用可被质子化的氮基或者用永久带正电荷的氮基官能化的交替糖多糖的制作方法
用可被质子化的氮基或者用永久带正电荷的氮基官能化的交替糖多糖的制作方法
【专利说明】用可被质子化的氮基或者用永久带正电荷的氮基官能化的 交替糖多糖
[0001] 本发明涉及用可质子化氮基或者永久带正电荷的氮基官能化的交替糖 (alternan)多糖；其生产方法；和其应用。
[0002] 交替糖（CAS登记号：136510-13-9)是由主要通过交替的a-1.3和a-1.6-糖 苷键连接的脱水葡萄糖单元构成的糖。因此，交替糖属于《葡聚糖组。交替糖和交 替糖的生产方法根据现有技术是已知的且例如公开于Jeanes等人（1954)的J.Am. Chem.Soc.，76:5041-5052，Misaki等人（1980)的Carbohydr.Res.，84:273-285，Cote andRobyt(1982),Carbohydr.Res. , 101:57-74,Cote(1992),CarbohydratePolymers 19,249-252，W0 00/47727，US5,702,942，US20060127328，PCT/EP2008/051760 中。
[0003] 现有技术描述了衍生化的交替糖。交替糖羧酸酯及其作为乳化剂的用途根据 W02010043423A1 是已知的。
[0004] 本发明的任务是提供具有新颖性能的交替糖。将实现赋予适合于特定应用的交替 糖的新型性能。
[0005] 通过官能化的交替糖解决了这一任务，这尤其公开于本专利权利要求1中。权利 要求1的从属权利要求，描述了官能化交替糖的更具体的实施方案。
[0006] 示出了含可质子化或者永久带正电荷的氮基作为官能团的官能化交替糖。在这两 种情况下，可获得阳离子交替糖。在可被质子化的氮基情况下，可通过质子化获得阳离子交 替糖。然而，本发明包括质子化和未质子化这两种形式。
[0007] 所述氮基借助醚基，也称为醚桥键合到交替糖多糖上。这具体地是指氮基各自借 助直接连接到主链上的醚基，键合到交替糖主链上。交替糖主链由主要通过交替的a-1.3 和a-1.6-糖苷键连接的脱水葡萄糖单元组成。脱水葡萄糖单元包括羟基。"直接连接到 主链上"是指醚基源自于交替糖的羟基，其中所述羟基被转化成所述醚基。在官能化期间， 在这些羟基处尚未官能化或者化学改性的交替糖中的羟基（例如交替糖前体）转化成醚 基-〇-，且连接氮基，例如在描述具体实施方案的下式（I)至（IV)中所述。一个或多个氮基 可借助所述醚基之一键合到交替糖多糖上。本发明的官能化交替糖是含可被质子化的氮基 或者永久带正电荷的氮基作为官能团的交替糖-醚。
[0008] 术语"氮基"是含至少一个氮原子的官能团的简写。
[0009] 具体的氮基优选选自伯胺基，仲胺基，叔胺基，季胺基。进一步的氮基是亚氨基氨 基甲酸酯基。
[0010] 在本申请中，可被质子化的氮基和永久带正电荷的氮基也可联合使用术语"氮基" 描述。
[0011] 术语"可被质子化的氮基"是指可在氮本身处质子化的基团。
[0012] 本发明因此是指官能化的交替糖多糖，它携带在某些pH条件下在质子化之后为 阳离子基团或者为永久阳离子基团的官能氮基。
[0013] 对于本发明的目的来说，术语"季铵基"和"季胺基"描述相同的官能团。季铵基 描述了具有特征在于有机残基和永久正电荷的季氮原子的铵基。
[0014] 在本发明中，术语"氮基官能化的交替糖"描述了可被质子化的氮基或永久带正电 荷的氮基已经借助化学方法键合到其上的交替糖。替代术语"氮基官能化的交替糖"，术语 "官能化的交替糖"也用作相同概念的简写。"官能化的交替糖"的另一措辞是术语"衍生化 的交替糖"。
[0015] 令人惊奇地，发现官能化的交替糖或其具体实施方案显示出下述有益的性能：
[0016] -非常良好的水溶解度
[0017] -与未改性的交替糖相比，增加的透明度
[0018] -生产粘度比未改性交替糖高若干数量级的浓水溶液的能力
[0019] -生产高度透明水凝胶的能力
[0020] -生产单质体（simplex)结构的能力，这是指与阴离子聚合物的络合物。
[0021] -高的官能化稳定性，甚至在低pH下
[0022] _降解分子量和进而保持官能团在低聚或单体单元下的可能性。
[0023] 术语"交替糖"描述了如上已经定义的物质。在本发明中，术语"交替糖"是指交 替糖多糖。较短的术语"交替糖"因此用于替代以下的"交替糖多糖"，是指为了本发明下述 说明目的的多糖。术语"多糖"是指平均摩尔质量（重均分子量）Mw为至少3000g/mol，优 选至少5000g/mol的多糖。
[0024] 优选通过细菌酶，尤其通过交替糖蔗糖酶生产交替糖，其中这一术语包括为了本 发明的目的，来自天然来源的交替糖蔗糖酶或者改性的交替糖蔗糖酶。术语"改性的交替糖 蔗糖酶"涵盖例如化学或基因改性的交替糖蔗糖酶。交替糖蔗糖酶的可能改性是氨基酸的 互变，插入，删除（deletions)和/或截断。天然和改性的交替糖蔗糖酶尤其描述于国际专 利申请TO200047727 和TO2008098975 中。
[0025] -个实施方案示出了官能化的交替糖，其分子主要或专有地具有至少10,优选至 少100,或至少1000,或至少10000,或至少100000,但甚至更优选至少150000的聚合度 (DP)。在该优选的定义中术语"主要"是指具有规定的最小DP的交替糖分子部分具有大于 95wt%的浓度，参考所有交替糖分子的总重量，或者更优选大于97wt%，，或甚至更优选大 于 99wt%。
[0026] 在可与前述和进一步的实施方案结合的特别实施方案中，官能化的交替糖的平均 摩尔质量Mw范围为 3, 000g/mol-60, 000, 000g/mol，或更优选 5, 000g/mol-60, 000, 000g/ mol,10, 000g/mol-60, 000,OOOg/mol,或 20,000g/mol-60,000? 000g/mol，或最优 选 50,000g/mol-60,000,000g/mol，100,000g/mol-60,000,000g/mol，或 500,000g/ mol-60, 000,OOOg/mol。其他范围是 1，000, 000g/mol-60, 000,OOOg/mol，5, 000, 000g/ mol-60, 000, 000g/mol，和 10, 000, 000g/mol-60, 000, 000g/mol〇
[0027] 在又一优选的实施方案中，官能化的交替糖的平均摩尔质量Mw范围为 12,000,000-30,000,000g/mol，更优选 14,000,000-28,000,000g/mol，甚至更优选 16, 000, 000-26, 000,OOOg/mol，最优选 19, 000, 000-23, 000,OOOg/mol。可使用截断的 (truncated)交替糖鹿糖酶，生产具有这一Mw的非-官能化的交替糖前体。截断的交替糖 蔗糖酶，这类特殊的交替糖的生产方法，和交替糖本身公开于国际申请PCT/EP2008/051760 中，本文明确地参考它。
[0028] 测定平均摩尔质量（Mw)的方法是本领域技术人员已知的，且包括例如使用与相 应的检测方法，例如差示折射仪和MALLS(多角激光散射）结合的GPC(凝胶渗透色谱法） 的测量方法。在"通用方法"章节中描述了使用GPC-MALLS，测定与本发明有关的摩尔质量 分布（MMD)和平均摩尔质量（Mw)的优选方法。
[0029] 以下针对具体实施方案提及的术语具有下述含义：
[0030] 在以上和以下的化学式中，术语"交替糖"是指交替糖多糖分子。键合到"交替糖" 上的氧是来自非官能化交替糖的羟基氧。在交替糖内的脱水葡萄糖单元可在C-2,C-3,C-4 和/或C-6位置上在游离0H基处官能化。交替糖的交替的化学键类型是指在脱水葡萄糖 单元的C-2和C-4位置内的所有0H基，和在C-3和C-6位置内的约50 %的0H基可获得以 供官能化。本发明的官能化交替糖因此主要含有在该聚合物的脱水葡萄糖单元的C-2,C-3， C-4和/或C-6位置处的官能化。
[0031] 在本发明中，术语"烷基"是指单价、直链或支链的饱和烃基。烷基可被选自下 述中的一个或多个官能团取代：氧代，羟基，烷氧基，羧基，醛，氨基，单烷基氨基，二烷基 氨基，硝基，氟，氯，溴和/或碘。优选的烷基尤其包括甲基（-ch3)，乙基（-ch2ch3)，丙基 (-ch2ch2ch3) , (-ch(ch3)2) ,TS(-ch2ch2ch2ch3) (-ch2ch(ch3)ch3) 基。
[0032] 在本发明中，术语"亚烷基"是指二价、直链或支链的饱和烃基。亚烷基的特征可 在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。特别优选的亚烷基是亚甲基（-ch2-)，亚乙基 (-CH2CH2-)，亚丙基（-CH2CH2CH2-)，亚异丙基（-CH2CH(CH3)-)，亚丁基（-CH2CH2CH2CH2-)，和亚 异丁基（-ch2ch(ch3)ch2-)，其中最优选亚甲基。
[0033] 在本发明中，术语"烯基"是指单价、直链或支链的烃基，其特征在于一个或多个 C-C双键。烯基的特征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。优选的烯基是乙烯 基团（CH2=CH-)，也称为"乙烯基"。
[0034] 在本发明中，术语"亚烯基"是指二价、直链或支链的烃基，其特征在于一个或多个 C-C双键。亚烯基的特征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。
[0035] 在本发明中，术语"炔基"是指单价、直链或支链的烃基，其特征在于一个或多个 C-C三键。炔基的特征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。一个实例是乙炔基 (H_C三C_) 〇
[0036] 在本发明中，术语"亚炔基"是指二价、直链或支链的烃基，其特征在于一个或多个 C-C三键。亚炔基的特征可在于以上针对亚烷基所述的一个或多个取代基。
[0037] 在本发明中，术语"环烷基"是指单价饱和或部分不饱和的非芳族碳环基，它优选 由单，双或三环的碳环构成，其中在其他情况下，该环可缩合或另外连接。环烷基的特征可 在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此外，环烷基的特征也可在于以上定义的烷 基，烯基或炔基作为取代基。
[0038] 在本发明中，术语"环亚烷基"是指二价饱和或部分不饱和的非芳族碳环基，它优 选由单，双或三环的碳环构成，其中在其他情况下，该环可缩合或另外连接。环亚烷基的特 征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此外，环亚烷基的特征也可在于以上定 义的烷基，烯基或炔基作为取代基。
[0039] 在本发明中，术语"杂-环烷基"是指单价饱和或部分不饱和的非芳族碳环基，它 优选由单，双或三环的碳环构成，其中在其他情况下，该环可缩合或另外连接，和其中在该 环体系内的一个或多个碳原子还被杂原子，尤其氮，氧或硫取代。杂-环烷基的特征可在于 以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此外，杂-环烷基的特征也可在于以上定义的烷 基，烯基或炔基作为取代基。
[0040] 在本发明中，术语"杂-环亚烷基"是指二价饱和或部分不饱和的非芳族 碳环基， 它优选由单，双或三环的碳环构成，其中在其他情况下，该环可缩合或另外连接，和其中在 该环体系内的一个或多个碳原子还被杂原子，尤其氮，氧或硫取代。杂-环亚烷基的特征可 在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此外，杂-环亚烷基的特征也可在于以上定 义的烷基，烯基或炔基作为取代基。
[0041] 在本发明中，术语"芳基"是指单价环状芳族基团，所述基团优选是单，双或三环， 其中在其他情况下，该环可通过C-C键缩合或另外连接。一些实例是苯基，萘基，联苯基，蒽 基和菲基。芳基的特征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此外，芳基的特征 也可在于以上定义的烷基，烯基或炔基作为取代基。
[0042] 在本发明中，术语"亚芳基"是指二价环状芳族基团，所述基团优选是单，双或三 环，其中在其他情况下，该环可通过C-C键缩合或另外连接。一些实例是亚苯基，亚萘基，亚 联苯基，亚蒽基和亚菲基。亚芳基的特征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此 外，亚芳基的特征也可在于以上定义的烷基，烯基或炔基作为取代基。
[0043] 在本发明中，术语"杂-芳基"是指单价环状芳族基团，所述基团优选是单，双或三 环，其中在其他情况下，该环可通过C-C键缩合或另外连接，和其中在该环体系内的一个或 多个碳原子还被杂原子，尤其氮，氧或硫取代。杂-亚芳基的特征可在于以上针对烷基所述 的一个或多个取代基。此外，杂-芳基的特征也可在于以上定义的烷基，烯基或炔基作为取 代基。
[0044] 在本发明中，术语"杂-亚芳基"是指二价环状芳族基团，所述基团优选是单，双或 三环，其中在其他情况下，该环可通过C-C键缩合或另外连接，和其中在该环体系内的一个 或多个碳原子还被杂原子，尤其氮，氧或硫取代。杂-亚芳基的特征可在于以上针对烷基所 述的一个或多个取代基。此外，杂-芳基的特征也可在于以上定义的烷基，烯基或炔基作为 取代基。
[0045] 在一个实施方案中，本发明涉及用下式（I)描述的官能化交替糖多糖：
[0046]
[0047] 其中&是可包括一个或多个杂原子的具有1-约100个碳原子的烃基。
[0048] 馬和1?3各自是氢或可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳原子的烃基，其 中馬和1可以相同或不同，或者1? 2和R3与它们键合到其上的氮一起形成4-8元的杂环环， 其中所述环可与一个或多个额外的异环或杂环环缩合，其中氮可通过双键键合到馬或1? 3之 一上，然后带有正电荷。优选的杂原子没有限制地为〇，15，？4，(：1，81'，1。杂原子可以整 合（integrate)到碳链内，使得该碳链被杂原子间断（interrupt)。例如，馬和/或1?3基可 含有酿单兀，例如_CH2-0_CH2-，硫酿单兀，例如-CH2_S_CH2-，或-CH2_NH_CH2-单兀。在另一 变通方案中，杂原子以取代基形式，例如以氧代，羟基，巯基，卤素，氨基或硝基形式连接到 碳主链上，其中最优选羟基。
[0049] 可在多个-RiNiy^基中独立地选择Rp馬和1?3基。在更具体的实施方案中，可存 在一个或多个-RiNiy^基。
[0050] 在"交替糖"和基之间的氧是源自于在这一羟基处尚未官能化或化学改性 的交替糖，例如交替糖前体中羟基的氧。因此-RiNiy^基借助这一氧键合到交替糖主链，换 句话说，交替糖多糖的主链上。所述氧是式（I)中醚基的氧，换句话说它形成醚桥。
[0051] 在这一实施方案中，-RiNiy^基是伯，仲或叔胺基。它可以被质子化或烷基化，产生 同样包括在本发明内的阳离子官能化的交替糖。
[0052] &描述了特征也可在于除了碳和氢以外，一个或多个杂原子的烃基。优选的杂原 子没有限制地为0,N，S，P，F，Cl，Br，I。杂原子可以被整合到碳链或碳主链内，使得碳链/主 链被杂原子间断。例如&基可含有醚单元，例如-CH2-〇-CH2-，硫醚单元，例如-CH2-S-CH2-， 或-ch2-nh-ch2-单元。在另一变通方案中，杂原子以取代基形式，例如以氧代，亚氨基，羟 基，巯基，卤素，羧基，甲酰胺，氨基或硝基形式连接到主碳链或碳主链上，其中最优选羟基。 本发明还包括其中&基的特征在于一个或多个额外的_NR2R3基的实施方案。
[0053] 在具体的实施方案中，&烃基选自亚烷基，亚烯基，亚炔基，环亚烷基，杂-环亚烷 基，亚芳基，或杂_亚芳基。它还包括它们的任何组合的混合物，例如
[0054] -由一个或多个亚烷基和一个或多个亚芳基组成的烃基
[0055] -由一个或多个亚烷基和一个或多个环亚烷基组成的烃基。
[0056] &尤其优选是亚烷基，特别地亚乙基，亚丙基，或亚异丙基，羟基亚烷基，尤其2-羟 基亚丙基（ _CH2-CH(0H) -CH2-)，亚條基，尤其 2-亚丁基（-CH2-CH=CH-CH2-)。
[0057] 在另一优选的实施方案中，札是C=NH亚氨基，并获得含式（VI)结构的化合物：
[0058]
[0059] 馬和1?3正如所提及的，描述了可包括除了碳和氢以外，一个或多个杂原子的烃 基。优选的杂原子没有限制地是〇,N，S，P，F，Cl，Br，I。杂原子可以整合到碳链内，使得 碳链被杂原子间断。例如馬和/或R3基可含有醚单元，例如-CH2-〇-CH2-，硫醚单元，例 如-ch2-s-ch2-，或-ch2-nh-ch2-单元。在另一变通方案中，杂原子以取代基形式，例如以氧 代，羟基，巯基，卤素，亚氨基或硝基形式连接到或碳主链上，其中最优选羟基。本发明还包 括其中馬和/或R3基的特征在于一个或多个额外的-NR2R3基的实施方案。
[0060] 在特别的实施方案中，用于R2和/或R3的径基选自烷基，條基，炔基，环烷基， 杂-环烷基，芳基或杂-芳基。它还包括它们的任何组合的混合物，例如
[0061] _由一个或多个烷基和/或亚烷基和一个或多个芳基和/或亚芳基组成的烃基
[0062] _由一个或多个烷基和/或亚烷基和一个或多个环烷基和/或环亚烷基组成的烃 基。
[0063] 如上所述，馬和R3可与它们键合到其上的氮一起形成4-8元杂环环。一些实例是 P比略烧，吡略，哌啶，吡啶，六亚甲基亚胺，氮杂卓（azatropilidene)，吡挫，咪挫，咪挫啉和 嘧啶。杂环环可含有一个或多个额外的氮或不同于氮的杂原子。优选是吡啶，其中氮通过 双键键合到馬或1?3基之一上。结果，式（I)含有吡啶鑰结构，其中氮永久带正电荷。杂环 环可与一个或多个额外的环缩合。这些缩合的结构的一些实例是喹啉，吲哚，苯并咪唑，异 喹啉和嘌呤。
[0064] 特别优选的馬和R3是甲基（-CH3)，乙基（_CH2CH3)，丙基（_CH2CH2CH3)，异丙基，月 桂基，硬脂基或椰油烷基（cocoalky1)，其中馬和R3可以相同或不同。
[0065] 一个变通方案规定了具有下式（II)的结构的官能化的交替糖多糖：
[0066]
[0067] 其中
[0068]馬和R3如上所定义，且各自是氢或可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳 原子的烃基，其中馬和1?3可以相同或不同，或者RJPR3可与它们键合到其上的氮一起形成 4-8元杂环的环，其中所述环可与一个或多个额外的异环或杂环环缩合，其中氮可通过双键 键合到馬或1? 3基之一上，然后带有正电荷。
[0069]n是整数1-约30,优选1-约20,更优选1-约10，
[0070]馬和R6选自H或具有1-约6个碳原子的烃基，其中在-(CHR5-CHR60)-单元内，R5 和R6可具有相同或不同的含义，和在_(CHR5-CHR60)-单元内，每一 1?5和R6可独立地选自在 另一个-(CHR5-CHR6-〇)-单元内的每一 1?5和R6。
[0071] r7是具有1-约10个碳原子的烃基，其中r7可包括一个或多个杂原子，
[0072] 和其中在多个_[CHR5-CHR6-0]nR7NR2R3基团中可彼此独立地选择数值n和残基R2， R3,R5,尺6和R7，和
[0073] 其中在式（II)中的氮可任选地质子化。
[0074] 在具体的实施方案中，一个或多个-[CHR5_CHR6-0]nR7NR2R3基团可存在。
[0075] 在"交替糖"和-[CHR5-CHR6-0]nR7NR2R3基团之间的氧是源自于在这一羟基处尚未 官能化或化学改性的交替糖，例如交替糖前体中的羟基氧。-[CHR5-CHR6-0]nR7NR2R3基因此 借助这一类型的氧键合到交替糖主链，换句话说，具有交替糖多糖的主链上。所述氧是在式 (II)内的醚基氧，换句话说，它形成醚桥。
[0076] 具体地，馬可选自氢，烷基或苯基。优选地，^是^-仏烷基或氢，甚至更优选甲基， 乙基，或氢，和最优选甲基或氢。这些馬基可以采用任何n值结合。
[0077] 具体地，&可选自氢，烷基或苯基。优选地，1?6是(：1-(；烷基或氢，甚至更优选甲基， 乙基，或氢，和最优选甲基或氢。这些R6基可以与任何1?5以及任何n值结合。
[0078] 在可采用任何n值结合的实施方案中，R5是氢和R6是氢，甲基或乙基，最优选氢或 甲基。
[0079] 在可米用任何n值结合的实施方案中，R6是氢，和R5是甲基或乙基，最优选甲基。
[0080] 例外的是碳原子的最大值，r7通常且具体地以与1^相同的方式定义。特别 优选地&是亚烷基，尤其亚乙基，亚丙基或亚异丙基，羟基亚烷基，尤其2-羟基亚丙基 (-CH2-CH(0H) -CH2_)，亚烯基，尤其2-亚丁烯基（-CH2-CH=CH-CH2_)。在另一优选的实施 方案中，&是c=NH-亚氨基。
[0081] 在另一个实施方案中，提供含下式（III)的结构的官能化的交替糖多糖：
[0082]
[0083] 其中
[0084] &是可包括一个或多个杂原子的具有1-约100个碳原子的烃基，
[0085] R2，RjPR4各自是可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳原子的烃基，其中 r2, &和r4可以相同或不同，
[0086] 其中可在多个-RiN+iyy^基团中彼此独立地选择残基Ri，R2, &和R4，和
[0087] 是阴离子，
[0088] 优选卤化物阴离子，最优选氯离子，溴离子或碘离子。
[0089] 在这一实施方案中，-RiN+iyy^基团是季铵基。在一个实施方案中，可存在一个或 多个-RiN+I^RA基团。
[0090] 在"交替糖"和-RiN+iyy^基之间的氧是源自于在这一羟基处尚未官能化或化学 改性的交替糖，例如交替糖前体中的羟基氧。因此-RiN+iyy^基借助这一氧键合到交替糖 主链，换句话说，交替糖多糖的主链上。所述氧是式（m)中醚基的氧，换句话说它形成醚 桥。
[0091] 具体的札，馬和1?3基团已经如上所述，和这一解释同样应用到式（III)上，例外的 是在式（III)中，馬和1?3不是氢。
[0092] &描述了除了碳和氢以外，还可包括一个或多个杂原子的烃基。优选的杂原子没 有限制地为0,N，S，P，F，C l，Br，I。杂原子可以被整合到碳链内，使得碳链被杂原子间断。例 如尺4基可含有酿单兀，例如 _CH2-0_CH2-，或硫酿单兀，例如-CH2-S_CH2-，或-CH2_NH_CH2-单 元。在另一变通方案中，杂原子以取代基形式，例如以氧代，羟基，巯基，卤素，氨基或硝基形 式连接到碳主链上，其中最优选羟基。
[0093] 本发明还包括其中R2，R#P/或1?4基的特征在于除了在式（III)中描述的季铵基 以外，一个或多个额外季铵基的实施方案。
[0094] 在特别的实施方案中，R4jS基选自烷基，條基，炔基，环烷基，杂-环烷基，芳基或 杂-芳基。它还包括它们的任何组合的混合物，例如
[0095] _由一个或多个烷基和/或亚烷基和一个或多个芳基和/或亚芳基组成的烃基
[0096] _由一个或多个烷基和/或亚烷基和一个或多个环烷基和/或环亚烷基组成的烃 基。
[0097] 特别优选的R2,馬和R4是甲基（-CH3)，乙基（_CH2CH3)，丙基（_CH2CH2CH3)，月桂基， 硬脂基或椰油烷基，其中R2,馬和R4可以相同或不同。在一个变通方案中，R2,馬或R4基之 一是月桂基，硬脂基或椰油烷基，和两个其余基团选自甲基，乙基或丙基，优选甲基。
[0098] 在另一特别的变通方案中，提供含式（IV)的结构的官能化交替糖多糖：
[0099]
[0100] 其中
[0101] n是整数1-约30,优选1-约20,更优选1-约10，
[0102] R2,馬和尺4如以上式（III)中定义，
[0103] RjPR6选自H或具有1-约6个碳原子的烃基，其中在-(CHR5-CHR60)-单元内， 1?5和R6可以相同或不同，和在_(CHR5-CHR60)-单元内的每一 1?5和R6可独立地选自另一 个-(CHR5-CHR6-〇)_单元内的每一 1?5和R6,R7是可包括一个或多个杂原子的具有1-约10 个碳原子的烃基，
[0104] 和其中在多个-[CHR5-CHR6-0]nR7N+R2R3R4基团内，可彼此独立地选择数值n和残基 R2,R3,R4,R5,R6和R7，
[0105] 和f是阴离子。
[0106] 在具体的实施方案中，一个或多个-[CHR5-CHR6-0]nR7N+R2R3R4基团可存在。
[0107] 在"交替糖"和-[CHR5-CHR6-0]nR7N+R2R3R4基团之间的氧是源自于在这一羟基处尚 未官能化或化学改性的交替糖，例如交替糖前体中的羟基氧。-[CHR5-CHR6-0]nR7N+R2R3R4S 团因此借助这一氧键合到交替糖主链，换句话说，交替糖多糖的主链上。所述氧是在式（IV) 内的醚基氧，换句话说，它形成醚桥。
[0108] 例外的是碳原子的最大值，r7通常且具体地以与1^相同的方式定义。特别 优选地&是亚烷基，尤其亚乙基，亚丙基或亚异丙基，羟基亚烷基，尤其2-羟基亚丙基 (-CH2-CH(0H) -CH2_)，亚烯基，尤其2-亚丁烯基（-CH2-CH=CH-CH2_)。在另一优选的实施 方案中，&是C=NH-亚氨基。
[0109] 在一个实施方案中，本发明还涉及以上规定官能化且还包括一个或多个式（V)基 团的官能化的交替糖多糖：
[0110]
[0111] 其中式（V)的基团借助醚桥键合到交替糖多糖上，
[0112] n是整数1-约30,优选1-约20,更优选1-约10，
[0113] 对于一般和具体的实施方案二者来说，1?5和R6如上规定的定义。
[0114] 借助醚桥的化学键是指式（V)的基团键合到交替糖的氧上。氧源自于在这一羟基 处尚未官能化或化学改性的交替糖，例如交替糖前体的羟基。式（V)的基团因此通过这一 氧键合到交替糖主链，换句话说交替糖多糖的主链上。式（V)的基团键合到"交替糖"上因 此类似于式（II)或（IV)的结构。
[0115] 本发明的另一实施方案规定了官能化的交替糖多糖，其中在用氮基官能化的交 替糖内的羟基的平均值为〇. 01-3/脱水葡萄糖单元，优选0. 01-2,甚至更优选0. 01-1，或 0? 01-0. 5,最优选 0? 01-0. 1。
[0116] 在另一个实施方案中，对于每一脱水葡萄糖单元来说，在交替糖内氮-官能化的 羟基的平均值为0. 02-3,优选0. 02-2,更优选0. 02-1或0. 02-0. 5,甚至更优选0. 02-0. 3或 0. 02-0. 2,最优选0. 02-0. 1。当以下所述的制造方法在增加的温度下进行时，实现这些数 值。
[0117] 本发明的另一实施方案规定了官能化的交替糖多糖，其中对于脱水葡萄糖单元来 说，在交替糖内氮-官能化的羟基的平均值为>〇. 1至3,优选>0. 1至2,甚至更优选>0. 1 至1。其他可实现的DS范围为0.15-3,更优选0.15-2或0.15-1。其他可实现的DS范围 为0. 2-3,更优选0. 2-2或0. 2-1。可通过在醇介质内进行官能化交替糖多糖的制造方法， 有益地实现在这一段落内规定的DS值，正如随后使用特殊的工艺变通方案描述的。
[0118] 在另一个实施方案中，对于每一脱水葡萄糖单元来说，在交替糖内官能化的羟基 的平均值为>〇. 5至3,优选0. 55-3,甚至更优选>0. 6至3,最优选0. 65-3。
[0119] 例如在式（I)-(IV)中描述了在尚未官能化的交替糖的羟基中氮基官能化的类 型，其中与符号"交替糖"相邻的氧是源自于在这一羟基处尚未官能化的交替糖中羟基的 氧。在官能化过程中，羟基转化成醚基-0-且连接氮基，例如在式（I)-(IV)中所述。这被 描述为"官能化羟基"。式（I)-(IV)提供实例，和其他键合选项是可能的。
[0120] 相对于每一脱水葡萄糖单元，在交替糖内官能化羟基的平均值还被描述为"取代 度"(DS)。每一脱水葡萄糖单元具有可获得的最大三个游离羟基，结果DS可以是最大值3， 若所有三个羟基被取代且在沿着链的单体之间不存在差别。
[0121] 所有以上提及的DS范围可按照许多方式的任意一种与所有以上提及的官能化交 替糖的摩尔质量范围和DP范围结合。
[0122] 在一个实施方案中，交联官能化的交替糖。交联可以是可逆或不可逆的，例如物理 或化学交联，优选化学交联。一系列试剂和方法适合于交替糖内羟基的可逆或不可逆的交 联。以下在官能化的交联交替糖的生产方法中说明了交联剂。
[0123] 在一个实施方案中，官能化的交替糖多糖还包括阴离子基团作为官能团。在这一 实施方案中，本发明涉及含所述阳离子或可阳离子氮基以及阴离子基团二者的两性交替糖 多糖。优选的阴离子基团是羧基。
[0124] 优选地，官能化的交替糖是水溶性的。特别地，术语"水溶性"是指最多5wt%或 以上，优选最多7wt%或以上的水溶解度。令人惊奇地，发现采用以上所述的所实现的取代 度，该产品形成具有恒定粘度的水溶液或凝胶，这取决于DS值和浓度。这一性能是令人惊 奇的，因为W00047628描述了不可溶的具有这些取代度的衍生化的多糖。可在相对高的DS 值下生成水凝胶，这会限制自由流动的溶液的可施加浓度。
[0125] 另外，所得官能化的交替糖优选没有微结构化。特别地，官能化的交替糖不是微原 纤维性（microfibrillar);换句话说，它的特征不在于任何微原纤维。术语"微原纤维性" 是指使用纤维素和衍生化的纤维素在W00047628中描述的结构。在W00047628第11页第 5-15行中，微原纤维定义为具有小直径和高的长度与直径比，和尺寸与天然纤维素微原纤 维相当的亚结构。作为一个实例，它提及直径为约20-约100nm，和高长度与直径比，例如大 于100, 500或1000的微原纤维。天然纤维素微原纤维以在无定形结构的基体内部平行地 运行的纤维束形式描述于W00047628中（W00047628第10页第25行至第11页第4行，其 中此处明确地参考它）。
[0126] 纤维素的事先已知的纺丝技术，如W00047628,第11页中所述的，也不可能用于将 本发明的官能化交替糖转化成微原纤维或纤维状态。实验表明当溶解的官能化交替糖从纺 丝区进入到沉淀浴内时，它没有凝结成长丝。
[0127] 在另一个实施方案中，官能化交替糖的特征不在于任何环状交替糖分子，仅仅 非-环状交替糖分子，换句话说，非独立（self-contained)的链。
[0128] 在又一实施方案中，官能化的交替糖的特征主要在于非-环状的交替糖分子。
[0129] 在另一方面中，本发明涉及将具有可以被质子化的氮基或者永久带正电荷的氮基 的交替糖官能化的方法，其中在液体反应介质中，在添加充当催化剂的碱性组分的情况下， 使交替糖与具有含这一氮基的官能化试剂反应。
[0130] 优选地，在40_90°C，优选40-80°C的温度下进行该方法。该方法提供额外的优势： 实现相对高的取代度（DS)，例如0. 02-3。
[0131] 在本发明的上下文中，术语"交替糖"是指尚未官能化的交替糖，换句话说，交替糖 前体。优选地，选择尚未官能化的交替糖的摩尔质量，使得获得具有正如前面在官能化交替 糖的说明中规定的平均摩尔质量Mw的官能化交替糖。
[0132] 在本发明的上下文中，作为催化剂的碱性组分是指含有氢氧根离子（0H0或一旦 将其加入到反应混合物中时，形成氢氧根离子的物质。涵盖碱，碳酸盐和碱土金属氧化物。 催化剂可以是液体，固体或气态。优选地，使用液体碱性组分。
[0133] 在一个实施方案中，碱性组分是碱金属或碱土金属氢氧化物的水溶液或悬浮液， 或者碱土金属氧化物的水溶液或悬浮液。氢氧化物优选选自氢氧化锂，氢氧化钠，氢氧化 钾，氢氧化钡和氢氧化钙，其中碱性组分优选是含水氢氧化钠或含水氢氧化钾或在水中溶 解的氧化钙。
[0134] 可在下述步骤中进行该方法：
[0135]a)溶解和/或悬浮交替糖，
[0136]b)添加碱性组分，优选同时搅拌，和优选以含水碱的形式，
[0137]c)添加官能化试剂，优选在搅拌的同时。
[0138] 接下来，可进行下述步骤：
[0139]-通过冷却，终止合成
[0140] -分离交替糖。
[0141] 另外，可进行下述再加工和清洁步骤：
[0142]-优选在醇/水混合物中，例如在MeOH/水（例如8:2;v/v)中，悬浮交替糖产品，
[0143]-例如用冰醋酸设定中性或近中性pH值，
[0144]-例如在醇/水混合物和/或醇中，尤其采用MeOH/水（8:2 ;v/v)，然后采用甲醇， 洗涤该产品，
[0145]-干燥，例如真空干燥。
[0146] 步骤a)是否产生溶液或悬浮液取决于非-官能化的交替糖的浓度和非_官能化 交替糖的溶解度，这尤其取决于其摩尔质量。优选地，生产溶胀的悬浮液。
[0147] 优选在常压下，换句话说在环境气压下进行该方法。
[0148]进行该方法的设备没有限制到专门的装置上。一般地，可使用同样用于生产羧甲 基纤维素的反应器。一些实例是搅拌釜反应器，柱塞流反应器和捏合机 。
[0149] 以下部分描述了获得选择作为实施例的各种官能化交替糖的合成路径。
[0150] 为了获得式（I)的化合物，可使非-官能化的交替糖与具有下式（VII)的官能化 试剂反应：
[0151]
[0152] 其中&，&和R3具有与以上所述的相同含义，且X是卤素原子，尤其氯，溴或碘。
[0153] 这一类型的尤其优选的官能化试剂没有限制地是二烷基氨基烷基烷基-卤化物， 例如2_二乙基氛基乙基氣，2_二异丙基氛基乙基氣，2_二乙基氛基乙基漠，和2_二甲基氛 基异丙基氣。
[0154] 为了获得式（I)的化合物，可在另一变通方案中，可使非-官能化的交替糖与具有 下式（VIII)的官能化试剂反应：
[0155]
[0156] 其中馬和1?3具有与以上所述相同的含义，和m是整数1-10,优选1。用于这一类 型的尤其优选的官能化试剂是2, 3-环氧基丙基二乙基胺。
[0157] 为了获得式（I)的化合物，在进一步的变通方案中，可使非-官能化的交替糖与亚 乙基亚胺（吖啶），氰酰胺或二烷基氰酰胺反应。
[0158] 为了获得式（III)的化合物，可使非-官能化的交替糖与官能化试剂反应，所述官 能化试剂具有与上式（VII)或（VIII)中的官能化试剂类似的结构和定义，其中氮还具有额 外的残基&的特征，所述R4具有与前面描述的相同含义，使得氮带正电荷且官能化试剂的 特征在于季铵基。在本发明的上下文中，特别优选的官能化试剂是缩水甘油基三甲基氯化 铵，也称为2, 3-环氧基丙基三甲基氯化铵（EPTAC)，
[0159] 3_氣_2_轻丙基-二甲基氣化按（CHTAC)，
[0160] 3_氣_2_轻丙基-二乙基氣化按，
[0161] 3-氯-2-羟丙基-烷基-二甲基氯化铵，其中在本发明上下文中，烷基代表具有 2-20个碳原子的烷基，优选十二烷基，椰油烷基或硬脂基。
[0162]这种官能化试剂尤其以下述商品名获自QuabChemicals:"Quab151 "，"Quab 188"，"Quab342"，"Quab360" 和"Quab426"。
[0163] 也可通过首先生产式（I)的化合物和然后使这一化合物与烷基化试剂反应而获 得式（III)的化合物，其中烷基化试剂的特征在于&基，在这一情况下，所述R4基是烷基， 并用-R4基对氮进行烷基化。这种烷基化试剂的一些实例是2-氯乙醇，甲基碘，乙基碘，甲 基溴，乙基溴，环氧烷和硫酸二甲酯。
[0164] 以下部分描述了该方法的数个实施方案，其中非-官能化的交替糖或氮-官能化 的交替糖与一种或多种环氧基化合物反应。
[0165] 在第一方法变通方案中，非-官能化的交替糖首先与一种或多种环氧基化合物， 优选具有式（IX)的环氧基化合物反应：
[0166]
[0167] 其中1?5和R6如以上规定的定义。式（IX)的选化合物是环氧乙烷和环氧丙烷。获 得含在式（V)中的一个或多个基团的交替糖：
[0168]
[0169] 其中n是整数1-30,优选1-约20,更优选1-约10。接下来，可使该产物与式（X) 的化合物反应：
[0170]
[0171] 其中R2，RjPR7具有以上给出的相同含义，且X是卤素原子，尤其氯，溴或碘。特别 优选的这类官能化试剂没有限制地是二烷基氨烷基-卤化物，例如2-二乙基氨基乙基氯， 2_二异丙基氨基乙基氯，2-二乙基氨基乙基溴，和2-二甲基氨基异丙基氯。该产物是具有 式（II)的结构的化合物，
[0172]
[0173] 其中交替糖可包括一个或多个-[CHR5-CHR6-0]nR7NR2R3基团。
[0174] 特征在于式（V)的基团的产物也可与例如上式（VIII)的官能化试剂反应。获得 在N和0之间的羟基亚烷基，优选羟基亚丙基。
[0175] 式⑴或式（VIII)的化合物可与在式（V)的基团中存在的末端0H基反应。这一 转化不需要完全。在不完全转化的情况下，结果是还包括式（V)的基团的氮-官能化的交 替糖。可通过反应体积和反应条件，设定转化程度。另外，式（X)或式（VIII)的化合物也 可与在交替糖主链上直接存在的游离0H基反应。
[0176] 类似地，在生产式（III)的化合物中，含一个或多个式（V)的团的交替糖：
[0177]
[0178] 可与以上所述的官能化试剂，例如缩水甘油基-三甲基氯化铵，也称为2, 3-环 氧基丙基三甲基氯化铵（EPTAC)，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CHTAC)，3-氯-2-羟丙 基-三乙基氯化铵，3-氯-2-羟丙基-烷基-二甲基氯化铵反应，其中在这一上下文中，烷 基代表具有2_20个碳原子的烷基，优选十>烷基，挪油烷基或硬脂基。
[0179] 在这一情况下，官能化试剂与在式（V)的基团中存在的末端0H基反应。这一转化 不需要完全。在不完全转化的情况下，结果是用还包括式（V)的基团的季铵基官能化的交 替糖。可通过试剂体积和反应条件来设定转化程度。另外，在这一情况下，官能化试剂也可 与在交替糖主链上直接存在的游离0H基反应。
[0180] 在该方法的第二变通方案中，含式（I)结构的已经用氮基官能化的交替糖：
[0181]
[0182] 其中&，1?2和1?3如以上规定的定义，
[0183] 或者含式（III)结构的已经用氮基官能化的交替糖
[0184]
[0185] 其中&，R2,馬和K4如以上规足的足乂，
[0186] 与优选具有式（IX)的环氧基化合物或多种环氧基化合物反应。
[0187]
[0188] 结果是含式（I)或（III)的结构以及还包括上式（V)的基团的氮-官能化的交替 糖。
[0189] 使用各种反应步骤顺序的额外的方法变通方案是可能的。
[0190] 根据所需的结果，选择在该方法中使用的物质的摩尔比。特别地，交替糖单体（脱 水葡萄糖）和含有氮基的官能化试剂的摩尔比与所需的取代度相协调。
[0191] 例如，可使用下述摩尔比：
[0192] 1 :0. 01-1:5,优选1 :0. 1-1 :2的交替糖单体（脱水葡萄糖）：含有氮基的官能化 试剂之比。
[0193] 可选择交替糖单体（脱水葡萄糖）：来自碱性组分的氢氧根离子之比，这从羧甲基 纤维素的生产中已经看出。例举范围为1 :〇. 1-1 :2。
[0194] 液体反应介质可以是含水反应介质。
[0195] 在另一特别的工艺变通方案中，液体反应介质专有地或主要包括醇。这一变通方 案尤其实现了下述优势：
[0196] 与其中使用纯粹含水碱性反应介质的体系相比，实现了较高的取代度和试剂产 率。因此，获得DS>0.1，优选>0.15。可限制所要求的官能化试剂的用量。换句话说，为了 实现相对高的DS值，需要相对很少的官能化试剂。
[0197] 在这一工艺变通方案中，交替糖单体（脱水葡萄糖）：官能化试剂之比优选为1: 0? 01-1 :4,优选 1 :0? 1-1 :1。
[0198] 若对于金属络合来说，使用官能化的交替糖，则高DS是有利的。例如，可实现DS 值>0. 1，优选大于或等于0.2。
[0199] 若液体反应介质主要包括醇，则这意味着体积百分比>50vol. %，更优选 >60vol. %，或>70vol. %，或>80vol. %，最优选>90vol. %。作为额外的液体组分，可存在 一部分水，例如尤其若添加含水碱作为以下所述的碱性组分。特别地，该反应介质是具有以 上提及的vol. %醇的醇-水混合物。
[0200] 在一个实施方案中，醇选自甲醇，乙醇，丙醇，异丙醇，丁醇或异丁醇，或其任何组 合。
[0201] 在这一方法中，官能化的交替糖可以被交联，或者交替糖可首先被交联，然后被官 能化，但第一种方法是优选的。因此，在一个实施方案中，该方法包括交联步骤。
[0202] 交联可以是化学交联，例如使用下述交联剂：
[0203]-低分子醛，酮和氧化剂，例如甲醛，乙二醛，丙酮酸或戊二醛，
[0204] _有机多元酸酰氯及其衍生物，例如琥珀酸，戊二酸，柠檬酸，己二酸，苹果酸，丙二 酸或酒石酸，
[0205]-无机交联剂，例如无机多元酸，碱金属次氯酸盐（包括在碱性环境内的Cl2)，碳 酰氯，三氯氧化磷，多聚磷酸盐，碱金属三偏磷酸盐，或多官能硅烷，
[0206] _环氧基化合物，它们的衍生物，和反应性低聚物和聚合物，例如表氯醇，表氯醇衍 生物，例如单官能和多官能缩水甘油基醚，环氧卤化物（epoxihalide)，取代环氧化物，聚环 氧化物，脂族二卤化物，取代聚乙二醇类，例如二氯化二甘醇（diglycoldichloride)，
[0207]-可例如通过自由基连接或者聚合双键，从而进一步反应，形成交联位点的接枝 剂。一些实例是丙烯酸化合物，取代丙烯酸酯类，含有乙烯基的化合物，醛酰胺缩合物。
[0208] 在另一变通方案中，例如通过下述方法，物理地发生交联：
[0209] _热方法（无水），其中包括熔融
[0210] _水热法（热/湿气处理）
[0211] -配混
[0212] -冷冻/解冻法
[0213] 在进一步的工艺步骤中，阴离子基团可作为官能团插入到用氮基官能化的交联或 非-交联的交替糖内，由此生产两性官能化交替糖。优选的阴离子基团是磷酸根，膦酸根， 硫酸根，磺酸根或羧基。阴离子基团和氮基的摩尔比可以是1:1或约1: 1，或它可以与其不 同。引入这种基团的试剂是已知的，例如根据用阴离子基团改性淀粉。一个实例是氯乙酸 以供引入羧基。
[0214]在另一方面中，本发明涉及一种组合物，尤其化妆品组合物，药物组合物，创伤 保护剂，超声凝胶，涂布剂，清洁或洗涤添加剂，用于纺织品纤维的施胶剂，单质体产生 剂（simplexcreator)，粘结剂，纸张处理或制造剂，水处理剂，钻探流体，食品，食品添加 剂，吸附剂，杀生物剂，包封剂，耕地组合物，络合剂，乳化剂，表面活性剂，粘度调节剂，粘 结剂，粘合剂，保护胶体，分散剂，离子交换剂，水软化剂，凝结剂，干燥添加剂，抗-冷凝(anti-condensation)添加剂或钻探添加剂，其包括以上所述的官能化交替糖多糖。另外， 本发明涉及该官能化交替糖多糖在这一组合物中或者用于制造这一组合物的用途。本发明 还包括该官能化交替糖多糖作为主要组分或唯一物质在以上提及的应用中的用途。
[0215] 术语干燥添加剂和抗_冷凝添加剂是指添加官能化交替糖多糖到作为额外组分 的干燥剂或抗-冷凝剂中。在这一混合物中，官能化交替糖多糖可尤其充当粘度调节剂，例 如用于增稠干燥剂，所述干燥剂吸收水。
[0216] 优选地，本发明的食品（foodstuffs)，本文中还描述为"食品（foods)"是含有本 发明的官能化交替糖多糖和被人们吸收以供营养的（至少）一种物质的组合物。人们吸 收以提供营养的物质包括纤维，矿物，水，碳水化合物，蛋白质，脂肪，微生物，植 物次生材料 (secondary plant material)，微量元素，芳香物质（aromas)，调味剂和/或食品添加剂。
[0217] 本发明的化妆品组合物应当优选是含有本发明的官能化交替糖多糖和在INCI命 名法（INCI :化妆品成分国际名称）下列出的一种或多种成分的组合物。在INC0命名法中 的成分尤其公布在''International Cosmetic Ingredient Dictionary and Handbook(国 际化妆品成分字典和手册），"第11版，2006年1月，出版商：CTFA，ISBN:1882621360中。 该化妆品组合物尤其涉及生产类似霜，凝胶，皂类和膏剂，液体清洁剂和护理产品，泡沫稳 定剂和卫生产品中的吸收剂用增稠剂。
[0218] 本发明的药物组合物优选是含有本发明的官能化交替糖多糖和在液体，凝胶，膏 剂，薄膜，片剂或延迟释放体系中（至少）一种药学上有效物质的组合物。
[0219] 在药物组合物中官能化交替糖的一种特殊应用是它用作一种或多种治疗活性成 分的包封剂。
[0220] 在药物组合物中，官能化的交替糖也可以治疗活性成分形式存在。
[0221] 作为包封剂，官能化的交替糖通常可用于包封其他物质或活性材料，尤其活细胞。
[0222] 特别地，本发明的官能化交替糖可通过在相对低浓度下提供粘度和形成凝胶，适 合于在要求一定增稠性能的食品/食品组合物中使用。因此，它们在制造和制备方法中（例 如，在乳制品，烘烤物品，饮料，甜点，果酱，沙司，布丁，香肠产品，糖果，部分和完全制备的 食品等中）可用作粘度调节剂或胶凝剂。由于本发明的官能化交替糖证明很少或者没有浊 度，因此，它们尤其适合于在应当或必须看起来清澈的食品中使用。本发明的官能化交替糖 的稳定效果和/或乳化活性使得它们特别适合于在以亲脂（例如脂肪）以及亲水组分为特 征的食品中使用。
[0223] 对于化妆品和药物组合物来说，本发明的官能化交替糖的粘度赋予性能，以及它 们的乳化-稳定和/或乳化性能是尤其重要的。因此，它们可在酊剂，霜，洗剂，药膏，防晒 霜，化妆品，牙膏，身体和头发护理产品等中使用。由于本发明的官能化交替糖可形成各种 凝胶，因此它们还尤其非常适合于制造水凝胶。对于药物组合物来说，本发明的官能化交替 糖多糖可例如在片剂中用作崩解剂。
[0224] 在又一方面中，本发明还涉及以上所述的官能化交替糖在化妆品组合物，药物组 合物，创伤保护剂，超声凝胶，涂布剂，清洁剂或洗涤剂添加剂，造纸或纸张处理剂，水处理 剂，钻探流体，食品，食品添加剂，杀生物剂，包封剂，耕地组合物，络合剂，乳化剂，表面活性 剂，粘度调节剂，粘结剂，粘合剂，保护胶体，分散剂，离子交换剂，水软化剂，凝结剂，干燥添 加剂，抗-冷凝添加剂，用于纺织品纤维的施胶剂，单质体产生剂或钻探添加剂中的用途。
[0225] 在这些应用中，官能化的交替糖可单独或结合其他组分使用。例如，官能化交替糖 本身可用作创伤保护剂，食品添加剂，涂布剂，造纸或纸张处理剂，水处理剂，杀生物剂，包 封剂，络合剂，乳化剂，表面活性剂，粘度调节剂，粘结剂，粘合剂，保护胶体，分散剂，离子交 换剂，水软化剂，凝结剂，干燥添加剂，抗-冷凝添加剂，用于纺织品纤维的施胶剂，单质体 产生剂或钻探添加剂。
[0226] 使用下述实施例，描述本发明。
[0227] A)【附图说明】
[0228] 图1示出了与相应的非-官能化交替糖前体相比，用季铵基官能化且特征在于各 种DS值的交替糖多糖的摩尔质量分布。
[0229] 图2示出了在水溶液中，与相应的非-官能化交替糖前体相比，用季铵基官能化的 交替糖多糖的流动行为。
[0230] 图3示出了为了测定溶液状态，与非-官能化交替糖相比，在水溶液中用季铵基官 能化的交替糖多糖的频率扫描随动态流变学的变化。
[0231] 图4示出了采用纸浆，在吸附之前和计算阳离子交替糖的吸附量之后的色谱图。
[0232] B)通用方法
[0233] L生产交替糖
[0234] 可使用酶交替糖蔗糖酶，生产交替糖。可使用本领域技术人员已知的工序，按照各 种方式生产交替糖鹿糖酶。使用来自肠系膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides)物 种的细菌菌株，生产交替糖蔗糖酶和交替糖尤其描述于Reamakers等人的（1997, J. Chem. Tech.Biotechnol.69,470-478)和TO 2006088884(尤其参见实施例1)中。
[0235] 然而，使用肠系膜明串珠菌生产细菌菌株以供生产酶交替糖蔗糖酶的方法的缺点 是，这些菌株还产生其他蔗糖酶，尤其葡聚糖蔗糖酶。迄今为止，不可能分离这些其他蔗糖 酶与交替糖蔗糖酶。因此，它们是各种酶的混合物。使用这类酶混合物生产的交替糖因此 除了含有交替糖以外，还含有小量葡聚糖。为了生产纯的交替糖，因此优选使用重组有机物 来生产交替糖蔗糖酶的方法。
[0236] 使用重组有机物来生产交替糖蔗糖酶，和使用按照这一方式生产的酶来生产交替 糖的方法尤其描述于W0 200047727, US 2003229923 (尤其参见实施例2, 5和8)和Joucla 等人（2006, FEBS Letters580, 763-768)中。
[0237] 2.用季铵基的官能化
[0238] 2. 1说明1
[0239] 化学品：
[0240] -4M的NaOH
[0241] -2,3-环氧基丙基-三甲基氯化铵（丨(51^1>@151)作为具有90%(^1^[email protected] 含量的水溶液
[0242] -1M的HC1
[0243] -乙醇
[0244] 工序
[0245]-在Parr反应器内放置300g交替糖水溶液（10% )
[0246]-添加4. 62ml的4MNaOH，并采用涡轮混合器混合
[0247]-密闭反应器并在搅拌（150U/min)的同时加热到40°C
[0248]-在40°C下24小时的反应时间
[0249]-在搅拌的同时冷却到室温
[0250]-用1M的HC1中和
[0251]-用醋酸纤维素膜，1KD透析
[0252]-用乙醇洗涤
[0253]-真空干燥
[0254]结果：DS0? 05
[0255] 2. 2 说明 2
[0256] 化学品：
[0257] -4M的NaOH
[0258] -2, 3-环氧基丙基-三甲基氯化铵（QUab? 151)作为具有90%Quab? 151 含量的水溶液
[0259] -1M的HC1
[0260] -乙醇
[0261]工序：
[0262]-在Parr反应器内放置268. 5g的H20
[0263]-使用Ultraturrax(叶片转子），在30. 0g交替糖（atro)中搅拌
[0264]-添加 4. 62ml的 4MNaOH，并米用Ultraturrax混合
[0265]-添加 13. 79ml的Quab151，并米用Ultraturrax混合
[0266] _密闭反应器并在搅拌的同时加热到70°C
[0267]-在70°C下4小时的搅拌时间
[0268]-在搅拌的同时冷却到室温
[0269]-用1M的HC1中和
[0270]-用醋酸纤维素膜，1KD透析
[0271]-用乙醇洗涤
[0272]-真空干燥
[0273]结果：DS0? 09
[0274] 3?测定取代度（DS)
[0275] 通过元素分析，简称CHNS(N)，测定用季铵基官能化的程度。使用自动元素分析， 测定氮含量，所述自动元素分析具有获自ThermoFinnigan的带MAS200R自动取样器的 FlashEA1112ElementaryAnalyzerSeriesCHNS/0。该方法的检测极限为 0.01%氮。使 用下式，计算DS值：
[0276]DS= 162X%N/(100XMN-AMX%N)
[0277] %N_氮含量
[0278]MN_氮的摩尔质量
[0279]AM-取代基的摩尔质量-来自取代的氢氧根的质子的摩尔质量
[0280] 4.使用GPC-MALLS，测定摩尔质量分布
[0281] 装置：获自Waters的Alliance 2695分离模件，获自Waters的DRI检测仪2414， 获自Wyatt Technology Inc.，Santa Barbara, USA的MALLS Dawn-HELEOS检测仪，波长入 =658nm和K5流通池
[0282]柱子：SUPREMA凝胶柱装置（PSS Mainz)
[0283] Pre Column
[0284]具有 108-106的柱子S30000
[0285] 具有 2 ? 106-5 ? 104的柱子S1000
[0286]具有l〇5-l〇3的柱子S100
[0287]洗脱：0? 5m的NaN03
[0288]温度：3(TC
[0289] 溶液：将该样品溶解在0. 2%水溶液中在室温下24小时和在95°C下1小时，并使 用5 ym膜滤器过滤
[0290]分析：Astra Software 5. 3. 4. 14
[0291] 5.流变学表征
[0292]流变仪：
[0293] 所使用的流变仪是获自Malvern的Kinexus。该装置具有下述规格：
[0294] 测量体系，板-板，锥-板，共轴圆柱，双间隙
[0295] 从 0? 05uNm到 200mNm的扭矩范围；扭矩分辨率（torqueresolution) 0?InNm
[0296]频率范围：1yHz_150Hz
[0297] 温度范围：-40至200°C;分辨率0? 01°C
[0298] 生产溶液：
[0299] 在室温下，在去离子水中，在各浓度的用量比下，搅拌羧甲基交替糖的水溶液60 分钟。
[0300] 测量流动行为
[0301] 在生产溶液之后，直接在锥-板测量体系中，测量粘度，与剪切速率无关。
[0302] 动态流变学
[0303] 使用动态流变学，通过测量依赖于频率或变形的储能模量（G')和损耗模量 (G")和/或弹性与粘稠比例，测量溶液或分散液，凝胶或固体（solidbody)的结构。使 用这一方法，测量依赖于频率的G'和G"，并基于测量数据的结果，评价与未取代的交替 糖相比，在各浓度下，官能化交替糖在水中的结构。所选择的频率范围为0. 1-lOHz。
[0304] 流变性能的测量
[0305] 测量体系：锥-板测量体系
[0306] 水溶液的浓度：3_10%
[0307]温度：25°C
[0308] 流变学表征方法如下所述：
[0309]-在1至lOOs4的剪切速率范围内的流动行为
[0310] -1至10Hz的 频率扫描。
[0311] 6.采用纸浆，测定阳离子交替糖的吸收行为
[0312] 如下所述，在DS值为0.09的用季铵基官能化的交替糖多糖（阳离子交替糖）的 水溶液中处理纸浆：
[0313]-将具有阳离子交替糖的0. 5 %储液置于0. 01M的NaCl内
[0314] _纸浆用手撕成小片，并以在0.OlNaCl内1%的浓度形式预浸泡1小时（+0. 02% 的NaN3)
[0315] _接下来，通过计量相应体积的交替糖储液（相对于悬浮液中的纸衆含量，1%或 2%的阳离子交替糖），添加各用量的阳离子交替糖
[0316]-吸收时间为1小时。在这一时间期间，在摇动装置中，在300rpm下移动悬浮液。
[0317]-在吸收之后，用筛子分离出纸浆，并使用凝胶渗透色谱法（GPC)，分析滤液。
[0318] _以相同的方式，分离另一空白溶液，并在没有添加纸浆的情况下，使用GPC分析， 以便测定起始浓度（c0)。
[0319] 根据下述方程式，测定所吸收的交替糖体积：
[0320] r=[dF)]7 m
[0321]r[mg/g]所吸收的交替糖量/g纸衆
[0322]C〇[μg/ml]起始交替糖浓度
[0323]CE[μg/ml]平衡浓度
[0324] m[g] 纸楽?质量
[0325]V[l] 吸附溶液的体积
[0326]C)实施例
[0327] 1.用季铵基的官能化
[0328] 下表1示出了官能化的结果。示出了合成产品以及关于它们生产的最重要的信 息。
[0329] 改变交替糖单体（脱水葡萄糖单元，AGE):试剂（R=官能化试剂）：烷基化试剂 Na〇H的摩尔比，以及反应条件，亦即温度和反应时间。交替糖装置的说明包括所得DS值。因 此，说明"Alt-cat-DS-0. 02"是指用季铵基阳离子改性的交替糖多糖，且DS= 0. 02。该试 剂是获自QuabChemicals的Quab151，一种缩水甘油基-三甲基氯化按（www.quab.com)。
[0330]表1 :
[0331] L1N丄A 丨w ZU/Z丄JM
[0332] 2.生产水溶液
[0333] 在室温下和在95°C下，使用阳离子改性的交替糖，生产1%水溶液。该溶液是均 相的且显示出几乎没有任何沉降，和它们在透明度方面不同。与起始样品相比，用分光光 度法，在650nm的波长下，测量透明度的差别。下表提供测量数据的综述。例外的是样品 Alt-CM-DS-0. 06,它被视为孤立点（outlier)，透明度因取代显著增加。
[0334] 表2 :阳离子交替糖多糖在溶液中的透明度
[0335]
[0336] 3?分子表征
[0337] 图1示出了各种阳离子交替糖的摩尔质量分布。
[0338] 4.流变学特征
[0339]用季铵基官能化的阳离子交替糖的特征在于使用动态流变学，相对于溶液结构， 依赖于剪切速率的流动行为。
[0340]引入季铵基导致形成这种强（strong)粘度的交替糖衍生物，它不再可能测量 10%的水溶液，和该浓度必须降低到3%。粘度比10%的交替糖溶液高若干倍（图2)。还 测量G'值（储能模量）和G"值（损耗模量）。G'(储能模量）和G"(损耗模量）表 明几乎没有任何依赖于频率。储能模量表明比损耗模量高大得多的数值（图3)，这是凝胶 状态的证据。具有高摩尔质量的阳离子交替糖醚证明了水凝胶形成的特征，这在相对低的 取代度下是令人惊奇的。该凝胶不是颗粒凝胶，但由搭接（overlapping)的大分子形成。
[0341] 5.采用纸浆，阳离子交替糖的吸收行为
[0342] 图4示出了在纸浆上，在吸收之前，和在计算阳离子交替糖的吸收体积之后的色 谱图。结果是所使用的阳离子交替糖的体积与所吸收的阳离子交替糖完全相同。阳离子交 替糖完全被整合到纸浆内，如图4所示。
[0343] 6.纺丝实验
[0344] 以下是采用10%和12. 5%的交替糖水溶液，形成长丝的研宄结果。
[0345] 将该溶液挤压通过喷嘴到含有变性乙醇的凝固浴内。在0°C，室温和70°C下研宄 凝固能力。当它们从喷嘴中出来时，交替糖溶液没有形成线（string)，而是液滴，所述液滴 在凝固浴内在所研宄的每一温度下形成微细的白色沉淀。
[0346] 在进一步的实验中，挤出浓交替糖溶液。在该方法中，它首先形成旨在直接进入凝 固浴内的无色的线。该线变白，因为脱水且崩解成小颗粒。该线不具有任何机械稳定性。凝 固介质的温度对线的稳定性不具有任何显著影响。
[0347] 不可能采用交替糖生成纤维状结构。
【主权项】
1. 一种官能化的交替糖多糖，它包括可被质子化的氮基或者永久带正电荷的氮基作为 官能团，其中所述氮基借助醚桥键合到交替糖多糖上。2. 权利要求1的官能化的交替糖多糖，其中氮基选自伯胺基，仲胺基，叔胺基，季胺基， 或亚氨基氨基甲酸酯基。3. 权利要求1或2的官能化的交替糖多糖，它包括式（I)的结构：其中 R1是可包括一个或多个杂原子的具有1-约100个碳原子的烃基， RJPR 3各自是氢或可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳原子的烃基，其中R2和R3可以相同或不同， 或者馬和R3可与它们键合到其上的氮一起形成4-8元的杂环环，其中所述环可与一个 或多个额外的异环或杂环环缩合，其中氮可通过双键键合到民或R 3基之一上，和然后带有 正电荷， 其中在式（I)中的氮被任选地质子化，和 其中在多个-R1NR2R3基中残基R p馬和R 3可彼此独立地选择。4. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它包括式（II)的结构：其中馬和R 3如权利要求2中规定的所定义， η是1-约30的整数， 1?5和R 6选自H或具有1-约6个碳原子的烃基，其中在-(CHR 5-CHR60)-单元内1?5和R 6可具有相同或不同的含义，和在-(CHR5-CHR6O)-单元内的每一馬和R 6可独立地选自在另一 个-(CHR5-CHR6-O)-单元内的每一 RjP R 6， R7是可包括一个或多个杂原子的具有1-约10个碳原子的烃基， 其中在多个_[CHR5-CHR6-〇]nR7NR 2R3基团中可彼此独立地选择数值η和残基R 2, R3, R5, R6和R 7,和 其中在式（Π )中的氮可任选地质子化。5. 权利要求1或2的官能化的交替糖多糖，它包括式（III)的结构： 其中R1是可包括一个或多个杂原子的具有1-约100个碳原子的烃基， R2,馬和R 4各自是可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳原子的烃基，其中R 2， 馬和R4可以相同或不同， 其中可在多个-R1N+R2R3R4基团中彼此独立地选择残基R p R2,馬和R 4， 和f是阴离子。6. 权利要求1，2或5的官能化的交替糖多糖，它包括式（IV)的结构：其中 η是1-约30的整数， R2,馬和R 4如权利要求4中规定的定义， 1?5和R 6选自H或具有1-约6个碳原子的烃基，其中在-(CHR 5-CHR60)-单元内1?5和R 6可以具有相同或不同的含义，和在-(CHR5-CHR6O)-单元内的每一 RjP R 6可独立地选自另一 个-(CHR5-CHR6-O)-单元内的每一 RjP R 6， R7是可包括一个或多个杂原子的具有1-约10个碳原子的烃基， 和其中在多个-[CHR5-CHR6-〇]nR7N+R 2R3R4基团内，可彼此独立地选择数值η和残基R 2， R3, R4, R5, R6和 R 7， 和f是阴离子。7. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它还包括一个或多个式（V)的基团：其中式（V)的基团借助醚桥键合到交替糖多糖上， η是1-约30的整数， 1?5和R 6选自H或具有1-约6个碳原子的烃基，其中在-(CHR 5-CHR60)-单元内1?5和R 6可以具有相同或不同的含义，和在-(CHR5-CHR6O)-单元内的每一 RjP R 6可独立地选自另一 个-(CHR5-CHR6O)-单元内的每一 RjP R 6。8. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它的平均摩尔重量Mw范围为从大于 3, 000g/mol 到 60, 000, 000g/mol〇9. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，其中在交替糖中官能化羟基的平均值 为0.02-3/脱水葡萄糖单元。10. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它被交联。11. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它还包括阴离子基团。12. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它是水溶性的。13. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它未结构化，和尤其不是微原纤维性 的。14. 用可被质子化的氮基或者永久带正电荷的氮基将交替糖多糖官能化的方法，其中 在添加碱性组分的情况下，交替糖在液体反应介质中与含这种氮基的官能化试剂反应。15. 权利要求14的方法，其中液体反应介质专有地或主要包括醇。16. -种组合物，尤其化妆品组合物，药物组合物，创伤保护剂，超声凝胶，涂布剂，清洁 或洗涤添加剂，用于纺织品纤维的施胶剂，单质体产生剂，纸张处理或制造剂，水处理剂，钻 探流体，食品，食品添加剂，吸附剂，杀生物剂，包封剂，耕地组合物，络合剂，乳化剂，表面活 性剂，粘度调节剂，粘结剂，粘合剂，保护胶体，分散剂，离子交换剂，水软化剂，凝结剂，干燥 添加剂，抗-冷凝添加剂或钻探添加剂，它包括权利要求1-13任何一项描述的官能化交替 糖多糖或者由其组成。17. 权利要求1-13任何一项的官能化交替糖多糖作为唯一组分或者与额外的组分一 起在化妆品组合物，药物组合物，创伤保护剂，超声凝胶，涂布剂，清洁或洗涤添加剂，粘结 剂，纸张处理或制造剂，水处理剂，钻探流体，食品，食品添加剂，杀生物剂，包封剂，耕地组 合物，络合剂，乳化剂，表面活性剂，粘度调节剂，粘结剂，粘合剂，保护胶体，分散剂，离子交 换剂，水软化剂，凝结剂，干燥添加剂，抗-冷凝添加剂，用于纺织品纤维的施胶剂，单质体 产生剂，或钻探添加剂中的用途。
【专利摘要】含可被质子化的氮基或永久带正电荷的氮基作为官能团的官能化交替糖多糖，且可例如用下式描述：其中R1是可包括一个或多个杂原子的具有1-约100个碳原子的烃基，R2和R3各自是氢或可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳原子的烃基，其中R2和R3可以相同或不同，或者R2和R3与它们键合到其上的氮一起形成4-8元的杂环，其中所述环可与一个或多个额外的异环或杂环环缩合，其中氮可通过双键键合到R2或R3基之一上，然后带有正电荷，其中在式(I)中的氮被任选地质子化，和其中在多个-R1NR2R3基中残基R1，R2和R3可彼此独立地选择。
【IPC分类】D21H17/24, C08B37/00
【公开号】CN104903354
【申请号】CN201380044031
【发明人】V·兰德舒特泽, S·拉多斯塔, W·沃维格
【申请人】禾大国际股份公开有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年8月23日
【公告号】EP2700657A1, EP2888295A1, US20150203598, WO2014029871A1
【专利说明】用可被质子化的氮基或者用永久带正电荷的氮基官能化的 交替糖多糖
[0001] 本发明涉及用可质子化氮基或者永久带正电荷的氮基官能化的交替糖 (alternan)多糖；其生产方法；和其应用。
[0002] 交替糖（CAS登记号：136510-13-9)是由主要通过交替的a-1.3和a-1.6-糖 苷键连接的脱水葡萄糖单元构成的糖。因此，交替糖属于《葡聚糖组。交替糖和交 替糖的生产方法根据现有技术是已知的且例如公开于Jeanes等人（1954)的J.Am. Chem.Soc.，76:5041-5052，Misaki等人（1980)的Carbohydr.Res.，84:273-285，Cote andRobyt(1982),Carbohydr.Res. , 101:57-74,Cote(1992),CarbohydratePolymers 19,249-252，W0 00/47727，US5,702,942，US20060127328，PCT/EP2008/051760 中。
[0003] 现有技术描述了衍生化的交替糖。交替糖羧酸酯及其作为乳化剂的用途根据 W02010043423A1 是已知的。
[0004] 本发明的任务是提供具有新颖性能的交替糖。将实现赋予适合于特定应用的交替 糖的新型性能。
[0005] 通过官能化的交替糖解决了这一任务，这尤其公开于本专利权利要求1中。权利 要求1的从属权利要求，描述了官能化交替糖的更具体的实施方案。
[0006] 示出了含可质子化或者永久带正电荷的氮基作为官能团的官能化交替糖。在这两 种情况下，可获得阳离子交替糖。在可被质子化的氮基情况下，可通过质子化获得阳离子交 替糖。然而，本发明包括质子化和未质子化这两种形式。
[0007] 所述氮基借助醚基，也称为醚桥键合到交替糖多糖上。这具体地是指氮基各自借 助直接连接到主链上的醚基，键合到交替糖主链上。交替糖主链由主要通过交替的a-1.3 和a-1.6-糖苷键连接的脱水葡萄糖单元组成。脱水葡萄糖单元包括羟基。"直接连接到 主链上"是指醚基源自于交替糖的羟基，其中所述羟基被转化成所述醚基。在官能化期间， 在这些羟基处尚未官能化或者化学改性的交替糖中的羟基（例如交替糖前体）转化成醚 基-〇-，且连接氮基，例如在描述具体实施方案的下式（I)至（IV)中所述。一个或多个氮基 可借助所述醚基之一键合到交替糖多糖上。本发明的官能化交替糖是含可被质子化的氮基 或者永久带正电荷的氮基作为官能团的交替糖-醚。
[0008] 术语"氮基"是含至少一个氮原子的官能团的简写。
[0009] 具体的氮基优选选自伯胺基，仲胺基，叔胺基，季胺基。进一步的氮基是亚氨基氨 基甲酸酯基。
[0010] 在本申请中，可被质子化的氮基和永久带正电荷的氮基也可联合使用术语"氮基" 描述。
[0011] 术语"可被质子化的氮基"是指可在氮本身处质子化的基团。
[0012] 本发明因此是指官能化的交替糖多糖，它携带在某些pH条件下在质子化之后为 阳离子基团或者为永久阳离子基团的官能氮基。
[0013] 对于本发明的目的来说，术语"季铵基"和"季胺基"描述相同的官能团。季铵基 描述了具有特征在于有机残基和永久正电荷的季氮原子的铵基。
[0014] 在本发明中，术语"氮基官能化的交替糖"描述了可被质子化的氮基或永久带正电 荷的氮基已经借助化学方法键合到其上的交替糖。替代术语"氮基官能化的交替糖"，术语 "官能化的交替糖"也用作相同概念的简写。"官能化的交替糖"的另一措辞是术语"衍生化 的交替糖"。
[0015] 令人惊奇地，发现官能化的交替糖或其具体实施方案显示出下述有益的性能：
[0016] -非常良好的水溶解度
[0017] -与未改性的交替糖相比，增加的透明度
[0018] -生产粘度比未改性交替糖高若干数量级的浓水溶液的能力
[0019] -生产高度透明水凝胶的能力
[0020] -生产单质体（simplex)结构的能力，这是指与阴离子聚合物的络合物。
[0021] -高的官能化稳定性，甚至在低pH下
[0022] _降解分子量和进而保持官能团在低聚或单体单元下的可能性。
[0023] 术语"交替糖"描述了如上已经定义的物质。在本发明中，术语"交替糖"是指交 替糖多糖。较短的术语"交替糖"因此用于替代以下的"交替糖多糖"，是指为了本发明下述 说明目的的多糖。术语"多糖"是指平均摩尔质量（重均分子量）Mw为至少3000g/mol，优 选至少5000g/mol的多糖。
[0024] 优选通过细菌酶，尤其通过交替糖蔗糖酶生产交替糖，其中这一术语包括为了本 发明的目的，来自天然来源的交替糖蔗糖酶或者改性的交替糖蔗糖酶。术语"改性的交替糖 蔗糖酶"涵盖例如化学或基因改性的交替糖蔗糖酶。交替糖蔗糖酶的可能改性是氨基酸的 互变，插入，删除（deletions)和/或截断。天然和改性的交替糖蔗糖酶尤其描述于国际专 利申请TO200047727 和TO2008098975 中。
[0025] -个实施方案示出了官能化的交替糖，其分子主要或专有地具有至少10,优选至 少100,或至少1000,或至少10000,或至少100000,但甚至更优选至少150000的聚合度 (DP)。在该优选的定义中术语"主要"是指具有规定的最小DP的交替糖分子部分具有大于 95wt%的浓度，参考所有交替糖分子的总重量，或者更优选大于97wt%，，或甚至更优选大 于 99wt%。
[0026] 在可与前述和进一步的实施方案结合的特别实施方案中，官能化的交替糖的平均 摩尔质量Mw范围为 3, 000g/mol-60, 000, 000g/mol，或更优选 5, 000g/mol-60, 000, 000g/ mol,10, 000g/mol-60, 000,OOOg/mol,或 20,000g/mol-60,000? 000g/mol，或最优 选 50,000g/mol-60,000,000g/mol，100,000g/mol-60,000,000g/mol，或 500,000g/ mol-60, 000,OOOg/mol。其他范围是 1，000, 000g/mol-60, 000,OOOg/mol，5, 000, 000g/ mol-60, 000, 000g/mol，和 10, 000, 000g/mol-60, 000, 000g/mol〇
[0027] 在又一优选的实施方案中，官能化的交替糖的平均摩尔质量Mw范围为 12,000,000-30,000,000g/mol，更优选 14,000,000-28,000,000g/mol，甚至更优选 16, 000, 000-26, 000,OOOg/mol，最优选 19, 000, 000-23, 000,OOOg/mol。可使用截断的 (truncated)交替糖鹿糖酶，生产具有这一Mw的非-官能化的交替糖前体。截断的交替糖 蔗糖酶，这类特殊的交替糖的生产方法，和交替糖本身公开于国际申请PCT/EP2008/051760 中，本文明确地参考它。
[0028] 测定平均摩尔质量（Mw)的方法是本领域技术人员已知的，且包括例如使用与相 应的检测方法，例如差示折射仪和MALLS(多角激光散射）结合的GPC(凝胶渗透色谱法） 的测量方法。在"通用方法"章节中描述了使用GPC-MALLS，测定与本发明有关的摩尔质量 分布（MMD)和平均摩尔质量（Mw)的优选方法。
[0029] 以下针对具体实施方案提及的术语具有下述含义：
[0030] 在以上和以下的化学式中，术语"交替糖"是指交替糖多糖分子。键合到"交替糖" 上的氧是来自非官能化交替糖的羟基氧。在交替糖内的脱水葡萄糖单元可在C-2,C-3,C-4 和/或C-6位置上在游离0H基处官能化。交替糖的交替的化学键类型是指在脱水葡萄糖 单元的C-2和C-4位置内的所有0H基，和在C-3和C-6位置内的约50 %的0H基可获得以 供官能化。本发明的官能化交替糖因此主要含有在该聚合物的脱水葡萄糖单元的C-2,C-3， C-4和/或C-6位置处的官能化。
[0031] 在本发明中，术语"烷基"是指单价、直链或支链的饱和烃基。烷基可被选自下 述中的一个或多个官能团取代：氧代，羟基，烷氧基，羧基，醛，氨基，单烷基氨基，二烷基 氨基，硝基，氟，氯，溴和/或碘。优选的烷基尤其包括甲基（-ch3)，乙基（-ch2ch3)，丙基 (-ch2ch2ch3) , (-ch(ch3)2) ,TS(-ch2ch2ch2ch3) (-ch2ch(ch3)ch3) 基。
[0032] 在本发明中，术语"亚烷基"是指二价、直链或支链的饱和烃基。亚烷基的特征可 在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。特别优选的亚烷基是亚甲基（-ch2-)，亚乙基 (-CH2CH2-)，亚丙基（-CH2CH2CH2-)，亚异丙基（-CH2CH(CH3)-)，亚丁基（-CH2CH2CH2CH2-)，和亚 异丁基（-ch2ch(ch3)ch2-)，其中最优选亚甲基。
[0033] 在本发明中，术语"烯基"是指单价、直链或支链的烃基，其特征在于一个或多个 C-C双键。烯基的特征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。优选的烯基是乙烯 基团（CH2=CH-)，也称为"乙烯基"。
[0034] 在本发明中，术语"亚烯基"是指二价、直链或支链的烃基，其特征在于一个或多个 C-C双键。亚烯基的特征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。
[0035] 在本发明中，术语"炔基"是指单价、直链或支链的烃基，其特征在于一个或多个 C-C三键。炔基的特征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。一个实例是乙炔基 (H_C三C_) 〇
[0036] 在本发明中，术语"亚炔基"是指二价、直链或支链的烃基，其特征在于一个或多个 C-C三键。亚炔基的特征可在于以上针对亚烷基所述的一个或多个取代基。
[0037] 在本发明中，术语"环烷基"是指单价饱和或部分不饱和的非芳族碳环基，它优选 由单，双或三环的碳环构成，其中在其他情况下，该环可缩合或另外连接。环烷基的特征可 在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此外，环烷基的特征也可在于以上定义的烷 基，烯基或炔基作为取代基。
[0038] 在本发明中，术语"环亚烷基"是指二价饱和或部分不饱和的非芳族碳环基，它优 选由单，双或三环的碳环构成，其中在其他情况下，该环可缩合或另外连接。环亚烷基的特 征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此外，环亚烷基的特征也可在于以上定 义的烷基，烯基或炔基作为取代基。
[0039] 在本发明中，术语"杂-环烷基"是指单价饱和或部分不饱和的非芳族碳环基，它 优选由单，双或三环的碳环构成，其中在其他情况下，该环可缩合或另外连接，和其中在该 环体系内的一个或多个碳原子还被杂原子，尤其氮，氧或硫取代。杂-环烷基的特征可在于 以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此外，杂-环烷基的特征也可在于以上定义的烷 基，烯基或炔基作为取代基。
[0040] 在本发明中，术语"杂-环亚烷基"是指二价饱和或部分不饱和的非芳族 碳环基， 它优选由单，双或三环的碳环构成，其中在其他情况下，该环可缩合或另外连接，和其中在 该环体系内的一个或多个碳原子还被杂原子，尤其氮，氧或硫取代。杂-环亚烷基的特征可 在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此外，杂-环亚烷基的特征也可在于以上定 义的烷基，烯基或炔基作为取代基。
[0041] 在本发明中，术语"芳基"是指单价环状芳族基团，所述基团优选是单，双或三环， 其中在其他情况下，该环可通过C-C键缩合或另外连接。一些实例是苯基，萘基，联苯基，蒽 基和菲基。芳基的特征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此外，芳基的特征 也可在于以上定义的烷基，烯基或炔基作为取代基。
[0042] 在本发明中，术语"亚芳基"是指二价环状芳族基团，所述基团优选是单，双或三 环，其中在其他情况下，该环可通过C-C键缩合或另外连接。一些实例是亚苯基，亚萘基，亚 联苯基，亚蒽基和亚菲基。亚芳基的特征可在于以上针对烷基所述的一个或多个取代基。此 外，亚芳基的特征也可在于以上定义的烷基，烯基或炔基作为取代基。
[0043] 在本发明中，术语"杂-芳基"是指单价环状芳族基团，所述基团优选是单，双或三 环，其中在其他情况下，该环可通过C-C键缩合或另外连接，和其中在该环体系内的一个或 多个碳原子还被杂原子，尤其氮，氧或硫取代。杂-亚芳基的特征可在于以上针对烷基所述 的一个或多个取代基。此外，杂-芳基的特征也可在于以上定义的烷基，烯基或炔基作为取 代基。
[0044] 在本发明中，术语"杂-亚芳基"是指二价环状芳族基团，所述基团优选是单，双或 三环，其中在其他情况下，该环可通过C-C键缩合或另外连接，和其中在该环体系内的一个 或多个碳原子还被杂原子，尤其氮，氧或硫取代。杂-亚芳基的特征可在于以上针对烷基所 述的一个或多个取代基。此外，杂-芳基的特征也可在于以上定义的烷基，烯基或炔基作为 取代基。
[0045] 在一个实施方案中，本发明涉及用下式（I)描述的官能化交替糖多糖：
[0046]
[0047] 其中&是可包括一个或多个杂原子的具有1-约100个碳原子的烃基。
[0048] 馬和1?3各自是氢或可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳原子的烃基，其 中馬和1可以相同或不同，或者1? 2和R3与它们键合到其上的氮一起形成4-8元的杂环环， 其中所述环可与一个或多个额外的异环或杂环环缩合，其中氮可通过双键键合到馬或1? 3之 一上，然后带有正电荷。优选的杂原子没有限制地为〇，15，？4，(：1，81'，1。杂原子可以整 合（integrate)到碳链内，使得该碳链被杂原子间断（interrupt)。例如，馬和/或1?3基可 含有酿单兀，例如_CH2-0_CH2-，硫酿单兀，例如-CH2_S_CH2-，或-CH2_NH_CH2-单兀。在另一 变通方案中，杂原子以取代基形式，例如以氧代，羟基，巯基，卤素，氨基或硝基形式连接到 碳主链上，其中最优选羟基。
[0049] 可在多个-RiNiy^基中独立地选择Rp馬和1?3基。在更具体的实施方案中，可存 在一个或多个-RiNiy^基。
[0050] 在"交替糖"和基之间的氧是源自于在这一羟基处尚未官能化或化学改性 的交替糖，例如交替糖前体中羟基的氧。因此-RiNiy^基借助这一氧键合到交替糖主链，换 句话说，交替糖多糖的主链上。所述氧是式（I)中醚基的氧，换句话说它形成醚桥。
[0051] 在这一实施方案中，-RiNiy^基是伯，仲或叔胺基。它可以被质子化或烷基化，产生 同样包括在本发明内的阳离子官能化的交替糖。
[0052] &描述了特征也可在于除了碳和氢以外，一个或多个杂原子的烃基。优选的杂原 子没有限制地为0,N，S，P，F，Cl，Br，I。杂原子可以被整合到碳链或碳主链内，使得碳链/主 链被杂原子间断。例如&基可含有醚单元，例如-CH2-〇-CH2-，硫醚单元，例如-CH2-S-CH2-， 或-ch2-nh-ch2-单元。在另一变通方案中，杂原子以取代基形式，例如以氧代，亚氨基，羟 基，巯基，卤素，羧基，甲酰胺，氨基或硝基形式连接到主碳链或碳主链上，其中最优选羟基。 本发明还包括其中&基的特征在于一个或多个额外的_NR2R3基的实施方案。
[0053] 在具体的实施方案中，&烃基选自亚烷基，亚烯基，亚炔基，环亚烷基，杂-环亚烷 基，亚芳基，或杂_亚芳基。它还包括它们的任何组合的混合物，例如
[0054] -由一个或多个亚烷基和一个或多个亚芳基组成的烃基
[0055] -由一个或多个亚烷基和一个或多个环亚烷基组成的烃基。
[0056] &尤其优选是亚烷基，特别地亚乙基，亚丙基，或亚异丙基，羟基亚烷基，尤其2-羟 基亚丙基（ _CH2-CH(0H) -CH2-)，亚條基，尤其 2-亚丁基（-CH2-CH=CH-CH2-)。
[0057] 在另一优选的实施方案中，札是C=NH亚氨基，并获得含式（VI)结构的化合物：
[0058]
[0059] 馬和1?3正如所提及的，描述了可包括除了碳和氢以外，一个或多个杂原子的烃 基。优选的杂原子没有限制地是〇,N，S，P，F，Cl，Br，I。杂原子可以整合到碳链内，使得 碳链被杂原子间断。例如馬和/或R3基可含有醚单元，例如-CH2-〇-CH2-，硫醚单元，例 如-ch2-s-ch2-，或-ch2-nh-ch2-单元。在另一变通方案中，杂原子以取代基形式，例如以氧 代，羟基，巯基，卤素，亚氨基或硝基形式连接到或碳主链上，其中最优选羟基。本发明还包 括其中馬和/或R3基的特征在于一个或多个额外的-NR2R3基的实施方案。
[0060] 在特别的实施方案中，用于R2和/或R3的径基选自烷基，條基，炔基，环烷基， 杂-环烷基，芳基或杂-芳基。它还包括它们的任何组合的混合物，例如
[0061] _由一个或多个烷基和/或亚烷基和一个或多个芳基和/或亚芳基组成的烃基
[0062] _由一个或多个烷基和/或亚烷基和一个或多个环烷基和/或环亚烷基组成的烃 基。
[0063] 如上所述，馬和R3可与它们键合到其上的氮一起形成4-8元杂环环。一些实例是 P比略烧，吡略，哌啶，吡啶，六亚甲基亚胺，氮杂卓（azatropilidene)，吡挫，咪挫，咪挫啉和 嘧啶。杂环环可含有一个或多个额外的氮或不同于氮的杂原子。优选是吡啶，其中氮通过 双键键合到馬或1?3基之一上。结果，式（I)含有吡啶鑰结构，其中氮永久带正电荷。杂环 环可与一个或多个额外的环缩合。这些缩合的结构的一些实例是喹啉，吲哚，苯并咪唑，异 喹啉和嘌呤。
[0064] 特别优选的馬和R3是甲基（-CH3)，乙基（_CH2CH3)，丙基（_CH2CH2CH3)，异丙基，月 桂基，硬脂基或椰油烷基（cocoalky1)，其中馬和R3可以相同或不同。
[0065] 一个变通方案规定了具有下式（II)的结构的官能化的交替糖多糖：
[0066]
[0067] 其中
[0068]馬和R3如上所定义，且各自是氢或可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳 原子的烃基，其中馬和1?3可以相同或不同，或者RJPR3可与它们键合到其上的氮一起形成 4-8元杂环的环，其中所述环可与一个或多个额外的异环或杂环环缩合，其中氮可通过双键 键合到馬或1? 3基之一上，然后带有正电荷。
[0069]n是整数1-约30,优选1-约20,更优选1-约10，
[0070]馬和R6选自H或具有1-约6个碳原子的烃基，其中在-(CHR5-CHR60)-单元内，R5 和R6可具有相同或不同的含义，和在_(CHR5-CHR60)-单元内，每一 1?5和R6可独立地选自在 另一个-(CHR5-CHR6-〇)-单元内的每一 1?5和R6。
[0071] r7是具有1-约10个碳原子的烃基，其中r7可包括一个或多个杂原子，
[0072] 和其中在多个_[CHR5-CHR6-0]nR7NR2R3基团中可彼此独立地选择数值n和残基R2， R3,R5,尺6和R7，和
[0073] 其中在式（II)中的氮可任选地质子化。
[0074] 在具体的实施方案中，一个或多个-[CHR5_CHR6-0]nR7NR2R3基团可存在。
[0075] 在"交替糖"和-[CHR5-CHR6-0]nR7NR2R3基团之间的氧是源自于在这一羟基处尚未 官能化或化学改性的交替糖，例如交替糖前体中的羟基氧。-[CHR5-CHR6-0]nR7NR2R3基因此 借助这一类型的氧键合到交替糖主链，换句话说，具有交替糖多糖的主链上。所述氧是在式 (II)内的醚基氧，换句话说，它形成醚桥。
[0076] 具体地，馬可选自氢，烷基或苯基。优选地，^是^-仏烷基或氢，甚至更优选甲基， 乙基，或氢，和最优选甲基或氢。这些馬基可以采用任何n值结合。
[0077] 具体地，&可选自氢，烷基或苯基。优选地，1?6是(：1-(；烷基或氢，甚至更优选甲基， 乙基，或氢，和最优选甲基或氢。这些R6基可以与任何1?5以及任何n值结合。
[0078] 在可采用任何n值结合的实施方案中，R5是氢和R6是氢，甲基或乙基，最优选氢或 甲基。
[0079] 在可米用任何n值结合的实施方案中，R6是氢，和R5是甲基或乙基，最优选甲基。
[0080] 例外的是碳原子的最大值，r7通常且具体地以与1^相同的方式定义。特别 优选地&是亚烷基，尤其亚乙基，亚丙基或亚异丙基，羟基亚烷基，尤其2-羟基亚丙基 (-CH2-CH(0H) -CH2_)，亚烯基，尤其2-亚丁烯基（-CH2-CH=CH-CH2_)。在另一优选的实施 方案中，&是c=NH-亚氨基。
[0081] 在另一个实施方案中，提供含下式（III)的结构的官能化的交替糖多糖：
[0082]
[0083] 其中
[0084] &是可包括一个或多个杂原子的具有1-约100个碳原子的烃基，
[0085] R2，RjPR4各自是可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳原子的烃基，其中 r2, &和r4可以相同或不同，
[0086] 其中可在多个-RiN+iyy^基团中彼此独立地选择残基Ri，R2, &和R4，和
[0087] 是阴离子，
[0088] 优选卤化物阴离子，最优选氯离子，溴离子或碘离子。
[0089] 在这一实施方案中，-RiN+iyy^基团是季铵基。在一个实施方案中，可存在一个或 多个-RiN+I^RA基团。
[0090] 在"交替糖"和-RiN+iyy^基之间的氧是源自于在这一羟基处尚未官能化或化学 改性的交替糖，例如交替糖前体中的羟基氧。因此-RiN+iyy^基借助这一氧键合到交替糖 主链，换句话说，交替糖多糖的主链上。所述氧是式（m)中醚基的氧，换句话说它形成醚 桥。
[0091] 具体的札，馬和1?3基团已经如上所述，和这一解释同样应用到式（III)上，例外的 是在式（III)中，馬和1?3不是氢。
[0092] &描述了除了碳和氢以外，还可包括一个或多个杂原子的烃基。优选的杂原子没 有限制地为0,N，S，P，F，C l，Br，I。杂原子可以被整合到碳链内，使得碳链被杂原子间断。例 如尺4基可含有酿单兀，例如 _CH2-0_CH2-，或硫酿单兀，例如-CH2-S_CH2-，或-CH2_NH_CH2-单 元。在另一变通方案中，杂原子以取代基形式，例如以氧代，羟基，巯基，卤素，氨基或硝基形 式连接到碳主链上，其中最优选羟基。
[0093] 本发明还包括其中R2，R#P/或1?4基的特征在于除了在式（III)中描述的季铵基 以外，一个或多个额外季铵基的实施方案。
[0094] 在特别的实施方案中，R4jS基选自烷基，條基，炔基，环烷基，杂-环烷基，芳基或 杂-芳基。它还包括它们的任何组合的混合物，例如
[0095] _由一个或多个烷基和/或亚烷基和一个或多个芳基和/或亚芳基组成的烃基
[0096] _由一个或多个烷基和/或亚烷基和一个或多个环烷基和/或环亚烷基组成的烃 基。
[0097] 特别优选的R2,馬和R4是甲基（-CH3)，乙基（_CH2CH3)，丙基（_CH2CH2CH3)，月桂基， 硬脂基或椰油烷基，其中R2,馬和R4可以相同或不同。在一个变通方案中，R2,馬或R4基之 一是月桂基，硬脂基或椰油烷基，和两个其余基团选自甲基，乙基或丙基，优选甲基。
[0098] 在另一特别的变通方案中，提供含式（IV)的结构的官能化交替糖多糖：
[0099]
[0100] 其中
[0101] n是整数1-约30,优选1-约20,更优选1-约10，
[0102] R2,馬和尺4如以上式（III)中定义，
[0103] RjPR6选自H或具有1-约6个碳原子的烃基，其中在-(CHR5-CHR60)-单元内， 1?5和R6可以相同或不同，和在_(CHR5-CHR60)-单元内的每一 1?5和R6可独立地选自另一 个-(CHR5-CHR6-〇)_单元内的每一 1?5和R6,R7是可包括一个或多个杂原子的具有1-约10 个碳原子的烃基，
[0104] 和其中在多个-[CHR5-CHR6-0]nR7N+R2R3R4基团内，可彼此独立地选择数值n和残基 R2,R3,R4,R5,R6和R7，
[0105] 和f是阴离子。
[0106] 在具体的实施方案中，一个或多个-[CHR5-CHR6-0]nR7N+R2R3R4基团可存在。
[0107] 在"交替糖"和-[CHR5-CHR6-0]nR7N+R2R3R4基团之间的氧是源自于在这一羟基处尚 未官能化或化学改性的交替糖，例如交替糖前体中的羟基氧。-[CHR5-CHR6-0]nR7N+R2R3R4S 团因此借助这一氧键合到交替糖主链，换句话说，交替糖多糖的主链上。所述氧是在式（IV) 内的醚基氧，换句话说，它形成醚桥。
[0108] 例外的是碳原子的最大值，r7通常且具体地以与1^相同的方式定义。特别 优选地&是亚烷基，尤其亚乙基，亚丙基或亚异丙基，羟基亚烷基，尤其2-羟基亚丙基 (-CH2-CH(0H) -CH2_)，亚烯基，尤其2-亚丁烯基（-CH2-CH=CH-CH2_)。在另一优选的实施 方案中，&是C=NH-亚氨基。
[0109] 在一个实施方案中，本发明还涉及以上规定官能化且还包括一个或多个式（V)基 团的官能化的交替糖多糖：
[0110]
[0111] 其中式（V)的基团借助醚桥键合到交替糖多糖上，
[0112] n是整数1-约30,优选1-约20,更优选1-约10，
[0113] 对于一般和具体的实施方案二者来说，1?5和R6如上规定的定义。
[0114] 借助醚桥的化学键是指式（V)的基团键合到交替糖的氧上。氧源自于在这一羟基 处尚未官能化或化学改性的交替糖，例如交替糖前体的羟基。式（V)的基团因此通过这一 氧键合到交替糖主链，换句话说交替糖多糖的主链上。式（V)的基团键合到"交替糖"上因 此类似于式（II)或（IV)的结构。
[0115] 本发明的另一实施方案规定了官能化的交替糖多糖，其中在用氮基官能化的交 替糖内的羟基的平均值为〇. 01-3/脱水葡萄糖单元，优选0. 01-2,甚至更优选0. 01-1，或 0? 01-0. 5,最优选 0? 01-0. 1。
[0116] 在另一个实施方案中，对于每一脱水葡萄糖单元来说，在交替糖内氮-官能化的 羟基的平均值为0. 02-3,优选0. 02-2,更优选0. 02-1或0. 02-0. 5,甚至更优选0. 02-0. 3或 0. 02-0. 2,最优选0. 02-0. 1。当以下所述的制造方法在增加的温度下进行时，实现这些数 值。
[0117] 本发明的另一实施方案规定了官能化的交替糖多糖，其中对于脱水葡萄糖单元来 说，在交替糖内氮-官能化的羟基的平均值为>〇. 1至3,优选>0. 1至2,甚至更优选>0. 1 至1。其他可实现的DS范围为0.15-3,更优选0.15-2或0.15-1。其他可实现的DS范围 为0. 2-3,更优选0. 2-2或0. 2-1。可通过在醇介质内进行官能化交替糖多糖的制造方法， 有益地实现在这一段落内规定的DS值，正如随后使用特殊的工艺变通方案描述的。
[0118] 在另一个实施方案中，对于每一脱水葡萄糖单元来说，在交替糖内官能化的羟基 的平均值为>〇. 5至3,优选0. 55-3,甚至更优选>0. 6至3,最优选0. 65-3。
[0119] 例如在式（I)-(IV)中描述了在尚未官能化的交替糖的羟基中氮基官能化的类 型，其中与符号"交替糖"相邻的氧是源自于在这一羟基处尚未官能化的交替糖中羟基的 氧。在官能化过程中，羟基转化成醚基-0-且连接氮基，例如在式（I)-(IV)中所述。这被 描述为"官能化羟基"。式（I)-(IV)提供实例，和其他键合选项是可能的。
[0120] 相对于每一脱水葡萄糖单元，在交替糖内官能化羟基的平均值还被描述为"取代 度"(DS)。每一脱水葡萄糖单元具有可获得的最大三个游离羟基，结果DS可以是最大值3， 若所有三个羟基被取代且在沿着链的单体之间不存在差别。
[0121] 所有以上提及的DS范围可按照许多方式的任意一种与所有以上提及的官能化交 替糖的摩尔质量范围和DP范围结合。
[0122] 在一个实施方案中，交联官能化的交替糖。交联可以是可逆或不可逆的，例如物理 或化学交联，优选化学交联。一系列试剂和方法适合于交替糖内羟基的可逆或不可逆的交 联。以下在官能化的交联交替糖的生产方法中说明了交联剂。
[0123] 在一个实施方案中，官能化的交替糖多糖还包括阴离子基团作为官能团。在这一 实施方案中，本发明涉及含所述阳离子或可阳离子氮基以及阴离子基团二者的两性交替糖 多糖。优选的阴离子基团是羧基。
[0124] 优选地，官能化的交替糖是水溶性的。特别地，术语"水溶性"是指最多5wt%或 以上，优选最多7wt%或以上的水溶解度。令人惊奇地，发现采用以上所述的所实现的取代 度，该产品形成具有恒定粘度的水溶液或凝胶，这取决于DS值和浓度。这一性能是令人惊 奇的，因为W00047628描述了不可溶的具有这些取代度的衍生化的多糖。可在相对高的DS 值下生成水凝胶，这会限制自由流动的溶液的可施加浓度。
[0125] 另外，所得官能化的交替糖优选没有微结构化。特别地，官能化的交替糖不是微原 纤维性（microfibrillar);换句话说，它的特征不在于任何微原纤维。术语"微原纤维性" 是指使用纤维素和衍生化的纤维素在W00047628中描述的结构。在W00047628第11页第 5-15行中，微原纤维定义为具有小直径和高的长度与直径比，和尺寸与天然纤维素微原纤 维相当的亚结构。作为一个实例，它提及直径为约20-约100nm，和高长度与直径比，例如大 于100, 500或1000的微原纤维。天然纤维素微原纤维以在无定形结构的基体内部平行地 运行的纤维束形式描述于W00047628中（W00047628第10页第25行至第11页第4行，其 中此处明确地参考它）。
[0126] 纤维素的事先已知的纺丝技术，如W00047628,第11页中所述的，也不可能用于将 本发明的官能化交替糖转化成微原纤维或纤维状态。实验表明当溶解的官能化交替糖从纺 丝区进入到沉淀浴内时，它没有凝结成长丝。
[0127] 在另一个实施方案中，官能化交替糖的特征不在于任何环状交替糖分子，仅仅 非-环状交替糖分子，换句话说，非独立（self-contained)的链。
[0128] 在又一实施方案中，官能化的交替糖的特征主要在于非-环状的交替糖分子。
[0129] 在另一方面中，本发明涉及将具有可以被质子化的氮基或者永久带正电荷的氮基 的交替糖官能化的方法，其中在液体反应介质中，在添加充当催化剂的碱性组分的情况下， 使交替糖与具有含这一氮基的官能化试剂反应。
[0130] 优选地，在40_90°C，优选40-80°C的温度下进行该方法。该方法提供额外的优势： 实现相对高的取代度（DS)，例如0. 02-3。
[0131] 在本发明的上下文中，术语"交替糖"是指尚未官能化的交替糖，换句话说，交替糖 前体。优选地，选择尚未官能化的交替糖的摩尔质量，使得获得具有正如前面在官能化交替 糖的说明中规定的平均摩尔质量Mw的官能化交替糖。
[0132] 在本发明的上下文中，作为催化剂的碱性组分是指含有氢氧根离子（0H0或一旦 将其加入到反应混合物中时，形成氢氧根离子的物质。涵盖碱，碳酸盐和碱土金属氧化物。 催化剂可以是液体，固体或气态。优选地，使用液体碱性组分。
[0133] 在一个实施方案中，碱性组分是碱金属或碱土金属氢氧化物的水溶液或悬浮液， 或者碱土金属氧化物的水溶液或悬浮液。氢氧化物优选选自氢氧化锂，氢氧化钠，氢氧化 钾，氢氧化钡和氢氧化钙，其中碱性组分优选是含水氢氧化钠或含水氢氧化钾或在水中溶 解的氧化钙。
[0134] 可在下述步骤中进行该方法：
[0135]a)溶解和/或悬浮交替糖，
[0136]b)添加碱性组分，优选同时搅拌，和优选以含水碱的形式，
[0137]c)添加官能化试剂，优选在搅拌的同时。
[0138] 接下来，可进行下述步骤：
[0139]-通过冷却，终止合成
[0140] -分离交替糖。
[0141] 另外，可进行下述再加工和清洁步骤：
[0142]-优选在醇/水混合物中，例如在MeOH/水（例如8:2;v/v)中，悬浮交替糖产品，
[0143]-例如用冰醋酸设定中性或近中性pH值，
[0144]-例如在醇/水混合物和/或醇中，尤其采用MeOH/水（8:2 ;v/v)，然后采用甲醇， 洗涤该产品，
[0145]-干燥，例如真空干燥。
[0146] 步骤a)是否产生溶液或悬浮液取决于非-官能化的交替糖的浓度和非_官能化 交替糖的溶解度，这尤其取决于其摩尔质量。优选地，生产溶胀的悬浮液。
[0147] 优选在常压下，换句话说在环境气压下进行该方法。
[0148]进行该方法的设备没有限制到专门的装置上。一般地，可使用同样用于生产羧甲 基纤维素的反应器。一些实例是搅拌釜反应器，柱塞流反应器和捏合机 。
[0149] 以下部分描述了获得选择作为实施例的各种官能化交替糖的合成路径。
[0150] 为了获得式（I)的化合物，可使非-官能化的交替糖与具有下式（VII)的官能化 试剂反应：
[0151]
[0152] 其中&，&和R3具有与以上所述的相同含义，且X是卤素原子，尤其氯，溴或碘。
[0153] 这一类型的尤其优选的官能化试剂没有限制地是二烷基氨基烷基烷基-卤化物， 例如2_二乙基氛基乙基氣，2_二异丙基氛基乙基氣，2_二乙基氛基乙基漠，和2_二甲基氛 基异丙基氣。
[0154] 为了获得式（I)的化合物，可在另一变通方案中，可使非-官能化的交替糖与具有 下式（VIII)的官能化试剂反应：
[0155]
[0156] 其中馬和1?3具有与以上所述相同的含义，和m是整数1-10,优选1。用于这一类 型的尤其优选的官能化试剂是2, 3-环氧基丙基二乙基胺。
[0157] 为了获得式（I)的化合物，在进一步的变通方案中，可使非-官能化的交替糖与亚 乙基亚胺（吖啶），氰酰胺或二烷基氰酰胺反应。
[0158] 为了获得式（III)的化合物，可使非-官能化的交替糖与官能化试剂反应，所述官 能化试剂具有与上式（VII)或（VIII)中的官能化试剂类似的结构和定义，其中氮还具有额 外的残基&的特征，所述R4具有与前面描述的相同含义，使得氮带正电荷且官能化试剂的 特征在于季铵基。在本发明的上下文中，特别优选的官能化试剂是缩水甘油基三甲基氯化 铵，也称为2, 3-环氧基丙基三甲基氯化铵（EPTAC)，
[0159] 3_氣_2_轻丙基-二甲基氣化按（CHTAC)，
[0160] 3_氣_2_轻丙基-二乙基氣化按，
[0161] 3-氯-2-羟丙基-烷基-二甲基氯化铵，其中在本发明上下文中，烷基代表具有 2-20个碳原子的烷基，优选十二烷基，椰油烷基或硬脂基。
[0162]这种官能化试剂尤其以下述商品名获自QuabChemicals:"Quab151 "，"Quab 188"，"Quab342"，"Quab360" 和"Quab426"。
[0163] 也可通过首先生产式（I)的化合物和然后使这一化合物与烷基化试剂反应而获 得式（III)的化合物，其中烷基化试剂的特征在于&基，在这一情况下，所述R4基是烷基， 并用-R4基对氮进行烷基化。这种烷基化试剂的一些实例是2-氯乙醇，甲基碘，乙基碘，甲 基溴，乙基溴，环氧烷和硫酸二甲酯。
[0164] 以下部分描述了该方法的数个实施方案，其中非-官能化的交替糖或氮-官能化 的交替糖与一种或多种环氧基化合物反应。
[0165] 在第一方法变通方案中，非-官能化的交替糖首先与一种或多种环氧基化合物， 优选具有式（IX)的环氧基化合物反应：
[0166]
[0167] 其中1?5和R6如以上规定的定义。式（IX)的选化合物是环氧乙烷和环氧丙烷。获 得含在式（V)中的一个或多个基团的交替糖：
[0168]
[0169] 其中n是整数1-30,优选1-约20,更优选1-约10。接下来，可使该产物与式（X) 的化合物反应：
[0170]
[0171] 其中R2，RjPR7具有以上给出的相同含义，且X是卤素原子，尤其氯，溴或碘。特别 优选的这类官能化试剂没有限制地是二烷基氨烷基-卤化物，例如2-二乙基氨基乙基氯， 2_二异丙基氨基乙基氯，2-二乙基氨基乙基溴，和2-二甲基氨基异丙基氯。该产物是具有 式（II)的结构的化合物，
[0172]
[0173] 其中交替糖可包括一个或多个-[CHR5-CHR6-0]nR7NR2R3基团。
[0174] 特征在于式（V)的基团的产物也可与例如上式（VIII)的官能化试剂反应。获得 在N和0之间的羟基亚烷基，优选羟基亚丙基。
[0175] 式⑴或式（VIII)的化合物可与在式（V)的基团中存在的末端0H基反应。这一 转化不需要完全。在不完全转化的情况下，结果是还包括式（V)的基团的氮-官能化的交 替糖。可通过反应体积和反应条件，设定转化程度。另外，式（X)或式（VIII)的化合物也 可与在交替糖主链上直接存在的游离0H基反应。
[0176] 类似地，在生产式（III)的化合物中，含一个或多个式（V)的团的交替糖：
[0177]
[0178] 可与以上所述的官能化试剂，例如缩水甘油基-三甲基氯化铵，也称为2, 3-环 氧基丙基三甲基氯化铵（EPTAC)，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CHTAC)，3-氯-2-羟丙 基-三乙基氯化铵，3-氯-2-羟丙基-烷基-二甲基氯化铵反应，其中在这一上下文中，烷 基代表具有2_20个碳原子的烷基，优选十>烷基，挪油烷基或硬脂基。
[0179] 在这一情况下，官能化试剂与在式（V)的基团中存在的末端0H基反应。这一转化 不需要完全。在不完全转化的情况下，结果是用还包括式（V)的基团的季铵基官能化的交 替糖。可通过试剂体积和反应条件来设定转化程度。另外，在这一情况下，官能化试剂也可 与在交替糖主链上直接存在的游离0H基反应。
[0180] 在该方法的第二变通方案中，含式（I)结构的已经用氮基官能化的交替糖：
[0181]
[0182] 其中&，1?2和1?3如以上规定的定义，
[0183] 或者含式（III)结构的已经用氮基官能化的交替糖
[0184]
[0185] 其中&，R2,馬和K4如以上规足的足乂，
[0186] 与优选具有式（IX)的环氧基化合物或多种环氧基化合物反应。
[0187]
[0188] 结果是含式（I)或（III)的结构以及还包括上式（V)的基团的氮-官能化的交替 糖。
[0189] 使用各种反应步骤顺序的额外的方法变通方案是可能的。
[0190] 根据所需的结果，选择在该方法中使用的物质的摩尔比。特别地，交替糖单体（脱 水葡萄糖）和含有氮基的官能化试剂的摩尔比与所需的取代度相协调。
[0191] 例如，可使用下述摩尔比：
[0192] 1 :0. 01-1:5,优选1 :0. 1-1 :2的交替糖单体（脱水葡萄糖）：含有氮基的官能化 试剂之比。
[0193] 可选择交替糖单体（脱水葡萄糖）：来自碱性组分的氢氧根离子之比，这从羧甲基 纤维素的生产中已经看出。例举范围为1 :〇. 1-1 :2。
[0194] 液体反应介质可以是含水反应介质。
[0195] 在另一特别的工艺变通方案中，液体反应介质专有地或主要包括醇。这一变通方 案尤其实现了下述优势：
[0196] 与其中使用纯粹含水碱性反应介质的体系相比，实现了较高的取代度和试剂产 率。因此，获得DS>0.1，优选>0.15。可限制所要求的官能化试剂的用量。换句话说，为了 实现相对高的DS值，需要相对很少的官能化试剂。
[0197] 在这一工艺变通方案中，交替糖单体（脱水葡萄糖）：官能化试剂之比优选为1: 0? 01-1 :4,优选 1 :0? 1-1 :1。
[0198] 若对于金属络合来说，使用官能化的交替糖，则高DS是有利的。例如，可实现DS 值>0. 1，优选大于或等于0.2。
[0199] 若液体反应介质主要包括醇，则这意味着体积百分比>50vol. %，更优选 >60vol. %，或>70vol. %，或>80vol. %，最优选>90vol. %。作为额外的液体组分，可存在 一部分水，例如尤其若添加含水碱作为以下所述的碱性组分。特别地，该反应介质是具有以 上提及的vol. %醇的醇-水混合物。
[0200] 在一个实施方案中，醇选自甲醇，乙醇，丙醇，异丙醇，丁醇或异丁醇，或其任何组 合。
[0201] 在这一方法中，官能化的交替糖可以被交联，或者交替糖可首先被交联，然后被官 能化，但第一种方法是优选的。因此，在一个实施方案中，该方法包括交联步骤。
[0202] 交联可以是化学交联，例如使用下述交联剂：
[0203]-低分子醛，酮和氧化剂，例如甲醛，乙二醛，丙酮酸或戊二醛，
[0204] _有机多元酸酰氯及其衍生物，例如琥珀酸，戊二酸，柠檬酸，己二酸，苹果酸，丙二 酸或酒石酸，
[0205]-无机交联剂，例如无机多元酸，碱金属次氯酸盐（包括在碱性环境内的Cl2)，碳 酰氯，三氯氧化磷，多聚磷酸盐，碱金属三偏磷酸盐，或多官能硅烷，
[0206] _环氧基化合物，它们的衍生物，和反应性低聚物和聚合物，例如表氯醇，表氯醇衍 生物，例如单官能和多官能缩水甘油基醚，环氧卤化物（epoxihalide)，取代环氧化物，聚环 氧化物，脂族二卤化物，取代聚乙二醇类，例如二氯化二甘醇（diglycoldichloride)，
[0207]-可例如通过自由基连接或者聚合双键，从而进一步反应，形成交联位点的接枝 剂。一些实例是丙烯酸化合物，取代丙烯酸酯类，含有乙烯基的化合物，醛酰胺缩合物。
[0208] 在另一变通方案中，例如通过下述方法，物理地发生交联：
[0209] _热方法（无水），其中包括熔融
[0210] _水热法（热/湿气处理）
[0211] -配混
[0212] -冷冻/解冻法
[0213] 在进一步的工艺步骤中，阴离子基团可作为官能团插入到用氮基官能化的交联或 非-交联的交替糖内，由此生产两性官能化交替糖。优选的阴离子基团是磷酸根，膦酸根， 硫酸根，磺酸根或羧基。阴离子基团和氮基的摩尔比可以是1:1或约1: 1，或它可以与其不 同。引入这种基团的试剂是已知的，例如根据用阴离子基团改性淀粉。一个实例是氯乙酸 以供引入羧基。
[0214]在另一方面中，本发明涉及一种组合物，尤其化妆品组合物，药物组合物，创伤 保护剂，超声凝胶，涂布剂，清洁或洗涤添加剂，用于纺织品纤维的施胶剂，单质体产生 剂（simplexcreator)，粘结剂，纸张处理或制造剂，水处理剂，钻探流体，食品，食品添加 剂，吸附剂，杀生物剂，包封剂，耕地组合物，络合剂，乳化剂，表面活性剂，粘度调节剂，粘 结剂，粘合剂，保护胶体，分散剂，离子交换剂，水软化剂，凝结剂，干燥添加剂，抗-冷凝(anti-condensation)添加剂或钻探添加剂，其包括以上所述的官能化交替糖多糖。另外， 本发明涉及该官能化交替糖多糖在这一组合物中或者用于制造这一组合物的用途。本发明 还包括该官能化交替糖多糖作为主要组分或唯一物质在以上提及的应用中的用途。
[0215] 术语干燥添加剂和抗_冷凝添加剂是指添加官能化交替糖多糖到作为额外组分 的干燥剂或抗-冷凝剂中。在这一混合物中，官能化交替糖多糖可尤其充当粘度调节剂，例 如用于增稠干燥剂，所述干燥剂吸收水。
[0216] 优选地，本发明的食品（foodstuffs)，本文中还描述为"食品（foods)"是含有本 发明的官能化交替糖多糖和被人们吸收以供营养的（至少）一种物质的组合物。人们吸 收以提供营养的物质包括纤维，矿物，水，碳水化合物，蛋白质，脂肪，微生物，植 物次生材料 (secondary plant material)，微量元素，芳香物质（aromas)，调味剂和/或食品添加剂。
[0217] 本发明的化妆品组合物应当优选是含有本发明的官能化交替糖多糖和在INCI命 名法（INCI :化妆品成分国际名称）下列出的一种或多种成分的组合物。在INC0命名法中 的成分尤其公布在''International Cosmetic Ingredient Dictionary and Handbook(国 际化妆品成分字典和手册），"第11版，2006年1月，出版商：CTFA，ISBN:1882621360中。 该化妆品组合物尤其涉及生产类似霜，凝胶，皂类和膏剂，液体清洁剂和护理产品，泡沫稳 定剂和卫生产品中的吸收剂用增稠剂。
[0218] 本发明的药物组合物优选是含有本发明的官能化交替糖多糖和在液体，凝胶，膏 剂，薄膜，片剂或延迟释放体系中（至少）一种药学上有效物质的组合物。
[0219] 在药物组合物中官能化交替糖的一种特殊应用是它用作一种或多种治疗活性成 分的包封剂。
[0220] 在药物组合物中，官能化的交替糖也可以治疗活性成分形式存在。
[0221] 作为包封剂，官能化的交替糖通常可用于包封其他物质或活性材料，尤其活细胞。
[0222] 特别地，本发明的官能化交替糖可通过在相对低浓度下提供粘度和形成凝胶，适 合于在要求一定增稠性能的食品/食品组合物中使用。因此，它们在制造和制备方法中（例 如，在乳制品，烘烤物品，饮料，甜点，果酱，沙司，布丁，香肠产品，糖果，部分和完全制备的 食品等中）可用作粘度调节剂或胶凝剂。由于本发明的官能化交替糖证明很少或者没有浊 度，因此，它们尤其适合于在应当或必须看起来清澈的食品中使用。本发明的官能化交替糖 的稳定效果和/或乳化活性使得它们特别适合于在以亲脂（例如脂肪）以及亲水组分为特 征的食品中使用。
[0223] 对于化妆品和药物组合物来说，本发明的官能化交替糖的粘度赋予性能，以及它 们的乳化-稳定和/或乳化性能是尤其重要的。因此，它们可在酊剂，霜，洗剂，药膏，防晒 霜，化妆品，牙膏，身体和头发护理产品等中使用。由于本发明的官能化交替糖可形成各种 凝胶，因此它们还尤其非常适合于制造水凝胶。对于药物组合物来说，本发明的官能化交替 糖多糖可例如在片剂中用作崩解剂。
[0224] 在又一方面中，本发明还涉及以上所述的官能化交替糖在化妆品组合物，药物组 合物，创伤保护剂，超声凝胶，涂布剂，清洁剂或洗涤剂添加剂，造纸或纸张处理剂，水处理 剂，钻探流体，食品，食品添加剂，杀生物剂，包封剂，耕地组合物，络合剂，乳化剂，表面活性 剂，粘度调节剂，粘结剂，粘合剂，保护胶体，分散剂，离子交换剂，水软化剂，凝结剂，干燥添 加剂，抗-冷凝添加剂，用于纺织品纤维的施胶剂，单质体产生剂或钻探添加剂中的用途。
[0225] 在这些应用中，官能化的交替糖可单独或结合其他组分使用。例如，官能化交替糖 本身可用作创伤保护剂，食品添加剂，涂布剂，造纸或纸张处理剂，水处理剂，杀生物剂，包 封剂，络合剂，乳化剂，表面活性剂，粘度调节剂，粘结剂，粘合剂，保护胶体，分散剂，离子交 换剂，水软化剂，凝结剂，干燥添加剂，抗-冷凝添加剂，用于纺织品纤维的施胶剂，单质体 产生剂或钻探添加剂。
[0226] 使用下述实施例，描述本发明。
[0227] A)【附图说明】
[0228] 图1示出了与相应的非-官能化交替糖前体相比，用季铵基官能化且特征在于各 种DS值的交替糖多糖的摩尔质量分布。
[0229] 图2示出了在水溶液中，与相应的非-官能化交替糖前体相比，用季铵基官能化的 交替糖多糖的流动行为。
[0230] 图3示出了为了测定溶液状态，与非-官能化交替糖相比，在水溶液中用季铵基官 能化的交替糖多糖的频率扫描随动态流变学的变化。
[0231] 图4示出了采用纸浆，在吸附之前和计算阳离子交替糖的吸附量之后的色谱图。
[0232] B)通用方法
[0233] L生产交替糖
[0234] 可使用酶交替糖蔗糖酶，生产交替糖。可使用本领域技术人员已知的工序，按照各 种方式生产交替糖鹿糖酶。使用来自肠系膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides)物 种的细菌菌株，生产交替糖蔗糖酶和交替糖尤其描述于Reamakers等人的（1997, J. Chem. Tech.Biotechnol.69,470-478)和TO 2006088884(尤其参见实施例1)中。
[0235] 然而，使用肠系膜明串珠菌生产细菌菌株以供生产酶交替糖蔗糖酶的方法的缺点 是，这些菌株还产生其他蔗糖酶，尤其葡聚糖蔗糖酶。迄今为止，不可能分离这些其他蔗糖 酶与交替糖蔗糖酶。因此，它们是各种酶的混合物。使用这类酶混合物生产的交替糖因此 除了含有交替糖以外，还含有小量葡聚糖。为了生产纯的交替糖，因此优选使用重组有机物 来生产交替糖蔗糖酶的方法。
[0236] 使用重组有机物来生产交替糖蔗糖酶，和使用按照这一方式生产的酶来生产交替 糖的方法尤其描述于W0 200047727, US 2003229923 (尤其参见实施例2, 5和8)和Joucla 等人（2006, FEBS Letters580, 763-768)中。
[0237] 2.用季铵基的官能化
[0238] 2. 1说明1
[0239] 化学品：
[0240] -4M的NaOH
[0241] -2,3-环氧基丙基-三甲基氯化铵（丨(51^1>@151)作为具有90%(^1^[email protected] 含量的水溶液
[0242] -1M的HC1
[0243] -乙醇
[0244] 工序
[0245]-在Parr反应器内放置300g交替糖水溶液（10% )
[0246]-添加4. 62ml的4MNaOH，并采用涡轮混合器混合
[0247]-密闭反应器并在搅拌（150U/min)的同时加热到40°C
[0248]-在40°C下24小时的反应时间
[0249]-在搅拌的同时冷却到室温
[0250]-用1M的HC1中和
[0251]-用醋酸纤维素膜，1KD透析
[0252]-用乙醇洗涤
[0253]-真空干燥
[0254]结果：DS0? 05
[0255] 2. 2 说明 2
[0256] 化学品：
[0257] -4M的NaOH
[0258] -2, 3-环氧基丙基-三甲基氯化铵（QUab? 151)作为具有90%Quab? 151 含量的水溶液
[0259] -1M的HC1
[0260] -乙醇
[0261]工序：
[0262]-在Parr反应器内放置268. 5g的H20
[0263]-使用Ultraturrax(叶片转子），在30. 0g交替糖（atro)中搅拌
[0264]-添加 4. 62ml的 4MNaOH，并米用Ultraturrax混合
[0265]-添加 13. 79ml的Quab151，并米用Ultraturrax混合
[0266] _密闭反应器并在搅拌的同时加热到70°C
[0267]-在70°C下4小时的搅拌时间
[0268]-在搅拌的同时冷却到室温
[0269]-用1M的HC1中和
[0270]-用醋酸纤维素膜，1KD透析
[0271]-用乙醇洗涤
[0272]-真空干燥
[0273]结果：DS0? 09
[0274] 3?测定取代度（DS)
[0275] 通过元素分析，简称CHNS(N)，测定用季铵基官能化的程度。使用自动元素分析， 测定氮含量，所述自动元素分析具有获自ThermoFinnigan的带MAS200R自动取样器的 FlashEA1112ElementaryAnalyzerSeriesCHNS/0。该方法的检测极限为 0.01%氮。使 用下式，计算DS值：
[0276]DS= 162X%N/(100XMN-AMX%N)
[0277] %N_氮含量
[0278]MN_氮的摩尔质量
[0279]AM-取代基的摩尔质量-来自取代的氢氧根的质子的摩尔质量
[0280] 4.使用GPC-MALLS，测定摩尔质量分布
[0281] 装置：获自Waters的Alliance 2695分离模件，获自Waters的DRI检测仪2414， 获自Wyatt Technology Inc.，Santa Barbara, USA的MALLS Dawn-HELEOS检测仪，波长入 =658nm和K5流通池
[0282]柱子：SUPREMA凝胶柱装置（PSS Mainz)
[0283] Pre Column
[0284]具有 108-106的柱子S30000
[0285] 具有 2 ? 106-5 ? 104的柱子S1000
[0286]具有l〇5-l〇3的柱子S100
[0287]洗脱：0? 5m的NaN03
[0288]温度：3(TC
[0289] 溶液：将该样品溶解在0. 2%水溶液中在室温下24小时和在95°C下1小时，并使 用5 ym膜滤器过滤
[0290]分析：Astra Software 5. 3. 4. 14
[0291] 5.流变学表征
[0292]流变仪：
[0293] 所使用的流变仪是获自Malvern的Kinexus。该装置具有下述规格：
[0294] 测量体系，板-板，锥-板，共轴圆柱，双间隙
[0295] 从 0? 05uNm到 200mNm的扭矩范围；扭矩分辨率（torqueresolution) 0?InNm
[0296]频率范围：1yHz_150Hz
[0297] 温度范围：-40至200°C;分辨率0? 01°C
[0298] 生产溶液：
[0299] 在室温下，在去离子水中，在各浓度的用量比下，搅拌羧甲基交替糖的水溶液60 分钟。
[0300] 测量流动行为
[0301] 在生产溶液之后，直接在锥-板测量体系中，测量粘度，与剪切速率无关。
[0302] 动态流变学
[0303] 使用动态流变学，通过测量依赖于频率或变形的储能模量（G')和损耗模量 (G")和/或弹性与粘稠比例，测量溶液或分散液，凝胶或固体（solidbody)的结构。使 用这一方法，测量依赖于频率的G'和G"，并基于测量数据的结果，评价与未取代的交替 糖相比，在各浓度下，官能化交替糖在水中的结构。所选择的频率范围为0. 1-lOHz。
[0304] 流变性能的测量
[0305] 测量体系：锥-板测量体系
[0306] 水溶液的浓度：3_10%
[0307]温度：25°C
[0308] 流变学表征方法如下所述：
[0309]-在1至lOOs4的剪切速率范围内的流动行为
[0310] -1至10Hz的 频率扫描。
[0311] 6.采用纸浆，测定阳离子交替糖的吸收行为
[0312] 如下所述，在DS值为0.09的用季铵基官能化的交替糖多糖（阳离子交替糖）的 水溶液中处理纸浆：
[0313]-将具有阳离子交替糖的0. 5 %储液置于0. 01M的NaCl内
[0314] _纸浆用手撕成小片，并以在0.OlNaCl内1%的浓度形式预浸泡1小时（+0. 02% 的NaN3)
[0315] _接下来，通过计量相应体积的交替糖储液（相对于悬浮液中的纸衆含量，1%或 2%的阳离子交替糖），添加各用量的阳离子交替糖
[0316]-吸收时间为1小时。在这一时间期间，在摇动装置中，在300rpm下移动悬浮液。
[0317]-在吸收之后，用筛子分离出纸浆，并使用凝胶渗透色谱法（GPC)，分析滤液。
[0318] _以相同的方式，分离另一空白溶液，并在没有添加纸浆的情况下，使用GPC分析， 以便测定起始浓度（c0)。
[0319] 根据下述方程式，测定所吸收的交替糖体积：
[0320] r=[dF)]7 m
[0321]r[mg/g]所吸收的交替糖量/g纸衆
[0322]C〇[μg/ml]起始交替糖浓度
[0323]CE[μg/ml]平衡浓度
[0324] m[g] 纸楽?质量
[0325]V[l] 吸附溶液的体积
[0326]C)实施例
[0327] 1.用季铵基的官能化
[0328] 下表1示出了官能化的结果。示出了合成产品以及关于它们生产的最重要的信 息。
[0329] 改变交替糖单体（脱水葡萄糖单元，AGE):试剂（R=官能化试剂）：烷基化试剂 Na〇H的摩尔比，以及反应条件，亦即温度和反应时间。交替糖装置的说明包括所得DS值。因 此，说明"Alt-cat-DS-0. 02"是指用季铵基阳离子改性的交替糖多糖，且DS= 0. 02。该试 剂是获自QuabChemicals的Quab151，一种缩水甘油基-三甲基氯化按（www.quab.com)。
[0330]表1 :
[0331] L1N丄A 丨w ZU/Z丄JM
[0332] 2.生产水溶液
[0333] 在室温下和在95°C下，使用阳离子改性的交替糖，生产1%水溶液。该溶液是均 相的且显示出几乎没有任何沉降，和它们在透明度方面不同。与起始样品相比，用分光光 度法，在650nm的波长下，测量透明度的差别。下表提供测量数据的综述。例外的是样品 Alt-CM-DS-0. 06,它被视为孤立点（outlier)，透明度因取代显著增加。
[0334] 表2 :阳离子交替糖多糖在溶液中的透明度
[0335]
[0336] 3?分子表征
[0337] 图1示出了各种阳离子交替糖的摩尔质量分布。
[0338] 4.流变学特征
[0339]用季铵基官能化的阳离子交替糖的特征在于使用动态流变学，相对于溶液结构， 依赖于剪切速率的流动行为。
[0340]引入季铵基导致形成这种强（strong)粘度的交替糖衍生物，它不再可能测量 10%的水溶液，和该浓度必须降低到3%。粘度比10%的交替糖溶液高若干倍（图2)。还 测量G'值（储能模量）和G"值（损耗模量）。G'(储能模量）和G"(损耗模量）表 明几乎没有任何依赖于频率。储能模量表明比损耗模量高大得多的数值（图3)，这是凝胶 状态的证据。具有高摩尔质量的阳离子交替糖醚证明了水凝胶形成的特征，这在相对低的 取代度下是令人惊奇的。该凝胶不是颗粒凝胶，但由搭接（overlapping)的大分子形成。
[0341] 5.采用纸浆，阳离子交替糖的吸收行为
[0342] 图4示出了在纸浆上，在吸收之前，和在计算阳离子交替糖的吸收体积之后的色 谱图。结果是所使用的阳离子交替糖的体积与所吸收的阳离子交替糖完全相同。阳离子交 替糖完全被整合到纸浆内，如图4所示。
[0343] 6.纺丝实验
[0344] 以下是采用10%和12. 5%的交替糖水溶液，形成长丝的研宄结果。
[0345] 将该溶液挤压通过喷嘴到含有变性乙醇的凝固浴内。在0°C，室温和70°C下研宄 凝固能力。当它们从喷嘴中出来时，交替糖溶液没有形成线（string)，而是液滴，所述液滴 在凝固浴内在所研宄的每一温度下形成微细的白色沉淀。
[0346] 在进一步的实验中，挤出浓交替糖溶液。在该方法中，它首先形成旨在直接进入凝 固浴内的无色的线。该线变白，因为脱水且崩解成小颗粒。该线不具有任何机械稳定性。凝 固介质的温度对线的稳定性不具有任何显著影响。
[0347] 不可能采用交替糖生成纤维状结构。
【主权项】
1. 一种官能化的交替糖多糖，它包括可被质子化的氮基或者永久带正电荷的氮基作为 官能团，其中所述氮基借助醚桥键合到交替糖多糖上。2. 权利要求1的官能化的交替糖多糖，其中氮基选自伯胺基，仲胺基，叔胺基，季胺基， 或亚氨基氨基甲酸酯基。3. 权利要求1或2的官能化的交替糖多糖，它包括式（I)的结构：其中 R1是可包括一个或多个杂原子的具有1-约100个碳原子的烃基， RJPR 3各自是氢或可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳原子的烃基，其中R2和R3可以相同或不同， 或者馬和R3可与它们键合到其上的氮一起形成4-8元的杂环环，其中所述环可与一个 或多个额外的异环或杂环环缩合，其中氮可通过双键键合到民或R 3基之一上，和然后带有 正电荷， 其中在式（I)中的氮被任选地质子化，和 其中在多个-R1NR2R3基中残基R p馬和R 3可彼此独立地选择。4. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它包括式（II)的结构：其中馬和R 3如权利要求2中规定的所定义， η是1-约30的整数， 1?5和R 6选自H或具有1-约6个碳原子的烃基，其中在-(CHR 5-CHR60)-单元内1?5和R 6可具有相同或不同的含义，和在-(CHR5-CHR6O)-单元内的每一馬和R 6可独立地选自在另一 个-(CHR5-CHR6-O)-单元内的每一 RjP R 6， R7是可包括一个或多个杂原子的具有1-约10个碳原子的烃基， 其中在多个_[CHR5-CHR6-〇]nR7NR 2R3基团中可彼此独立地选择数值η和残基R 2, R3, R5, R6和R 7,和 其中在式（Π )中的氮可任选地质子化。5. 权利要求1或2的官能化的交替糖多糖，它包括式（III)的结构： 其中R1是可包括一个或多个杂原子的具有1-约100个碳原子的烃基， R2,馬和R 4各自是可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳原子的烃基，其中R 2， 馬和R4可以相同或不同， 其中可在多个-R1N+R2R3R4基团中彼此独立地选择残基R p R2,馬和R 4， 和f是阴离子。6. 权利要求1，2或5的官能化的交替糖多糖，它包括式（IV)的结构：其中 η是1-约30的整数， R2,馬和R 4如权利要求4中规定的定义， 1?5和R 6选自H或具有1-约6个碳原子的烃基，其中在-(CHR 5-CHR60)-单元内1?5和R 6可以具有相同或不同的含义，和在-(CHR5-CHR6O)-单元内的每一 RjP R 6可独立地选自另一 个-(CHR5-CHR6-O)-单元内的每一 RjP R 6， R7是可包括一个或多个杂原子的具有1-约10个碳原子的烃基， 和其中在多个-[CHR5-CHR6-〇]nR7N+R 2R3R4基团内，可彼此独立地选择数值η和残基R 2， R3, R4, R5, R6和 R 7， 和f是阴离子。7. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它还包括一个或多个式（V)的基团：其中式（V)的基团借助醚桥键合到交替糖多糖上， η是1-约30的整数， 1?5和R 6选自H或具有1-约6个碳原子的烃基，其中在-(CHR 5-CHR60)-单元内1?5和R 6可以具有相同或不同的含义，和在-(CHR5-CHR6O)-单元内的每一 RjP R 6可独立地选自另一 个-(CHR5-CHR6O)-单元内的每一 RjP R 6。8. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它的平均摩尔重量Mw范围为从大于 3, 000g/mol 到 60, 000, 000g/mol〇9. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，其中在交替糖中官能化羟基的平均值 为0.02-3/脱水葡萄糖单元。10. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它被交联。11. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它还包括阴离子基团。12. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它是水溶性的。13. 前述权利要求任一项的官能化的交替糖多糖，它未结构化，和尤其不是微原纤维性 的。14. 用可被质子化的氮基或者永久带正电荷的氮基将交替糖多糖官能化的方法，其中 在添加碱性组分的情况下，交替糖在液体反应介质中与含这种氮基的官能化试剂反应。15. 权利要求14的方法，其中液体反应介质专有地或主要包括醇。16. -种组合物，尤其化妆品组合物，药物组合物，创伤保护剂，超声凝胶，涂布剂，清洁 或洗涤添加剂，用于纺织品纤维的施胶剂，单质体产生剂，纸张处理或制造剂，水处理剂，钻 探流体，食品，食品添加剂，吸附剂，杀生物剂，包封剂，耕地组合物，络合剂，乳化剂，表面活 性剂，粘度调节剂，粘结剂，粘合剂，保护胶体，分散剂，离子交换剂，水软化剂，凝结剂，干燥 添加剂，抗-冷凝添加剂或钻探添加剂，它包括权利要求1-13任何一项描述的官能化交替 糖多糖或者由其组成。17. 权利要求1-13任何一项的官能化交替糖多糖作为唯一组分或者与额外的组分一 起在化妆品组合物，药物组合物，创伤保护剂，超声凝胶，涂布剂，清洁或洗涤添加剂，粘结 剂，纸张处理或制造剂，水处理剂，钻探流体，食品，食品添加剂，杀生物剂，包封剂，耕地组 合物，络合剂，乳化剂，表面活性剂，粘度调节剂，粘结剂，粘合剂，保护胶体，分散剂，离子交 换剂，水软化剂，凝结剂，干燥添加剂，抗-冷凝添加剂，用于纺织品纤维的施胶剂，单质体 产生剂，或钻探添加剂中的用途。
【专利摘要】含可被质子化的氮基或永久带正电荷的氮基作为官能团的官能化交替糖多糖，且可例如用下式描述：其中R1是可包括一个或多个杂原子的具有1-约100个碳原子的烃基，R2和R3各自是氢或可包括一个或多个杂原子的具有1-约20个碳原子的烃基，其中R2和R3可以相同或不同，或者R2和R3与它们键合到其上的氮一起形成4-8元的杂环，其中所述环可与一个或多个额外的异环或杂环环缩合，其中氮可通过双键键合到R2或R3基之一上，然后带有正电荷，其中在式(I)中的氮被任选地质子化，和其中在多个-R1NR2R3基中残基R1，R2和R3可彼此独立地选择。
【IPC分类】D21H17/24, C08B37/00
【公开号】CN104903354
【申请号】CN201380044031
【发明人】V·兰德舒特泽, S·拉多斯塔, W·沃维格
【申请人】禾大国际股份公开有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年8月23日
【公告号】EP2700657A1, EP2888295A1, US20150203598, WO2014029871A1
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