资源描述：
《红外光谱与核磁共振波谱在甲壳素结构研究中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第19卷第3期分析科学学报2003年6月Vol.19No.3JOURNALOFANALYTICALSCIENCEJune2003文章编号:100626144(2003)0320282206红外光谱与核磁共振波谱在甲壳素结构研究中的应用杨建红,杜予民,覃彩芹(武汉大学环境科学系,武汉430072)摘要:本文综述了红外光谱和核磁共振波谱在甲壳素和壳聚糖的乙酰度、衍生物的取代位置和取代度、晶体结构和结晶度以及构型和构象、与离子和其他分子间的相互作用等研究领域的应用状况,引用文献61篇。关键词:红外光谱;核磁共振;甲壳素;壳聚糖中图分类号:O629.
2、12;O657.61文献标识码:A1引言多糖是组成生命有机体生物高分子成分之一。近年来,它越来越成为化学、生物化学和医学界关注[1,2]的热点,而多糖结构和功能的关系更是当今科学研究的重点。自20世纪50年代以来,红外光谱(IR)就是多糖研究中最常用的工具之一,而核磁共振(NMR)方法直到20世纪70年代才引入到多糖结构的研究中。发展至今,采用IR和NMR两种研究工具,设计特定的测试方法和程序,研究多糖链更深入更复杂的结构信息,从简单的测试样品的化学组成发展到探索多糖残基在分子链中的排列序列;从静止的样品测试发展到瞬间分子运动;从一级结构发展
3、到高级结构的研究。目前,红外光谱和核磁共振波谱已成为获取多糖结构信息最有力的工具。甲壳素在自然界中是仅次于纤维素的第二大多糖,其年生物合成量约100亿吨。甲壳素及其部分脱乙酰基衍生物——壳聚糖作为生物高分子化合物具有许多优异的特性如生物相容性、生物可降解性、无[3,4]毒和吸附性质等适于用作功能材料。此外,壳聚糖还有抗菌、降胆固醇和血脂、增强免疫作用及抑瘤活性。壳聚糖在农药领域的研究也有较多报道。由于多糖的功能强烈依赖其结构如糖残基组成,链连结,取代基与位置,固体和溶液中构象等,而结构剖析也是设计新材料和探索生命之谜必不可少的基础,因此甲壳素
4、及壳聚糖结构一直是广为研究的主题。本文对红外光谱特别是FT2IR光谱以及核磁共振两种研究工具在甲壳素及其衍生物结构研究中的应用进行综述,无疑具有重要意义。2甲壳素与壳聚糖IR和NMR波谱的一般特征化合物的红外光谱常被称之为分子的“指纹”。利用红外光谱可以推断分子中的功能团。Pearson等[5]-1-1人较为全面地研究了甲壳素的红外光谱。3480cm左右是O-H伸缩振动的吸收峰,3264cm左-1右属于N-H的伸缩振动的吸收峰,这两个带受氢键影响较大。2960～2840cm属于C-H伸缩振动-1-1-1的吸收峰,1650cm左右是酰胺É谱带(
5、TC=O),1555cm左右是酰胺Ê谱带(DN2H),1310cm左右是-1-1酰胺Ë谱带(TC2N),1020～1160cm左右是C-O伸缩振动的吸收峰,898cm左右属于环伸缩振动-1-1的吸收峰。红外光谱受到脱乙酰度和结晶度的影响。随着脱乙酰度的增加,1650cm、1555cm和1-1-1310cm处的峰逐渐消失,而在1599cm处出现NH2的弯曲振动峰。壳聚糖和乙酸作用后在2241收稿日期:2002206204通讯联系人:杜予民基金项目:国家自然科学基金(No.29977014)282第3期杨建红等:红外光谱与核磁共振波谱在甲壳素结构
6、研究中的应用第19卷-1+[6][7]cm出现吸收峰,属于NH3的吸收带,该带随阴离子不同而变化。赵国骏等人研究了以螯虾壳、河虾壳、对虾壳、海蟹壳和蚕蛹壳制备的壳聚糖,它们的红外光谱基本相似,只存在个别峰值、峰位的差异。1甲壳素和壳聚糖的HNMR(见表1),除异头质子(H21)和2.04ppm左右的NAc甲基氢的共振吸113收峰外,其余氢谱峰严重重叠,解析较为困难。此外,HNMR谱图还受到温度、溶剂等的影响(表1)。C13NMR光谱有较大的化学位移,谱峰重叠少,易于分辨。甲壳素和壳聚糖的C信号大致为105～98ppm(C1),84～77ppm
7、(C4),78～74ppm(C5),76～70ppm(C3),63～60ppm(C6),59～55ppm(C2),17413ppm及23ppm的吸收峰分别为乙酰基C=O和CH3碳的共振吸收峰。各C信号随着来源结晶态、乙[11-14]15酰度和溶剂的不同而有所不同。此外,甲壳素和壳聚糖中含有N原子(I=1ö2,自然丰度为15150137),因此可以利用NCPøMASNMR光谱来研究。在甲壳素和壳聚糖的NCPøMASNMR光谱151515中,N共振峰少且分得很开,极易识别。酰胺N共振信号位于120ppm,而自由氨基的N共振信号则[15]位于20p
8、pm。1Table1AssignmentofHNMRchemicalshiftofchitosanandchitina(%)SolventbDDT(℃)SUH21H
