硒化壳聚糖理化性质和分子结构的研究
作者：缪锦来 李光友 王波
单位：(国家海洋局第一海洋研究所，青岛 266003)
关键词：壳聚糖，硒化壳聚糖；理化性质
中国海洋药物000103 摘 要：运用高效凝胶色谱(HPGPC)、乌氏粘度计、XYG-110型多功能原子荧光仪、常规溶剂和WZZ-1自动指示旋光仪等方法对本实验室制备的硒化壳聚糖的理化性质进行测定，结果表明：硒化壳聚糖的分子量为3448；特性粘度为99；室温干燥放置1年，硒化壳聚糖保持稳定；硒化壳聚糖在水中可溶，而且溶解度随温度升高而增加，但在有机溶剂中基本不溶；硒化壳聚糖在25℃时的旋光度为-14。通过紫外光谱、红外光谱、氢谱(1HNMR)和碳谱(13CNMR)的测定分析，确定亚硒酸根是连接在壳聚糖分子中C2位的氨基上和C6位的羟基上。
, 百拇医药
STUDY ON THE PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES AND THE MOLECULAR STRUCTURE OF SELENO-CHITOSAN
Miao Jinlai Li Guangyou Wng Bo
(The First Institute of Oceanology,SOA.Qindao 266003)
ABSTRACT：In this paper,the physical and chemical properties of seleno-chitosan prepared by our lab were investigated ,and compared with that of chitosan and sulfonationed chitiosan.Moreover,the causes of what resuited from the diference were analized.It is primarily confirmed that SeO2-3 is attached to C2 amino and C6 hydroxyl of chitosan according to the results of UV,IR,1HNMR,and 13 CNMR.
, 百拇医药
KEY WORDS：chitosan,seleno-chitosan,physical and chemical properties▲
甲壳质是一类来源极为丰富的天然有机化合物。其结构为N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，以β-1，4糖苷键连接的多糖。甲壳质C2位脱乙酰而得壳聚糖。甲壳质C6羟基可发生酰化，N-羟基化反应等，得到一系列甲壳质衍生物，可引入新的化学活性基团。甲壳质衍生物具有很好的生物相容性，在体内能逐渐降价和代谢，其自身具有抗癌和抗菌等作用，甚至已被开发成了功能保健食品，因此是很有前景的高分子药物载体[1]。甲壳质衍生物与药物进行共价偶联得到的偶联物具有缓释作用，能改善药物药代动力学性质，降低毒副作用，增强药效。
硒化壳聚糖是利用甲壳质衍生物作为载体制备的一个抗癌新的壳聚糖衍生物，国内外尚未见有关报道，本文报道了其理化性质和分子结构的研究结果。
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1 材料和方法
1.1 材料
壳聚糖由青岛药物所提供。磺化壳聚糖和硒化壳聚糖由本实验室制备。
1.2 实验方法
1.2.1 硒化壳聚糖的分子量测定[2] 用高效液相色谱凝胶层析法(HPGPC)测定硒化壳聚糖的分子量。BIO-CAD高效液相色谱仪，配备Shodex RISE-51型试差折光检测器，Bio-Gel TSK-40和TSK-50二根不锈钢柱串联使用，每根柱为300×7.5mm(日本制造)。将7个标准T系列葡聚糖(Pharmacia, Uppsala,Sweden产品)和葡萄糖(分析纯)以及硒化壳聚糖和壳聚糖2个测试样品溶于0.2mol/L磷酸缓冲液(pH为6.0，用水泵经G-5玻璃漏斗抽滤，并脱气)中，制成0.2%浓度，16 000r/min转速离心3min，标准T系列葡聚糖和葡萄糖的上清液用于作标准曲线，硒化壳聚糖和壳聚糖2个样品的上清液用于测定分子量，每次进样20μl，流速为0.5ml/min,测定温度在23-25℃。
, 百拇医药
1.2.2 硒化壳聚糖的粘度测定[3] 用乌氏粘度计，按照中国药典粘度测定方法进行测定。
1.2.3 硒化壳聚糖的稳定性测定 将放置1年的硒化壳聚糖透析处理以除去降解的无机硒，用XYG-110型多功能原子荧光仪测定其硒含量并与新制备时相比较，以此评价其稳定性。
1.2.4 硒化壳聚糖的溶解性测定 在设计的温度(表3)下将硒化壳聚糖放入水以及乙醇、丙酮、氯仿、二甲基甲酰胺等不同的溶剂中，搅拌直到饱和为止，测定硒化壳聚糖在各种溶剂中的含量，比较硒化壳聚糖在不同溶剂中的溶解性。
1.2.5 硒化壳聚糖的旋光度测定[4] 用WZZ-1自动指示旋光仪，按照中国药典旋光度测定方法进行测定。
1.2.6 硒化壳聚糖的分子结构测定 以UV-3210型紫外光谱仪和IMPACT 400红外光谱仪分别测定硒化壳聚糖的紫外光谱、红外光谱；以INOVA 300核磁共振波谱仪测定硒化壳聚糖的氢谱(1HNMR)和碳谱(13CNMR)。以此4项测定结果推断其分子结构。
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2 结果和讨论
2.1 硒化壳聚糖分子量的测定结果
用高效液相凝胶色谱法(HPGPC)测定多糖的分子量，其原理和方法与常压凝胶色谱法(GPC)相同。Dreher等[2]在大量实验工作的基础上，发现多糖的分子量M与分配系数Kav存在如下关系：
Kav=k1-k2lnM (1)
式中k2和k2为常数；M为分子量；Kav为分配系数。保持洗脱液流速恒定，则分配系数Kav配洗脱时间T成正比：
Kav=(T-To)/(Tt-To) (2)
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式中，Tt为标准样品1的洗脱时间，To为标准样品8的洗脱时间。
根据以上原理，本实验室的条件下测得各标准样品的洗脱时间(T)见表1，根据表1中样品2-7的数据，作lnM-Kav线性回归，得以下列(相关系数为r=-0.990):
Kav＝1.853-0.184lnM (3)
表1 各标准样品的保留时间(min) 标准品号
1
2
3
4
5
, 百拇医药
6
7
8
M(Da)
T(min)
Kav
lnM
180
10.91
505
9.75
0.728
6.22
, 百拇医药
1 200
8.95
0.543
7.09
3 600
8.05
0.336
8.19
5 700
7.62
0.237
8.65
11 700
, http://www.100md.com
6.91
0.0736
9.37
25 500
6.75
0.0368
10.15
40 000
6.59
只要测出硒化壳聚糖的洗脱时间，通过(3)式就可以求得其分子量。硒化壳聚糖的分子量的测定结果见表2。表2 硒化壳聚糖的分子量测定结果 样 品
硒化壳聚糖
, 百拇医药
Trt(min)
Kav
M
8.13
0.3542
3 448
由于壳聚糖和磺化壳聚糖的分子量超过了本实验室的凝胶柱有效测定最大值40000，所以未能测出其分子量。由此可知，硒化壳聚糖的分子量比前两者的分子量小得多。原因是硒化反应过程中分子发生降解。
2.2 硒化壳聚糖的粘度测定结果 表3 特性粘度测定结果(温度：25±1℃)： 样品名称
特性粘度[η]
, http://www.100md.com
壳聚糖
磺化壳聚糖
硒化壳聚糖
3112
817
99
从表3的数据可以看出，壳聚糖磺化和硒化后其特性粘度显著降低，主要的原因可能有：一是壳聚糖的羟基和氨基磺化或硒化后，分子间由氢键产生的作用力变小使磺化壳降糖和硒化壳聚糖的粘度变小；另一个原因是壳聚糖在磺化和硒化反应过程中分子发生裂解，分子量变小使得粘度变小。
2.3 硒化壳聚糖的稳定性测定结果
从表4的数据可以看出，硒化壳聚糖在干燥室温条件下放置1年，结合在壳聚糖分子中的有机硒的硒含量变化很小，所以可以认为硒化壳聚糖是很稳定的。表4 硒化壳聚糖稳定性测定结果 硒化壳聚糖
, 百拇医药
硒含量(mg/g)
新合成的样品放置1年的样品
23.3
22.9
2.4 硒化壳聚糖的溶解性的测定结果
从表5中可以看出，硒化壳聚糖微溶于水，随着温度的升高溶解度略有增加，但几乎不溶于有机溶剂中；磺化壳聚糖能溶于水，但几乎不溶于有机溶剂中；壳聚糖几乎不溶于水，也几乎不溶于其他有机剂，但能溶于含有无机酸和某些有机酸的水溶液。这主要是壳聚糖分子中氨基和羟基被磺化或被硒化后，引进了亲水基团，因而磺化壳聚糖和硒化壳聚糖的水溶性增加，但是分子中的氨基被酰化后，氨基与有机酸和无机酸的亲和力减弱，因而在酸性溶液中的溶解度大大降低。表5 溶解性测定结果(除标明温度外，其余均为25℃) 溶剂名称
, http://www.100md.com 硒化壳聚糖的溶解性
磺化壳聚糖的溶解性
壳聚糖的溶解性
水
水(50℃)
水(80℃)
酒精
丙酮
氯仿
二甲基甲酰胺
10%醋酸
10%盐酸
约2%
, 百拇医药
约5%
约7.5%
几乎不溶
几乎不溶
不溶
几乎不溶
微溶
微溶
约15%
约24%
约36%
几乎不溶
几乎不溶
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不溶
几乎不溶
稍溶
可溶
约0.5%
约2.5%
约4%
几乎不溶
几乎不溶
不溶
几乎不溶
易溶
易溶
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2.5 硒化壳聚糖的旋光度测定结果
从表6的数据可以清楚地表明，硒化壳聚糖和磺化壳聚糖的旋光度比壳聚糖小，其主要原因有：一是由于壳聚糖分子中引入磺酸根或亚硒酸根所致；其次是壳聚糖在硒化和磺化反应过程中分子裂解使分子量减小所致。表6 旋光度测定结果(温度：25±1℃)： 样品名称
比旋光度[α](°)
壳聚糖
磺化壳聚糖
硒化壳聚糖
-20
-10
-14
2.6 硒化壳聚糖的光谱测定结果
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2.6.1 紫外光谱测定结果 硒化壳聚糖和磺化壳聚糖及壳聚紫糖外光谱见图1，可以清楚地看出，硒化壳聚糖除了在200nm左右有末端吸收外，在281nm左右有明显的吸收峰，而磺化壳聚糖在200nm左右有末端吸收，在255nm左右有很强的吸收峰；壳聚糖只在200nm左右有吸收峰。这可以清楚地表明通过磺化反应壳聚糖分子中引入了磺酸根，又通过硒化反应磺化壳聚糖分子中的硫酸根又被亚硒酸根取代，生成硒化壳聚糖。
图1 硒化壳聚糖(a)、磺化壳聚糖(b)和壳聚糖(c)的紫外光谱
2.6.2 红外光谱测定结果 硒化壳聚糖、磺化壳聚糖和壳聚糖的红外光谱见图2，壳聚糖的红外光谱与文献报道[5]基本相同，从磺化壳聚糖与壳聚糖的红外光谱数据和图形对比可以看出，可能磺酸根连接在C2位的氨基上和连接在C6位的羟基上，主要是因为有以下的光谱图形和光谱数据变化得到证明：壳聚糖C2位的氨基被磺化后，氨基和羟基在3 400cm-1附近的峰形变尖锐；壳聚糖C2位氨基上未脱干净的的乙酰基的羰基振动峰位为1 663.21 cm-1而磺化壳聚糖C2位氨基上未脱干净的乙酰基的羰基振动峰位为1637.77cm-1，可能是受到C6位的羟基上磺酸基的影响；同样由于磺化壳聚糖C2位氨基上和C6位羟基上磺酸基的影响，对应于壳聚糖C-O伸缩振动的峰由1 074.49cm-1变为磺化壳聚糖的1 086.06cm-1；壳聚糖C2位的氨基磺化后，NH的弯曲振动峰位由1 558.68cm-1变为相对应的磺化壳聚糖的1 522.03cm-1。
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从磺化壳聚糖和硒化壳聚糖的红外光谱数据和光谱图可以看出，磺化壳聚糖经过硒化取代后，C2位氨基上的磺酸根一部分被亚硒酸根取代，另一部分被水解成游离氨基，这可以由磺化壳聚糖的氨基和羟基伸缩振动的峰形很窄，而硒化壳聚糖的氨基和羟基伸缩振动的峰形很宽得到证实；磺化壳聚糖C2位氨基上的磺酸根一部分被亚硒酸根取代后，其N-H弯曲振动峰位由1 522.03cm-1变为相对应的硒化壳聚糖的1 538.39cm-1；由于磺化壳聚糖C2位氨基上的磺酸根一部分被亚硒酸根取代后，以及可能还有C6位的磺酸根被亚硒酸根取代，使得磺化壳聚糖C-O伸缩振动的峰位由1 086.06cm-1变为硒化壳聚糖相对应的1 091.85cm-1，而且峰形变宽。
图2 硒化壳聚糖(a)、磺化壳聚糖(b) 和壳聚糖(c)的红外光谱
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3.6.3 1HNMR测定结果 硒化壳聚糖和磺化壳聚糖的氢谱见图3，磺酸根的化学位移参考了有关的文献报道[6]。磺化壳聚糖在δ8.954ppm和δ8.921ppm处的吸收峰，可能是链节上C2位氨基上和C6位羟基上同时连有两个磺酸根时，连在C2位羟基和连在C6氨基上的磺酸根上的氢产生的吸收峰；δ8.271ppm可能是1个链节上只在氨基上连有1个磺酸根时该磺酸根上的氢产生的吸收峰。而硒化壳聚糖在氢谱上没有这3个峰，但在3.830ppm出现磺化壳聚糖碳谱中没有的1个多重峰，可能是磺酸根已被亚硒酸根所取代所致。
图3 硒化壳聚糖(a)和磺化壳聚糖(b)氢谱
3.6.4 13CNMR测定结果 硒化壳聚糖和磺化壳聚糖的碳谱见图4。从图中可以看出，硒化壳聚糖的碳谱中出现磺化壳聚糖碳谱中没有的两个新峰，即76.090ppm和58.710ppm，它们分别是磺化壳聚糖C2位氨基上和C6位羟基上的磺酸根被亚硒酸根取代后C2位和C6位碳产生的吸收峰。
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图4 硒化壳聚糖(a)和磺化壳聚糖(b)的碳谱
3 结论
对制备的硒化壳聚糖用原子荧光光谱法进行了测定，证实其含有较高的硒含量。对硒化壳聚糖的理化性质进行了测定，并与壳聚糖和磺化壳聚糖的理化性质进行了对比，对三者具不同理化性质的原因作了分析：分子中引入了不同的基团从而具有不同的理化性质，这是主要原因；分子量的不同对理化性质也有影响。
通过紫外和红外光谱分析，确认了硒化壳聚糖含有硒，而且是有机硒。通过氢谱和碳谱基本确认硒化壳聚糖中的亚硒酸根是连在C2和C6位。
参考文献：
[1]蒋庭大.甲壳素，北京：中国环境科学出版社，1996.376-468
, 百拇医药
[2]魏远安.高效凝胶渗透色谱法测定多糖纯度及分子量.药学学报，1989.24(7)：532
[3]中国药典，九○版.粘度测定法，附录：19
[4]中国药典，九○版.旋光度测定法，附录：17
[5]周赤.甲壳胺化学结构的初步研究，中国甲壳资源研究开发应用学术研讨会论文集，上册1997，117
[6]于德泉.《分析化学手册第五分册核磁共振波谱分析》第一版，北京：化学工业出版社，1989
收稿日期：99-11-10, http://www.100md.com
单位：(国家海洋局第一海洋研究所，青岛 266003)
关键词：壳聚糖，硒化壳聚糖；理化性质
中国海洋药物000103 摘 要：运用高效凝胶色谱(HPGPC)、乌氏粘度计、XYG-110型多功能原子荧光仪、常规溶剂和WZZ-1自动指示旋光仪等方法对本实验室制备的硒化壳聚糖的理化性质进行测定，结果表明：硒化壳聚糖的分子量为3448；特性粘度为99；室温干燥放置1年，硒化壳聚糖保持稳定；硒化壳聚糖在水中可溶，而且溶解度随温度升高而增加，但在有机溶剂中基本不溶；硒化壳聚糖在25℃时的旋光度为-14。通过紫外光谱、红外光谱、氢谱(1HNMR)和碳谱(13CNMR)的测定分析，确定亚硒酸根是连接在壳聚糖分子中C2位的氨基上和C6位的羟基上。
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STUDY ON THE PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES AND THE MOLECULAR STRUCTURE OF SELENO-CHITOSAN
Miao Jinlai Li Guangyou Wng Bo
(The First Institute of Oceanology,SOA.Qindao 266003)
ABSTRACT：In this paper,the physical and chemical properties of seleno-chitosan prepared by our lab were investigated ,and compared with that of chitosan and sulfonationed chitiosan.Moreover,the causes of what resuited from the diference were analized.It is primarily confirmed that SeO2-3 is attached to C2 amino and C6 hydroxyl of chitosan according to the results of UV,IR,1HNMR,and 13 CNMR.
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KEY WORDS：chitosan,seleno-chitosan,physical and chemical properties▲
甲壳质是一类来源极为丰富的天然有机化合物。其结构为N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，以β-1，4糖苷键连接的多糖。甲壳质C2位脱乙酰而得壳聚糖。甲壳质C6羟基可发生酰化，N-羟基化反应等，得到一系列甲壳质衍生物，可引入新的化学活性基团。甲壳质衍生物具有很好的生物相容性，在体内能逐渐降价和代谢，其自身具有抗癌和抗菌等作用，甚至已被开发成了功能保健食品，因此是很有前景的高分子药物载体[1]。甲壳质衍生物与药物进行共价偶联得到的偶联物具有缓释作用，能改善药物药代动力学性质，降低毒副作用，增强药效。
硒化壳聚糖是利用甲壳质衍生物作为载体制备的一个抗癌新的壳聚糖衍生物，国内外尚未见有关报道，本文报道了其理化性质和分子结构的研究结果。
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1 材料和方法
1.1 材料
壳聚糖由青岛药物所提供。磺化壳聚糖和硒化壳聚糖由本实验室制备。
1.2 实验方法
1.2.1 硒化壳聚糖的分子量测定[2] 用高效液相色谱凝胶层析法(HPGPC)测定硒化壳聚糖的分子量。BIO-CAD高效液相色谱仪，配备Shodex RISE-51型试差折光检测器，Bio-Gel TSK-40和TSK-50二根不锈钢柱串联使用，每根柱为300×7.5mm(日本制造)。将7个标准T系列葡聚糖(Pharmacia, Uppsala,Sweden产品)和葡萄糖(分析纯)以及硒化壳聚糖和壳聚糖2个测试样品溶于0.2mol/L磷酸缓冲液(pH为6.0，用水泵经G-5玻璃漏斗抽滤，并脱气)中，制成0.2%浓度，16 000r/min转速离心3min，标准T系列葡聚糖和葡萄糖的上清液用于作标准曲线，硒化壳聚糖和壳聚糖2个样品的上清液用于测定分子量，每次进样20μl，流速为0.5ml/min,测定温度在23-25℃。
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1.2.2 硒化壳聚糖的粘度测定[3] 用乌氏粘度计，按照中国药典粘度测定方法进行测定。
1.2.3 硒化壳聚糖的稳定性测定 将放置1年的硒化壳聚糖透析处理以除去降解的无机硒，用XYG-110型多功能原子荧光仪测定其硒含量并与新制备时相比较，以此评价其稳定性。
1.2.4 硒化壳聚糖的溶解性测定 在设计的温度(表3)下将硒化壳聚糖放入水以及乙醇、丙酮、氯仿、二甲基甲酰胺等不同的溶剂中，搅拌直到饱和为止，测定硒化壳聚糖在各种溶剂中的含量，比较硒化壳聚糖在不同溶剂中的溶解性。
1.2.5 硒化壳聚糖的旋光度测定[4] 用WZZ-1自动指示旋光仪，按照中国药典旋光度测定方法进行测定。
1.2.6 硒化壳聚糖的分子结构测定 以UV-3210型紫外光谱仪和IMPACT 400红外光谱仪分别测定硒化壳聚糖的紫外光谱、红外光谱；以INOVA 300核磁共振波谱仪测定硒化壳聚糖的氢谱(1HNMR)和碳谱(13CNMR)。以此4项测定结果推断其分子结构。
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2 结果和讨论
2.1 硒化壳聚糖分子量的测定结果
用高效液相凝胶色谱法(HPGPC)测定多糖的分子量，其原理和方法与常压凝胶色谱法(GPC)相同。Dreher等[2]在大量实验工作的基础上，发现多糖的分子量M与分配系数Kav存在如下关系：
Kav=k1-k2lnM (1)
式中k2和k2为常数；M为分子量；Kav为分配系数。保持洗脱液流速恒定，则分配系数Kav配洗脱时间T成正比：
Kav=(T-To)/(Tt-To) (2)
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式中，Tt为标准样品1的洗脱时间，To为标准样品8的洗脱时间。
根据以上原理，本实验室的条件下测得各标准样品的洗脱时间(T)见表1，根据表1中样品2-7的数据，作lnM-Kav线性回归，得以下列(相关系数为r=-0.990):
Kav＝1.853-0.184lnM (3)
表1 各标准样品的保留时间(min) 标准品号
1
2
3
4
5
, 百拇医药
6
7
8
M(Da)
T(min)
Kav
lnM
180
10.91
505
9.75
0.728
6.22
, 百拇医药
1 200
8.95
0.543
7.09
3 600
8.05
0.336
8.19
5 700
7.62
0.237
8.65
11 700
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6.91
0.0736
9.37
25 500
6.75
0.0368
10.15
40 000
6.59
只要测出硒化壳聚糖的洗脱时间，通过(3)式就可以求得其分子量。硒化壳聚糖的分子量的测定结果见表2。表2 硒化壳聚糖的分子量测定结果 样 品
硒化壳聚糖
, 百拇医药
Trt(min)
Kav
M
8.13
0.3542
3 448
由于壳聚糖和磺化壳聚糖的分子量超过了本实验室的凝胶柱有效测定最大值40000，所以未能测出其分子量。由此可知，硒化壳聚糖的分子量比前两者的分子量小得多。原因是硒化反应过程中分子发生降解。
2.2 硒化壳聚糖的粘度测定结果 表3 特性粘度测定结果(温度：25±1℃)： 样品名称
特性粘度[η]
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壳聚糖
磺化壳聚糖
硒化壳聚糖
3112
817
99
从表3的数据可以看出，壳聚糖磺化和硒化后其特性粘度显著降低，主要的原因可能有：一是壳聚糖的羟基和氨基磺化或硒化后，分子间由氢键产生的作用力变小使磺化壳降糖和硒化壳聚糖的粘度变小；另一个原因是壳聚糖在磺化和硒化反应过程中分子发生裂解，分子量变小使得粘度变小。
2.3 硒化壳聚糖的稳定性测定结果
从表4的数据可以看出，硒化壳聚糖在干燥室温条件下放置1年，结合在壳聚糖分子中的有机硒的硒含量变化很小，所以可以认为硒化壳聚糖是很稳定的。表4 硒化壳聚糖稳定性测定结果 硒化壳聚糖
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硒含量(mg/g)
新合成的样品放置1年的样品
23.3
22.9
2.4 硒化壳聚糖的溶解性的测定结果
从表5中可以看出，硒化壳聚糖微溶于水，随着温度的升高溶解度略有增加，但几乎不溶于有机溶剂中；磺化壳聚糖能溶于水，但几乎不溶于有机溶剂中；壳聚糖几乎不溶于水，也几乎不溶于其他有机剂，但能溶于含有无机酸和某些有机酸的水溶液。这主要是壳聚糖分子中氨基和羟基被磺化或被硒化后，引进了亲水基团，因而磺化壳聚糖和硒化壳聚糖的水溶性增加，但是分子中的氨基被酰化后，氨基与有机酸和无机酸的亲和力减弱，因而在酸性溶液中的溶解度大大降低。表5 溶解性测定结果(除标明温度外，其余均为25℃) 溶剂名称
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磺化壳聚糖的溶解性
壳聚糖的溶解性
水
水(50℃)
水(80℃)
酒精
丙酮
氯仿
二甲基甲酰胺
10%醋酸
10%盐酸
约2%
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约5%
约7.5%
几乎不溶
几乎不溶
不溶
几乎不溶
微溶
微溶
约15%
约24%
约36%
几乎不溶
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不溶
几乎不溶
稍溶
可溶
约0.5%
约2.5%
约4%
几乎不溶
几乎不溶
不溶
几乎不溶
易溶
易溶
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2.5 硒化壳聚糖的旋光度测定结果
从表6的数据可以清楚地表明，硒化壳聚糖和磺化壳聚糖的旋光度比壳聚糖小，其主要原因有：一是由于壳聚糖分子中引入磺酸根或亚硒酸根所致；其次是壳聚糖在硒化和磺化反应过程中分子裂解使分子量减小所致。表6 旋光度测定结果(温度：25±1℃)： 样品名称
比旋光度[α](°)
壳聚糖
磺化壳聚糖
硒化壳聚糖
-20
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2.6 硒化壳聚糖的光谱测定结果
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2.6.1 紫外光谱测定结果 硒化壳聚糖和磺化壳聚糖及壳聚紫糖外光谱见图1，可以清楚地看出，硒化壳聚糖除了在200nm左右有末端吸收外，在281nm左右有明显的吸收峰，而磺化壳聚糖在200nm左右有末端吸收，在255nm左右有很强的吸收峰；壳聚糖只在200nm左右有吸收峰。这可以清楚地表明通过磺化反应壳聚糖分子中引入了磺酸根，又通过硒化反应磺化壳聚糖分子中的硫酸根又被亚硒酸根取代，生成硒化壳聚糖。
图1 硒化壳聚糖(a)、磺化壳聚糖(b)和壳聚糖(c)的紫外光谱
2.6.2 红外光谱测定结果 硒化壳聚糖、磺化壳聚糖和壳聚糖的红外光谱见图2，壳聚糖的红外光谱与文献报道[5]基本相同，从磺化壳聚糖与壳聚糖的红外光谱数据和图形对比可以看出，可能磺酸根连接在C2位的氨基上和连接在C6位的羟基上，主要是因为有以下的光谱图形和光谱数据变化得到证明：壳聚糖C2位的氨基被磺化后，氨基和羟基在3 400cm-1附近的峰形变尖锐；壳聚糖C2位氨基上未脱干净的的乙酰基的羰基振动峰位为1 663.21 cm-1而磺化壳聚糖C2位氨基上未脱干净的乙酰基的羰基振动峰位为1637.77cm-1，可能是受到C6位的羟基上磺酸基的影响；同样由于磺化壳聚糖C2位氨基上和C6位羟基上磺酸基的影响，对应于壳聚糖C-O伸缩振动的峰由1 074.49cm-1变为磺化壳聚糖的1 086.06cm-1；壳聚糖C2位的氨基磺化后，NH的弯曲振动峰位由1 558.68cm-1变为相对应的磺化壳聚糖的1 522.03cm-1。
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从磺化壳聚糖和硒化壳聚糖的红外光谱数据和光谱图可以看出，磺化壳聚糖经过硒化取代后，C2位氨基上的磺酸根一部分被亚硒酸根取代，另一部分被水解成游离氨基，这可以由磺化壳聚糖的氨基和羟基伸缩振动的峰形很窄，而硒化壳聚糖的氨基和羟基伸缩振动的峰形很宽得到证实；磺化壳聚糖C2位氨基上的磺酸根一部分被亚硒酸根取代后，其N-H弯曲振动峰位由1 522.03cm-1变为相对应的硒化壳聚糖的1 538.39cm-1；由于磺化壳聚糖C2位氨基上的磺酸根一部分被亚硒酸根取代后，以及可能还有C6位的磺酸根被亚硒酸根取代，使得磺化壳聚糖C-O伸缩振动的峰位由1 086.06cm-1变为硒化壳聚糖相对应的1 091.85cm-1，而且峰形变宽。
图2 硒化壳聚糖(a)、磺化壳聚糖(b) 和壳聚糖(c)的红外光谱
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3.6.3 1HNMR测定结果 硒化壳聚糖和磺化壳聚糖的氢谱见图3，磺酸根的化学位移参考了有关的文献报道[6]。磺化壳聚糖在δ8.954ppm和δ8.921ppm处的吸收峰，可能是链节上C2位氨基上和C6位羟基上同时连有两个磺酸根时，连在C2位羟基和连在C6氨基上的磺酸根上的氢产生的吸收峰；δ8.271ppm可能是1个链节上只在氨基上连有1个磺酸根时该磺酸根上的氢产生的吸收峰。而硒化壳聚糖在氢谱上没有这3个峰，但在3.830ppm出现磺化壳聚糖碳谱中没有的1个多重峰，可能是磺酸根已被亚硒酸根所取代所致。
图3 硒化壳聚糖(a)和磺化壳聚糖(b)氢谱
3.6.4 13CNMR测定结果 硒化壳聚糖和磺化壳聚糖的碳谱见图4。从图中可以看出，硒化壳聚糖的碳谱中出现磺化壳聚糖碳谱中没有的两个新峰，即76.090ppm和58.710ppm，它们分别是磺化壳聚糖C2位氨基上和C6位羟基上的磺酸根被亚硒酸根取代后C2位和C6位碳产生的吸收峰。
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图4 硒化壳聚糖(a)和磺化壳聚糖(b)的碳谱
3 结论
对制备的硒化壳聚糖用原子荧光光谱法进行了测定，证实其含有较高的硒含量。对硒化壳聚糖的理化性质进行了测定，并与壳聚糖和磺化壳聚糖的理化性质进行了对比，对三者具不同理化性质的原因作了分析：分子中引入了不同的基团从而具有不同的理化性质，这是主要原因；分子量的不同对理化性质也有影响。
通过紫外和红外光谱分析，确认了硒化壳聚糖含有硒，而且是有机硒。通过氢谱和碳谱基本确认硒化壳聚糖中的亚硒酸根是连在C2和C6位。
参考文献：
[1]蒋庭大.甲壳素，北京：中国环境科学出版社，1996.376-468
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[2]魏远安.高效凝胶渗透色谱法测定多糖纯度及分子量.药学学报，1989.24(7)：532
[3]中国药典，九○版.粘度测定法，附录：19
[4]中国药典，九○版.旋光度测定法，附录：17
[5]周赤.甲壳胺化学结构的初步研究，中国甲壳资源研究开发应用学术研讨会论文集，上册1997，117
[6]于德泉.《分析化学手册第五分册核磁共振波谱分析》第一版，北京：化学工业出版社，1989
收稿日期：99-11-10, http://www.100md.com