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海藻酸钠的功能化改性

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  海藻酸钠结构中含有大量的羟基和羧基,通过对海藻酸钠结构中羟基和羧基进行改性,使其溶解性、疏水性以及一些物理化学性发生改变,形成海藻酸钠衍生功能化合物,可拓宽其应用领域。目前,对于海藻酸钠羟基以及羧基的改性主要有氧化、磺化、接枝共聚、酯化和酰胺化等。
  
  1、羟基的化学改性
  
  羟基的化学改性涉及氧化、接枝共聚、磺化等,近年来海藻酸钠的氧化受到越来越多关注。氧化工艺中海藻酸钠在高碘酸钠催化下,糖基单元C2—C3断裂,对应的两个羟基氧化生成醛基。还有采用硝酸铈铵/硝酸作为氧化还原引发剂体系,将海藻酸钠与衣康酸通过自由基聚合生成聚海藻酸钠-g-衣康酸。通过优化聚合时间、聚合温度、衣康酸及海藻酸钠的浓度和引发剂用量获得了高得率接枝产物,接枝共聚效率最大能达到 97. 41%。
  
  2、羧基的化学改性
  
  羧基的化学改性涉及酯化、酰胺化等,酯化反应是一种将烷基连接在分子上最常见的反应。很多研究者已采用该方法成功将海藻酸钠酯化,用来提高其疏水性。天然海藻酸钠在催化剂条件下可直接与醇发生酯化,为了提高海藻酸酯化率,醇必须过量。
  
  酰胺化是通过引入酰胺键对海藻酸钠进行修饰,酰胺化反应过程大致如下:通过加入HCl调节海藻酸钠溶液的pH 值至3. 4,随后添加适量EDC-HCl,反应10 min后,加入辛胺并室温反应24h,将反应后混合液醇沉,并透析、冻干后转化为目标产物。
  
  海藻酸钠作为一种海洋中大量存在的可再生资源,基于其结构、性质的特殊性,在药物输送、组织工程等领域有广阔的潜在应用价值。尽管海藻酸钠的化学功能改性已经受到越来越多的关注,然而只有很少一部分实现了工业化应用,主要原因在于:海藻酸钠在有机体系下几乎不溶;海藻酸钠在过酸、过碱、还原以及高温条件下极易发生降解,造成产品相对分子质量不均一等。因此结合海藻酸钠自身的结构特点,采用分子设计等手段开发新型海藻酸钠溶剂有机体系,以及通过对反应介质、改性剂等因素的选择实现海藻酸钠官能团的定向功能化改性,将是海藻酸钠高效综合利用技术的重要发展方向。

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