[發明專利]一種改性聚天冬氨酸的合成方法

在審

• 申請號: 201210465466.X
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103819670A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 鄒金娥
• 申請（專利權）人: 鄒金娥
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C02F5/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種聚天冬氨酸的合成方法，尤其涉及一種改性聚天冬氨酸的合成方法。

背景技術

聚天冬氨酸(Polyaspartic?acid)是一種氨基酸聚合物，具有優異的足夠性能，同時其機構主鏈上的肽鍵易受微生物作用而斷裂，屬于易生物降解物質。聚天冬氨酸是受海洋動物代謝過程啟發而開發成功的一種綠色阻垢劑，特別適用于抑制冷卻水、鍋爐水及反滲透膜處理中的碳酸鈣等的成垢，可防止垢堵塞管道和地層，提高熱效率，阻止金屬的腐蝕。聚天冬氨酸具有線型聚酰胺結構，是氨基連接的縮氨酸，類似蛋白質的酰胺鍵結構，分子鏈有α型和β型,具有良好的生物相容性，可在環境中快速完全降解，不會對環境產生影響。聚天冬氨酸，簡稱PASP，其制造工藝清潔，是公認的綠色阻垢劑和水處理劑的更新換代產品。

由于聚天冬氨酸分子中含有大量的-COOH、-NHCO-等極性基團，并且在聚天冬氨酸每個結構單元中，有4個氧原子和1個氮原子，氧和氮原子極易與水分子形成氫鍵，使其具有很好的親水性和水溶性；此外，側鏈上的-COOH在水溶液中很容易電離，形成羧基負離子（-COO-），它能與多種離子發生絡合反應，使聚天冬氨酸在水溶液中具有很好的化學活性。但由于聚天冬氨酸分子中官能團種類單一，導致其性能單一，應用受到限制。為了改善聚天冬氨酸的性能，拓寬其應用領域，近年來國內外對聚天冬氨酸的改性進行了大量的研究。

通過各種方法制備的改性聚天冬氨酸保持了聚天冬氨酸的環境友好性和可生物降解性，是一類可生物降解的高分子材料；同時，由于在分子中引入了其它活性基團，可作為水處理劑、仿生材料以及藥物載體等使用，拓寬了其應用領域。但是，作為一種新型的可生物降解的高分子材料，要想有更廣泛的應用、更具市場競爭力、代替目前使用的不可生物降解材料，還需進一步優化合成條件、改進合成方法、探索新的改性方法，以進一步提高其使用性能，拓展其應用領域?？傊?，環境友好型聚天冬氨酸衍生物必將成為新的研究熱點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改性的聚天冬氨酸的合成方法，豐富聚天冬氨酸結構中的官能團種類，改善其阻垢性能。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種改性聚天冬氨酸的合成方法，以L-天冬氨酸為原料直接無水縮合得到聚琥珀酰亞胺；聚琥珀酰亞胺再與十二烷基二甲基胺在富馬酸二甲酯存在下進行氨解反應，得到改性的聚琥珀酰亞胺；最后，將上述改性的聚琥珀酰亞胺在堿性條件下微波水解，得到改性聚天冬氨酸。

本發明制備聚琥珀酰亞胺的過程中，所述L-天冬氨酸的縮合溫度為300~400℃，反應2~5小時。

本發明進一步對聚琥珀酰亞胺改性的反應中，所述聚琥珀酰亞胺與十二烷基二甲基胺的摩爾比為（1~3）：（0.2~0.8）。

更進一步的，聚琥珀酰亞胺的氨解反應過程中，所述聚琥珀酰亞胺與十二烷基二甲基胺的氨解反應時間為1~3小時。

本發明的優選方案中，所述堿性條件為20wt.%的氫氧化鈉水溶液。

本發明的改性原理為開環改性，是由中間體加入開環介質，使中間體開環，在聚聚天冬氨酸的主鏈加上改性基團，改變聚天冬氨酸的線形結構，使聚天冬氨酸具有多官能團，從而改善其性能，拓寬應用范圍。

相比于現有技術，本發明具有以下有益效果：

（1）工藝過程簡單，合成速度快，產率高；

（2）本發明方法合成的聚天冬氨酸不含磷；

（3）本發明方法合成的聚天冬氨酸具有良好的生物降解性能；

（4）本發明方法合成的聚天冬氨酸由于不含磷，可大大降低反滲透膜及反滲透系統的生物污染和細菌超標問題；

（5）本發明方法合成的聚天冬氨酸對碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇等多種垢都具有很好的阻垢效果。

具體實施方式

下面的實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。

實施例1

一種改性聚天冬氨酸的合成方法，包括以下步驟：

（1）以L-天冬氨酸為原料，在300℃條件下直接無水縮合4小時，得到聚琥珀酰亞胺；

（2）將步驟（1）制備的聚琥珀酰亞胺與十二烷基二甲基胺按摩爾比1:0.2混合，在富馬酸二甲酯存在下進行氨解反應1h，得到改性的聚琥珀酰亞胺；

（3）最后，將步驟（2）制備的改性聚琥珀酰亞胺在20%氫氧化鈉溶液中微波水解，得到目標產物改性聚天冬氨酸。

本實施例制備的聚天冬氨酸的產率為95%。

實施例2