N—烷基壳聚糖衍生物的合成及其对阳离子的吸附性能.pdf

第17卷第l期应用化学Voi17No1

2000年2月CH1NESEJOURNALOFAPPIIEDCHEMISTRYF出2000

．烷基壳聚糖衍生物的合成及其对阳离子的吸附性能
6一塑逊光0~3D,I>

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(中国科学院兰州化学物理研究所兰州730000)7-／
雩：骂阳离子吸附性能

壳聚糖(CTS)为甲壳素脱乙酰基产物，由于其结构单元含有一N和-OH，因此可以进
行多种化学反应．本文用完全脱乙酰化CTS和N．烷基醛反应生成醛亚胺，再用N~BH,
将其还原，合成了一系列N一烷基壳聚糖衍生物．并考察了同一碳链不同取代度和相近取代度
不同碳链的衔生物对Cu”、F和Pb的吸附性能．
甲壳素，浙江省玉环县海洋生物公司；NaBH,，进口试剂，分析纯；N．烷基醛，天津化学试
剂二厂．分析纯：其它试剂均为分析纯．
Nicolet10DX红外光谱仪(美国)，KBr压片；ARI3520型原子发射光仪(美国)；RigakuD／
max—RB型x射线衍射仪(日本)；VarioEL元素分析仪(德国)；HYA恒温摇床，中国科学院武
汉仪器厂．
CTS的制备参考文献[4]，用非均相间歇处理法，脱乙酰度、删定用酸碱滴定法．
取脱乙酰度为100％的壳聚糖2g，溶于200mlI％的醋酸溶液中，室温下加入一定量的
N．烷基醛，反应Ih．用0．ImolllNaOH调至pH=4．5，继续反应2h，称取0．71gNaBr-t,(摩
尔数为CTS结构单元的1．5倍)溶于5ml的蒸馏水中．边搅拌边缓慢滴加入反应液中，反应
1h，用稀NaOH溶液调口H为1O以沉淀出N一烷基化CTS．过滤，用含水乙醇<V(乙醇)：V
(水)=3：2)洗涤至中性，乙醚洗涤数次，40℃真空干燥．N一烷基CTS的取代度用元素分析
测定
准确称取一定量CTS衍生物，加入待1删金属离子的吸附溶液，恒温振荡24h，然后过滤，
用原子发射法测定固体中金属含量，从而计算出N．烷基CTS的吸附量．
结果与讨论
壳聚糖进行烷基化后与CTS的谱图相比，Ⅳ一烷基CTS在1460cm附近出现新峰．同时
随着引入碳链的增长，2880cm。。附近表征v(CH)的峰不断增大，并且CTS中(N—H)的
1599．1cm。。吸收峰在进行衍生化后，吸收峰向高渡数方向移动，这说明在壳聚糖一NH上引
入了烷基．
图1为N．乙基CTS对Cu“、Hgz和Pb2的吸附量随取代度的变化曲线．从图可见，取
代度在035-0．39之间，对三种金属离子的吸附量均达到最大值这是因为CTS耐金属离
子的吸附量大小主要由CTS分子中一NH’数目和CTS的晶形结构所决定．由图2可见，随着
取代度的增加．N一乙基壳聚糖分子中的10。和23。左右的衍射峰逐渐消失，同时20。的衍射峰也
慢慢减弱，这说明取代度的增加导致CTS的晶形有序结构被破坏，越趋向于无序结构，因此金

1999-07．15收稿．1999．12—21修回

第1期黄晓佳等：N，烷基壳聚糖衍生物的合成及其对阳离子的吸附性能67

属离子越易进入CTS分子中被吸附．从而吸附量增加．但另⋯方面，取代度增加，CTS分子中
与醛反应的一N增多，所以将导致吸附量下降．在决定对金属离子吸附量的两个相反因素
下，当取代度为0．35～0．39时刚好达到最佳组合．从而也表现在这一区间吸附量最高

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Substitutitmd

Fig．1Adsorptioncapacityvssubstitu'do~Fig．2X—raydiagramsofN+ethyl

degreeofN—ethylCTSCTSindifferentsubstitutiondegree

口．Pb(Ⅱ)；6Cu(Ⅱ)m№(II)口．0．12；b023；f037；d0．45；081

表1为取代度(简称SD)相近，碳链长度不同的N一烷基CTS对Cu”、Ha2和Pb’的吸附
量

"Fah—lAdsorptioncapa~ofN—alkylCTSwithIIIE~r

substItlI¨nndegr~(SD)tottb：reemetaltom(mg—g一)

trivialpHofsolution60；in；tiMioaooncettration10m|【LL．

从表1可见，随着N．烷基的碳原子数从
C．增加到G时．吸附量依次增大，N一戊基
CTS对三种金属离子吸附量均达到最大值，碳
链长度再增加时，吸附量反而下降．这可用它
们的x射线衍射谱图来解释，图3为不同碳链
长度N一烷基CTS的×射线衍射谱图，由图可
以看出，随着引入基团碳链的增长，使CTS分
子中晶形结构被削弱。因而从N一甲基CTS到
N．戊基CTS，10。附近的x射线衍射峰逐渐消
失，20