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编号:10497173
壳聚糖与一些化学试剂反应
http://www.100md.com 《中国海洋药物》 2000年第5期
     作者:高英立 俞长兴 肖蓬

    单位:高英立 俞长兴 肖蓬(第二军医大学南京军医学院,南京 210015)

    关键词:壳聚糖,化学反应,质量控制

    中国海洋药物000509

    摘 要 目的:为壳聚糖寻找适当质量控制方法。方法:通过化学试验,筛选出最佳方法。结果:为壳聚糖检测得到了一些具有灵敏和明显特征的方法。结论:为壳聚糖进行质量控制提供了一些良好方法。

    REACTIONS OF WITH SOME CHEMICAL REAGENTS CHITOSAN

    Gao Yinli Yu Changxing Xiao Peng

    (NanJing Military Medical College, PLA 414 Hospital,Nanjing 210015)
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    ABSTRACT Object: To search the suitable methods for quality control of Chitosan. Methods: Through the chemical experiments to sift the best methods. Results: To obtain some sensitive and obviously characteristic methods for test. Conclusion: Offering some methods which would be developed as a few excellent methods for quality control of Chitosan.

    KEY WORDS Chitosan, Chemical, Reaction, Quality control

    壳聚糖(CS)在医疗、保健、环卫和化妆品等方面使用日益广泛[1],但还缺乏完备质量监测方法,为此进行了如下的探索。
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    1 仪器与试剂

    756MC型紫外可见光分光光度计,上海第三分析仪器厂试剂均为分析纯,水为重蒸馏水,壳聚糖为天元化工有限公司产品。(脱乙酰度>85%,0.5%cs粘度>50Pa.s.干燥失重<5%,酸不溶性灰分<1%)。所用试液除个别注明出处外,其余均按中国人民共和国药典1995年版一部附录,WB试液规定方法配制,所用指示液均按照中华人民共和国药典1995年版一部XVE指示剂与指示液规定方法配制。

    2 供试品制备

    取CS10g,加1%醋酸300mL加热溶解、过滤。滤液加4%NaOH液碱化、滤集沉淀,洗涤、干燥,为CS-I。将滤液浓缩并放冰箱中过夜,滤除析出无机盐,滤液加乙醇使乙醇量达60%,低温放置得无色针状结晶低聚壳聚糖为(L-CS),将CS及L-CS分别用1%HAc配成1%溶液为CS-I供试液和CS-Ⅱ供试品液。葡萄糖胺(GA)用水配成1%溶液。
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    3 方法与效果

    3.1 CS的多糖反应

    3.1.1 裴林氏试剂反应[2]:取供试品液各1mL, 各滴加裴林试剂2~3滴,试剂蓝绿色立即不同程度变浅,加热至沸,CS-Ⅰ管析出白色沉淀,CS-Ⅱ管除颜色变浅外,无沉淀析出,而GA管颜色逐渐消失并发生混浊,最终产生Cu2O红色沉淀。

    3.1.2 巴费得试剂反应[3]:取供试品液各1mL,各滴加试剂1~2滴,Cu2+蓝绿色迅速降低,水浴加热5min,GA管出现红色Cu2O沉淀,CS-Ⅰ管出现白色沉淀,而CS-Ⅱ管延长加热时间,缓缓出现Cu2O沉淀。

    试验表明除GA与两种试剂产生了典型的糖还原作用,使Cu2+还原为Cu+形成Cu2O沉淀外,CS-Ⅰ与两种试剂反应则伴随着Cu2+颜色减褪或消失,同时均产生白色沉淀,这是由于CS对Cu2+有强的吸附作用,从而首先形成不溶于水的白色CS-Cu络合物而析出沉淀。CS-Ⅱ与两种试剂反应,Cu2+颜色立即减褪或消失,证明低聚壳糖与Cu2+产生了反应,可能形成低聚糖与Cu2+络合物在水中有较大的溶解度,因而未见沉淀析出,当CS-Ⅱ与巴费得试剂在较长时间(>10min)加热,使低聚糖部分发生水解为单糖(GA),故有Cu2O沉淀产生。提示两种试剂不仅可供CS的一般鉴别反应,还可同时判定供试品是壳聚糖、低聚壳聚糖或是单糖。
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    3.1.3 莫利施反应[4]:多糖在硫酸或浓盐酸作用下水解和脱水,生成具有呋喃结构化合物(己糖生成5-羟甲基糠醛),然后与苯酚、芳香胺或蒽酮产生缩合作用而发生颜色反应。

    取供试液各1mL,各加5% α-萘酚乙醇液2~3滴,沿试管壁加浓硫酸2mL,放置数分钟,明显分层,CS-Ⅰ液面交界处为棕黄色,上层显粉红色,CS-Ⅱ液面交界处显紫色环,GA液面交界处显绛红色环。

    取供试品液各1mL,各加蒽酮试液(蒽酮50mg,加水25mL,硫酸75mL混合溶解为淡黄色,须鲜配)4mL,放置,溶液由黄变绿,最终为墨绿色,放置1周颜色不褪,产色反应在室温进行较慢,水浴加温可加快反应,但温度不可过高(<50℃)否则蒽酮亦可分解为有色物质。

    取供试品液各1mL,各加间苯二酚试液(间苯二酚1g加盐酸适量溶解并配成100mL)1mL,加浓硫酸3mL,放置显棕红色,稳定性好,放2周颜色基本不变。
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    3种供试品除对α-萘酚试剂显色反应有一定差别外,对蒽酮和间苯二酚试剂的显色反应基本相一致,稳定性好,且显色深度与浓度有一定相关性,故不仅可供定性并可作为含量测定方法。

    3.2 CS与氨基酸和蛋白试剂的反应

    取供试品液各1mL,各加茚三酮试液2~3滴,加热至沸,外观无颜色反应。

    取供试液各1mL,各加吲哚醌试液2~3滴,加热至沸,无颜色反应出现。

    取供试液各1mL各加双缩脲试液4~5滴,试剂中Cu2+颜色立即减褪,无蛋白质阳性反应(紫红色)出现。

    取供试液各1mL,各加三氯醋酸5滴,混匀,外观无变化。

    取CS-Ⅰ、CS-Ⅱ供试液各1mL,各加鞣酸试液3~4滴,未见鞣酸蛋白絮凝出现,但放置有少量棕色沉淀。
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    取CS-Ⅰ、CS-Ⅱ供试液各1mL,各加苦味酸试液2~3滴,立即发生黄色絮状沉淀。

    有报道CS对茚三酮试液呈阳性反应,并在紫外200~300nm区出现吸收峰,经以上试验,除苦味酸试剂专属性不高(其对蛋白质和生物碱均可出现沉淀反应)应于排除外,均证明CS无氨基酸和蛋白质样反应,否则就是供试品中有氨基酸和蛋白的杂质存在。

    3.3 CS与生物碱试剂的反应

    取CS-Ⅰ和CS-Ⅱ供试液各1mL,各加碘化钾碘试液2~3滴,无沉淀反应发生,但试液由棕褐色立即减褪为淡棕黄色。

    取CS-Ⅰ和CS-Ⅱ供试液各1mL,各加碘化汞钾试液2~3滴,立即产生白色絮状沉淀。

    取CS-Ⅰ和CS-Ⅱ供试液各1mL,各加磷钨酸试液2~3滴,立即产生淡黄色絮状沉淀。
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    取CS-Ⅰ和CS-Ⅱ供试液各1mL,各加碘化铋钾试液2~3滴,立即产生混浊,放置析出桔黄色沉淀。

    取CS-Ⅰ和CS-Ⅱ供试液各1mL,各加氯化铂试液2~3滴,生成白色结晶性沉淀。

    取CS-Ⅰ和CS-Ⅱ供试液各1mL,各加氯化汞试液2~3滴,立即生成白色沉淀。

    CS为含碱性氮的有机化合物,经以上生物碱沉淀剂检查,除碘化钾碘试液可能由于CS对碘吸附使试剂组分改变因而未能产生棕色沉淀外,其余试液均出现典型沉淀反应,提示大部分生物碱试剂可作为CS定性反应。

    3.4 CS与表面活性剂反应

    试验证明CS除与阴离子表面活剂(如SDS,十二烷基苯磺酸钠)在溶液中发生静电结合产生絮凝沉淀外,与阳离子表面活性剂(如CTMAB、CTMAC、CPB、苯札溴铵)和非离子表面活性剂(如PVP、PVA、PEG、吐温类、司盘类、乳化剂-OP),以及皮肤促渗透剂-氮酮配伍时,均不发生外观变化。表面活性剂是CS开展制剂时最常用配伍材料之一,试验为表面活性剂的选用提供了参考。
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    3.5 CS与指示剂反应

    CS-Ⅰ和CS-Ⅱ供试液滴加甲基橙指示液,指示液立即由棕黄色转变为橙红色;当滴加甲基红指示液,立即由棕黄色转变为深红色;当滴加曙红钠指示液,立即由棕黄色转变为棕红色;当滴加苯酚红指示液,立即由橙红转变为黄色;当滴加铬天青S指示液,由淡黄色转变为紫红色;当滴加橙黄IV指示液,立即由橙红色转变为橙黄色;当滴加橙Ⅱ指示液,立即由橙黄色转变为橙红色;当滴加酸性红-88指示液,立即由黄色转变为红色;当滴加曙红B指示液,立即由深红转变为紫红色,并有红色沉淀析出,当滴加荧光黄指示剂,强黄绿色荧光迅速消失转变为淡黄色。

    有机碱在一定介质中与一些酸性染料,可定量结合成有色络合物来测定有机碱的含量。经试验筛选,CS与溴麝香草酚蓝、麝香草酚蓝、溴甲酚绿、溴甲酚紫、溴甲酚蓝、中性红等酸性染料作用效果欠佳(有的颜色变化不明显,有的发生沉淀反应)。而有些酸性染料与CS产生较明显颜色变化,其中以甲基红、甲基橙、曙红钠、铬天青-S、酸性红-88灵敏度较高,有望作为CS酸性染料离子对定量比色法。CS对荧光黄的黄绿色荧光有强的淬灭作用,可利用荧光淬灭度作为CS含量测定。
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    3.6 CS与一些金属盐反应

    CS-Ⅰ和CS-Ⅱ供试液与硝酸银、氯化钙、氯化钡、硫氰酸铵、硝酸铅、氯化钴、硝酸镧、碘化镉、硝酸铋、氯酸钾等水溶液混合均无发现外观变化,但与下列金属化合物均产生一定外观变化:

    CS-Ⅰ和CS-Ⅱ供试液滴加硫酸铁铵试液,立即产生白色沉淀;当滴加三氯化铁试液,立即由淡黄色转变为棕红色;当滴加硫酸低铁溶液,立即产生混浊,放置产生白色沉淀;当滴加铁氰化钾溶液,立即产生粘性大的黄色胶体并渐渐变为绿黄色悬浮于溶液中而不沉淀;当滴加亚铁氰化钾溶液,立即产生淡黄色胶状并逐渐沉淀;当滴加亚硝基铁氰化钠溶液,使血红色溶液转变为棕红色,最终为棕黄色;当滴加氯化锌液,立即产生混浊,放置析出白色沉淀;当滴加氯化镁液,立即产生白色胶状物,放置,漂浮于液面下;滴加氯化钯液,溶液由棕黄色转变为淡黄色;当滴加硫酸铝钾液,立即产生乳状混浊,放置生成白色胶状沉淀;当滴加重铬酸钾液,由黄绿转变为棕红棕黄色并产生白色小块;当滴加高锰酸钾液,紫红色逐渐消褪,最终为棕黄色。取CS-Ⅰ供试液1mL,滴加2%硫酸铜液1滴,立即产生白色沉淀,同时Cu2+颜色完全消失,如供试液1mL中滴加2%硫酸铜液3滴,可产生较多白色沉淀,同时液面显淡蓝绿色,取沉淀加氨水2mL,水层出现青蓝色并逐渐加深,证明吸附Cu2+的CS在氨溶液存在下发生解吸时附,释放出Cu2+与氨生成青蓝色铜氨络合物。
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    CS的伯胺基及伯、仲醇基均为电子给予体,为多价金属离子提供电子对,形成配位键结合成络合物,由试验表明各种金属离子的络合反应存在很大差别,一些外观无变化金属并不等于没有络合反应发生,有的因为络合物溶解度大而且不产生颜色变化。有的络合物形成要受到pH值、温度、浓度等因素的限制,条件成熟始可发生络合反应。一些外观产生变化特征性明显的金属盐,如FeCl3、MgCl2、KAl(SO4)2、K3Fe(CN)6等不仅可供CS鉴别反应,也可作为金属自身鉴别反应,尤其是Cu2+与CS络合反应,不仅可用为定性反应,并可测出对Cu2+吸附量,再由络合比来计算CS的含量。

    3.7 CS与非金属元素碘的作用

    CS为电子供体的含氮化合物与电子受体碘等通过配位键形成络合。在CS-Ⅰ和CS-Ⅱ供试液中滴加碘溶液,立即出现淡橙黄色,在200~400nm范围内扫描,在296nm和365nm波长处出现吸收峰,以296nm处峰最强,稳定性好,放置数日吸收度不变,此反应可能作为紫外分光光度法测定CS含量,碘在常温即可升华,但与CS结合后稳定性大增,加热至190℃时始挥发,而且抗菌作用较强,现已有壳聚糖碘敷料供药用,CS在三乙醇胺介质中与CH3I作用生成季铵化合物并有较强杀菌作用[6]
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    3.8 CS与一些醛类化合物反应

    取CS 1g,用醋酸-冰醋酸(1:1)混合液25mL溶解为供试液:

    取供液2mL,滴加桂皮醛甲醇液数滴,立即产生白色胶状混悬物,放置数日不下沉;供试液滴加戊二醛甲醇液,立即显棕黄色,随放置时间延长而加深;当滴加水杨醛甲醇液时,立即产生混浊,放置形成淡黄色絮状物悬浮于溶液中;当滴加对羟基甲醛甲醇液,立即显棕黄色,在410nm处有最大吸收峰;当滴加对二甲氨基苯甲醛甲醇液,立即产生淡黄色并渐渐转变为橙黄色,数日不变。

    取CS约0.1g加NaOH 1小粒和乙酰丙酮2mL,密闭放置过夜,滴加对二甲氨基苯甲醛甲醇液数滴,立即产生棕黄并渐渐加深为棕红色,由于溶剂挥发,液面残留一层透明胶膜。

    CS与含醛类化合物发生缩合反应,生成相应醛亚胺衍生物并伴随外观改变,试验表明有一些反应经过修饰和改进后,可能成为CS的定性和定量方法。
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    冰醋酸(1:1)混合液25mL溶解为供试液:

    取供液2mL,滴加桂皮醛甲醇液数滴,立即产生白色胶状甲悬物,放置数日不下沉;供试液滴加戊二醛甲醇液,立即显棕黄色,随放置时间延长而加深;当滴加水杨醛甲醇液时,立即产生混浊,放置形成淡黄色絮状物悬浮于溶液中;当滴加对羟基苯甲醛甲醇液,立即显棕黄色,在410nm处有最大吸收峰;当滴加对二甲氨基苯甲醛甲醇液,立即产生淡黄色并渐渐转变为橙黄色,数日不变。

    取CS约0.1g加NaOH 1小粒和乙酰丙酮2mL,密闭放置过夜,滴加对二甲氨基苯甲醛甲醇液数滴,立即产生棕黄并渐渐加深为棕红色,由于溶剂挥发,液面残面一层透明胶膜。

    CS与含醛类化合物发生缩合发应,生成相应醛亚胺衍生物并伴随外观改变,试验表明有一些反应经过修饰和改进后,可能成为CS的定性和定量方法。

    参考文献
, 百拇医药
    1,高英立,俞长兴.多功能甲壳素.全国首届海洋活性物质与天然药物学术论文集.1996年11月,392

    2,孙迪青,吴晴斋,张紫洞主编.英汉人名医药术语辞典.1992年版,人民军医出版社,北京:224

    3,The United States Pharmacopeis Twemtieth Revision 1104

    4,周延冲主编.实用药学辞典.1992年版,天津科技出版社,天津,1584

    5,陈寿椿主编.重要无机化学反应.1994年第三版,上海科技出版社,上海,119

    6,高怀生.碘壳聚糖生物辅料的制备.中国药学杂志,1996,31(5):280, 百拇医药