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离子液体对壳聚糖的溶解性能研究
时间:2014-02-10 22:20:55
【摘要】关键词:离子液体; 壳聚糖;溶解中图分类号:O658 2 文献标志码:A近年来, 使用离子液体溶解生物大分子的研究日益受到学术界的重视[ 1]
关键词:离子液体; 壳聚糖;溶解中图分类号:O658.2 文献标志码:A近年来, 使用离子液体溶解生物大分子的研究日益受到学术界的重视[ 1]. 与传统溶剂相比, 离子液体不挥发、不燃烧、结构和性质可调, 具有良好的物理和化学稳定性, 对无机化合物、有机化合物甚至高分子材料具有良好的溶解能力, 而且可以循环使用. 壳聚糖是一种非常丰富的天然生物质材料, 在化妆品、制药、生物技术、废水处理、食品科学、造纸等领域中得到了广泛的应用[ 2]. 但是, 壳聚糖很难溶解在常用的溶剂中, 目前文献报道的关于溶解壳聚糖的传统溶剂大多具有成本高、毒性大、腐蚀性强等缺点, 因此研究离子液体对壳聚糖的溶解具有重要的意义.
本文设计合成 了[ C4mim] [ H COO ] , [ C4mim] [ CH3COO ] , [ C4mim ] [ CH3CH2COO ] , [ C4mim][ CH3CH2CH2COO] , [ C4mim] [ C6H5COO] , [ C4mim] [ OH CH2COO ] , [ C4mim] [ CH3CH OH COO] 和[ C4mim] [ N( CN)2] 等 8 种离子液体, 测定了不同温度下壳聚糖在这些离子液体中的溶解度, 并用溶剂化显色分子探针和1H NMR 研究了离子液体的结构对壳聚糖溶解性能的影响. 同时, 以[ C4mim] [ CH3COO] 为例, 使用13C NMR 在 110 研究了壳聚糖与离子液体之间的相互作用. 通过分析实验结果, 得到以下结论:( 1) 对本文所研究的离子液体, 当体系的温度升高到一定程度后, 除[ C4mim] [ N( CN)2] 外, 其他离子液体均能溶解壳聚糖. 离子液体对壳聚糖的溶解能力为: [ C4mim] [ CH3COO] > [ C4mim] [ CH3CH2COO] >[ C4mim] [ CH3CH2CH2OO] > [ C4mim] [ ( C6H5) COO] > [ C4mim] [ H OCH2COO] > [ C4mim] [ H COO] >[ C4mim] [ CH3CH OH COO] ; 壳聚糖在离子液体中的溶解度随着体系温度的升高而增大.
( 2) 离子液体的结构对壳聚糖的溶解度有较大影响. 离子液体阴离子的氢键接受能力越强, 阳离子咪唑环上 2 位氢的化学位移越大, 离子液体对壳聚糖的溶解能力就越强, 这与离子液体对纤维素的溶解相似, 说明通过设计氢键接受能力更强的离子液体, 有望进一步提高壳聚糖在离子液体中的溶解度.
( 3) 通过分析比较壳聚糖溶解前后[ C4mim] [ CH3COO] 的13C 化学位移的变化发现, 在溶解过程中, 壳聚糖主链上的氨基或羟基等与离子液体阴离子上的羧基和阳离子咪唑环上的 2位氢之间存在较强的氢键相互作用, 这种氢键作用对壳聚糖的溶解起到了主要作用.
参 考 文 献[ 1] M E Zakrzewska, E B Lukasik, R B Lukasik. Solub ilit y of Carborn hydrat es in Ionic Liquids [ J ] . En ergy & Fuel s, 2010, 24, 737 745.
[ 2] Su san a C M Fernan desab, L cia Ol iveiraa, Carm en S R Frei re, et al. Novel t ran sparent nan ocomposit e fil ms b as ed on chit osan and b act erial cel lulos e [ J] . Green Ch em, 2010, 11, 2023 2029.
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