離子液體對殼聚糖溶解性能的研究.pdf

1、殼聚糖在自然界中是一種含量豐富、可再生的糖類化合物。但是,殼聚糖不能夠溶解于常見的有機(jī)溶劑中,這在一定程度上限制了殼聚糖的廣泛應(yīng)用。離子液體具有蒸氣壓極低、不揮發(fā)、不易燃、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn),作為溶解殼聚糖的一種新型、綠色介質(zhì)受到人們越來越多的關(guān)注。但是,人們對離子液體溶解殼聚糖的作用機(jī)制還不清楚,并且對使用不同離子液體或沉淀劑再生出的殼聚糖的形貌和結(jié)構(gòu)性質(zhì)還不了解。因此,作為國家863項(xiàng)目資助課題(NO.2007AA052454)

2、的一部分,本文設(shè)計(jì)合成了一系列陰、陽離子結(jié)構(gòu)不同的離子液體,研究了這些離子液體對殼聚糖的溶解性能,較系統(tǒng)地分析了這些離子液體的結(jié)構(gòu)對殼聚糖溶解性能的影響,討論了離子液體溶解殼聚糖的可能機(jī)制。同時,還較系統(tǒng)地研究了再生殼聚糖材料的外觀、熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)等。主要研究內(nèi)容如下:
　　 1、根據(jù)離子液體結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系,設(shè)計(jì)合成了一系列離子液體,它們的陽離子分別為:1-丁基-3-甲基咪唑[C4mim]+、1-烯丙基-3-甲基咪唑[Amim

3、]+和1-乙基-3-甲基咪唑[C2mim]+,陰離子分別為甲酸根[HCOO]-、乙酸根[CH3COO]-、丙酸根[CH3CJ2COO]-、丁酸根[CH3CH2CH2COO]-、乙醇酸根[HOCH2COO]-、甘氨酸根[H2NCH2COO]-、乳酸根[CH3CHOHCOO]-、苯甲酸根[C6H5COO]-和二氰胺根[N(CN)2]-等,并利用核磁共振技術(shù)對這些離子液體進(jìn)行了表征。
　　 2、測定了殼聚糖在離子液體中的溶解度,研究了

4、殼聚糖的溶解度隨溫度變化的規(guī)律,并且利用1H NMR和溶劑化顯色紫外/可見探針研究了離子液體的陰離子、陽離子的結(jié)構(gòu)對殼聚糖溶解度的影響。結(jié)果表明:離子液體的氫鍵接受能力對殼聚糖的溶解度有較大影響,具有較強(qiáng)氫鍵接受能力的離子液體可以更好地溶解殼聚糖。
　　 3、以[C4mim][CH3COO]為例,在110℃測定了[C4mim][CH3COO]和[C4mim][CH3COO]/殼聚糖體系的13C NMR化學(xué)位移,分析了殼聚糖在離子

5、液體中的溶解機(jī)制。結(jié)果表明:殼聚糖主鏈上的-NH2或-OH上的H與離子液體陰離子上的O形成氫鍵,同時離子液體咪唑環(huán)上的2位H等也與殼聚糖的-NH2上的N或-OH上的O發(fā)生氫鍵相互作用,從而破壞了殼聚糖分子內(nèi)、分子間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致殼聚糖在離子液體中的溶解。
　　 4、利用水、乙醇、丙酮和乙腈四種不同的沉淀劑從[C4mdm][CH3COO]、[Amim][CH3COO]、[C2mim][CH3COO]和[C4mim]Cl等離子