N-苄基壳聚糖的合成和液晶性表征

合成了新的液晶性壳聚糖衍生物—— N-苄基壳聚糖 ,N-苄基壳聚糖 /二氯乙酸浓溶液呈现液晶相 .用偏光显微镜测得形成液晶有序的临界浓度为 9% (重量百分数 ) .在溶液的红外光谱中 ,二氯乙酸的羰基吸收谱带 1738cm-1在相变时位移到 1731cm-1.利用这一突变测得 N-苄基壳聚糖的临界浓度为 10 % ,与光学显微镜法基本相符 .

N-苄基壳聚糖液晶材料的制备及表征

以甘氨酸和质量分数36%盐酸为原料合成出甘氨酸盐酸盐离子液体,利用间歇碱处理方式对壳聚糖原料进行处理,制备出脱乙酰度可达92.2%的高脱乙酰度壳聚糖。采用N-烷基化化学改性方法,使苯甲醛与高脱乙酰度壳聚糖分别在乙酸和甘氨酸盐酸盐离子液体两种溶剂中进行反应,制备N-苄基壳聚糖。红外光谱测试表明:由这两种方法制备出的产物均为N-苄基壳聚糖,证明了甘氨酸盐酸盐离子液体是壳聚糖的良溶剂。用偏光显微镜测得N-苄基壳聚糖在二氯乙酸中形成液晶相的临界质量分数为10.0%,形成的液晶相为胆甾相。

[Asp]Cl离子液体中合成N-苄基壳聚糖的研究

合成了天冬氨酸盐酸盐([Asp]Cl)离子液体,以其水溶液为反应介质,将壳聚糖与苯甲醛进行反应制备了N-苄基壳聚糖(NBCS)。考察了[Asp]Cl离子液体的浓度对产物NBCS产率的影响,研究了NBCS的结构与性能。结果表明:傅里叶变换红外光谱表征所合成的[Asp]Cl离子液体和NBCS为目标产物;NBCS产率随着[Asp]Cl离子液体的浓度增大而先增加后降低,当[Asp]Cl质量分数为3%时,NBCS产率最大高达133%;NBCS/二氯乙酸溶液在偏光显微镜下呈现液晶相,NBCS为溶致液晶。

取代基上官能团位置对苄基壳聚糖衍生物液晶性的影响

合成了4种N-苄基化壳聚糖衍生物,即N-(2-羟基苄基)壳聚糖、N-(3-羟基苄基)壳聚糖、N-(4-羟基苄基)壳聚糖和N-(3-甲氧基-4-羟基苄基)壳聚糖(分别简写为NOCS、NMCS、NPCS和NMPCS),它们的取代基上官能团的数目和位置不同.N-取代度相近,分别为0.72,0.62,0.71和0.68.衍生物溶解在甲酸溶液中均呈现胆甾型溶致液晶相.用偏光显微镜法和折射率法测得各衍生物的液晶临界浓度w分别为28%,37%,24%和27%,均比纯壳聚糖的12%有很大提高,因为取代基的引入破坏了壳聚糖分子内与分子间非常强烈的氢键作用.通过分子模拟,对4种壳聚糖衍生物分别从分子内氢键作用与分子间氢键作用两个方面进行了比较.在分子内氢键方面,NOCS较强,NMCS、NPCS和NMPCS均较弱.在分子间氢键方面,NOCS较弱,NMCS居中,NPCS与NMPCS较强.将分子内或分子间氢键作用与临界浓度相联系,可见分子内氢键强(如NOCS)或者分子间氢键强(如NPCS,NMPCS),都显著地提高了分子链的刚性,分子链的排列与取向更加规整,因而降低了壳聚糖衍生物的液晶临界浓度,这两个因素只要具备一个即可.若两者都不强(如NMCS),则分子链的刚性较小,临界浓度明显较高(37%).对于该体系,氢键的强弱对液晶临界浓度有着决定性的影响.