及其在H₂O₂检测荧光生物传感器中的应用，属于高分子材料的制备与改性领域。本发明以邻苯二甲酸酐保护壳聚糖2-NH₂，通过点击化学反应在其6-OH位置固载环糊精后，再以水合肼脱除壳聚糖2-NH₂的保护，制得在水和部分有机溶剂中具有良好溶解性的，具有高固载率的壳聚糖6-OH定位固载环糊精衍生物。将通过本发明制得的壳聚糖6-OH固载环糊精衍生物中的环糊精疏水性空腔中固载荧光探针，壳聚糖吡喃环的2-NH₂固载过氧化氢酶后，应用于对H₂O₂含量检测用的荧光生物传感器。本发明使壳聚糖6-OH固载环糊精衍生物在以酶催化作用配合荧光检测的荧光生物传感器中的应用成为可能。

主权项

一种壳聚糖6‑OH固载环糊精衍生物的制备方法，其特征是：具体制备步骤为：第一步：壳聚糖2‑NH₂保护衍生物的制备1)称取1份壳聚糖溶于30～400份的质量浓度为0.1％～10％的醋酸的水溶液中；2)将1～10份邻苯二甲酸酐溶于30～400份有机化合物A中后滴加到1)得到的反应体系中，在0～80℃下搅拌反应0.5～8小时；然后加入溶剂B使产生的壳聚糖衍生物沉淀析出，用有机溶剂C洗涤2次以上以除去多余邻苯二甲酸酐化合物，然后50～80℃下真空干燥得到邻苯二甲酸酐保护的壳聚糖衍生物a；有机化合物A为乙醇、乙醚、苯或DMF；有机溶剂B为甲醇、丙酮或乙腈；有机溶剂C为乙醇、乙醚或苯；第二步：壳聚糖2‑NH₂保护，6‑OH对甲苯磺酰酯化衍生物的制备将1份第一步得到的邻苯二甲酸酐化壳聚糖衍生物a溶解在20‑400份的有机溶剂D中，向其中加入10～100份的对甲苯磺酰氯的有机溶液E，1～60分钟滴完，然后在‑10～80℃下反应0.5～8小时，抽滤，得浅黄色固体，用有机溶剂F洗去未反应的对甲苯磺酰氯，在50～80℃下真空干燥得到壳聚糖衍生物b；有机溶剂D为DMF，DMSO或DMAc；有机溶液E中的溶剂为三氯甲烷、丙酮、N‑甲基吡咯烷酮或DMSO；有机溶液E中对甲苯磺酰氯的质量浓度为2％～40％；有机溶剂F为三氯甲烷、丙酮或N‑甲基吡咯烷酮；第三步：壳聚糖2‑NH₂保护，6‑OH叠氮化衍生物的制备称取1份第二步得到的壳聚糖衍生物b溶于10～60份的有机溶剂G中，0～80℃下搅拌使之溶解，加入1～10份的叠氮化钠，在20～100℃条件下搅拌反应1～8小时，反应结束后，使用50～300份水沉淀，用水洗涤析出物，最后依次用有机溶剂H和水洗涤2次以上，抽滤后50～100℃真空干燥得到壳聚糖的叠氮化衍生物c；有机溶剂G为DMF、DMSO或DMAc；有机溶剂H为甲醇、乙醇、丙酮、乙腈或四氢呋喃；第四步：环糊精单对甲苯磺酰化衍生物的制备1)称取1份β‑环糊精，加入3～20份质量浓度为0.2％～5％的碱I的水溶液中，在‑10～50℃下搅拌使β‑环糊精完全溶解；2)将0.5～5份对甲苯磺酰氯溶解于1～10份的有机溶剂J中，用恒压滴液漏斗在5～30分钟内滴加到1)得到的反应体系中，继续搅拌反应0.5～6小时后，加入氯化铵调节溶液的pH值到7～9，有大量的白色物质析出；用去离子水和有机溶剂J分别清洗抽滤2次以上，然后将滤饼在50～80℃下真空干燥得到环糊精的对甲苯磺酰化衍生物d；碱I为NaOH、KOH或氨水；有机溶剂J为三氯甲烷、丙酮、N‑甲基吡咯烷酮或DMSO；第五步：环糊精单炔基化衍生物的制备将1份第四步得到的对甲苯磺酰化衍生物d和1～10份炔丙胺或炔丙醇分散在10～150份的水和有机溶剂K的混合物中，在20～80℃、N₂保护下，搅拌反应12～48小时后，加入沉淀剂L，析出沉淀，过滤，用水、有机溶剂K洗涤2次以上后，将滤饼在50～80℃下真空干燥得到环糊精的单炔基化衍生物e；有机溶剂K为乙醇、丙醇、DMF或DMSO；水和有机溶剂K的混合物中水与有机溶剂K的质量比为1:9～9:1；沉淀剂L为乙腈、丙酮、四氢呋喃或N‑甲基吡咯烷酮；第六步：点击化学反应制备壳聚糖2‑NH₂保护，6‑OH定位固载化环糊精衍生物1)称取1份第三步得到的壳聚糖的叠氮化衍生物c，溶解于1～30份的有机溶剂M中；2)称取0.01～0.1份CuSO₄·5H₂O分散于1～10份有机溶剂N中，加入0.01～0.1份抗坏血酸钠及0.01～0.5份水，增进溶解；3)将1)得到的溶液和2)得到的溶液进行混合；4)称取1～5份第五步得到的环糊精的单炔基化衍生物e加入3)得到的混合溶液中，在0～80℃下搅拌反应0.5～8小时，停止反应，加入沉淀剂O后，用水洗涤2次以上，将滤饼在50～80℃下真空干燥得到邻苯二甲酸酐化壳聚糖固载环糊精衍生物f；有机溶剂M为DMSO、DMF或DMAc；有机溶剂N为乙醇、丙醇、DMF或DMSO；沉淀剂O为乙腈、丙酮、四氢呋喃或N‑甲基吡咯烷酮；第七步：2‑NH₂的脱保护反应及壳聚糖6‑OH固载环糊精衍生物的获得将1份第六步得到的邻苯二甲酸酐化壳聚糖固载环糊精衍生物f浸泡在20～200份的水合肼溶液中，其中H₂NNH₂与H₂O的摩尔比为1:0.5～1:3，20～60℃下加热搅拌反应12～36小时，用有机溶剂P沉淀后，用有机溶剂Q洗涤两次后在50～80℃下真空干燥得到壳聚糖6‑OH固载环糊精衍生物g；有机溶剂P为甲醇、丙酮或乙腈；有机溶剂Q为乙醇、乙醚或苯。