ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СИНТЕЗА И СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИАЛЬДЕГИДОВ ХИТОЗАНА
Аннотация
Приводятся экспериментальные данные о закономерностях синтеза и сравнительных физико-химических характеристиках диальдегидов хитозана. Предварительной целью проведенного исследования было выявление оптимальных условий реакции периодатного окисления хитозана. Для этого модификацию полисахарида проводили при различных значениях концентрации окислителя, времени реакции, температуры и рН среды. В исследованиях установлено, что степень окисления производных хитозана зависит от условий реакции и может варьироваться в широких пределах. Изучением молекулярно-массовых характеристик диальдегидов хитозана доказано, что в процессе окисления протекает деструкция макромолекул хитозана. При этом с увеличением содержания альдегидных групп происходит снижение средней молекулярной массы хитозана от 23,0 до 6,4 кДа. Представлены результаты по содержанию аминного азота и дзета-потенциала окисленных производных хитозана. В этом случае повышение количество альдегидных групп в диальдегидах хитозана приводило к снижению аминного азота и смещению величины дзета потенциала из положительной в отрицательную область. Значительная разница обнаружена в распределениях частиц хитозана и образцов диальдегида хитозана по гидродинамическим размерам. В отличие от исходного хитозана, гидродинамический диаметр частиц диальдегида хитозана оказался намного меньше и характеризовался би- и полимодальным состоянием. Методами ИК-, УФ-спектроскопии обосновано присутствие альдегидных групп в составе окисленного хитозана. В ИК спектре диальдегида хитозана с предельной степенью окисления обнаружено характерное поглощение, относящееся к альдегидным группам. С повышением количественного содержания окисленных элементарных звеньев в составе хитозана наблюдалось возрастание интенсивности поглощения при λмакс=310-328 нм в УФ-области спектров. Анализ рентгенограмм показал, что введение альдегидных групп в макромолекулы хитозана приводит к снижению или исчезновению кристаллических участков, и способствует протеканию аморфизации продуктов реакции.
Для цитирования:
Ахмедов О.Р., Абдурахманов Ж.А., Шомуротов Ш.А., Тураев А.С. Исследование закономерностей синтеза и сравнительные физико-химические характеристики диальдегидов хитозана. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 5. С. 128-136. DOI: 10.6060/ivkkt.20256805.7089.
Литература
Ligu J., Willför S., Xu Ch. A review of bioactive plant polysaccharides: Biological activities, functionalization, and biomedical applications. Bioact. Carbohydr. Diet. Fi-bre. 2015. V. 5. N 1. P. 31-61. DOI: 10.1016/j.bcdf.2014.12.001.
Yan L., Zhang. L.M. Chemical structural and chain conformational characterization of some bioactive polysac-charides isolated from natural sources. Carbohydr. Polym. 2009. V. 76. P. 349-361. DOI: 10.1016/j.carbpol.2008.12.015.
Filatova A.V., Dzhurabaev J.T., Azimova L.B., Turaev A.S. Technology of separation of polysaccharides from the shells of the fruits of chestnut horse (Aesculus hippo-castanum L.) and the study of its chemical composition. ChemChemTech [Izv.Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 7. P. 88-93 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226507.6605.
Azimova L.B., Filatova A.V., Turaev A.S., Djurabaev D.T. Isolation and study of the polysaccharide complex isolated from Aesculus hippocastanum L. Khimiya Ras-titel'nogo Syr'ya. 2021. N 3. P. 115-122 (in Russian). DOI: 10.14258/jcprm.2021039173.
Ailincai D., Rosca I., Ursu L., Dascalu A. Chitosan oli-gomers - synthesis, characterization and properties. Cellul. Chem. Technol. 2022. V. 56. P. 767-776. DOI: 10.35812/ CelluloseChemTechnol.2022.56.68.
Luo H., Xiong G., Hu D., Ren K., Yao F., Zhu Y., Gao C., Wan Y. Characterization of TEMPO-oxidized bacteri-al cellulose scaffolds for tissue engineering applications. Mater. Chem. Phys. 2013. V. 143. N 1. P. 373-379. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2013.09.012.
Akhmedov O.R., Shomurotov S.A., Turaev A.S., Sidarenka A.V. Dependence of Antimicrobial Effects of Guanidine-containing Pectin Derivatives from Some Structural Characteristics. Rаz. Registr. Lek. Sredstv. 2022. V. 11. N 2. P. 38-45 (in Russian). DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-2-38-45.
Akhmedov O.R, Shomurotov Sh.A., Turaev A.S. Features of Synthesis and Antimicrobial Properties of Guani-dine-Containing Carboxymethylcellulose Derivatives. Russ. J. Bioorg. Chem. 2022. V. 48. N 7. P. 1379-1386. DOI: 10.1134/S1068162022070020.
Zhang L., Wang R., Liu R., Du X., Meng R., Liu L., Yao J. Rapid capture and visual detection of copper ions in aqueous solutions and biofluids using a novel cellu-lose-Schiff base. Cellulose. 2018. V.25. P. 6947-6961. DOI:10.1007/s10570-018-2083-x.
Peng X., Liu P., Pang B., Yao Y., Wang J., Zhang K. Facile fabrication of pH-responsive nanoparticles from cellulose derivatives via Schiff base formation for controlled release. Carbohydr. Polym. 2019. V. 216. P. 113-118. DOI: 10.1016/j.carbpol.2019.04.029.
Chursin V.I., Borisov A.A. Protein structuring by nanosized dialdehyde derivatives of maltodextrin. Chem-ChemTech [Izv.Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 2. P. 88-95 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226502.6477.
Kristiansen K.A., Potthast A., Christensen B.E. Perio-date oxidation of polysaccharides for modification of chemical and physical properties. Carbohydr. Res. 2010. V. 345. N 10. P. 1264-1271. DOI: 10.1016/j.carres.2010.02.011.
Zhang H., Liu P., Musa S.M., Mai C., Zhang K. Perio-date oxidation of polysaccharides for modification of chemical and physical properties. ACS Sustain. Chem. Eng. 2019. V. 7. N 12. P. 10452-10459. DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b00801.
Zuo Y., Liu W., Xiao J., Zhao X., Zhu Y., Wu Y. Preparation and characterization of dialdehyde starch by one-step acid hydrolysis and oxidation. Int. J. Biol. Macromol. 2017. V. 103. P. 1257-1264. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2017.05.188.
Dyatlov V.A., Kruppa I.S., Mamaeva S.A., Kutergina I.Yu., Gumnikova V.I., Grebeneva T.A., Kireev V.V. Preparation and characterization of dialdehyde starch by one-step acid hydrolysis and oxidation. Chem. Nat. Compd. 2014. V. 50. P. 973-977. DOI: 10.1007/s10600-014-1139-x.
Gupta B., Tummalapalli M., Deopura B.L., Alam M.S. Functionalization of pectin by periodate oxidation. Car-bohydr. Polym. 2013. V. 98. N 1. P. 1160-1165. DOI: 10.1016/j.carbpol.2013.06.069.
Balakrishnan B., Lesieur S., Labarre D., Jayakrishnan A. Periodate oxidation of sodium alginate in water and in ethanol–water mixture: a comparative study. Carbohydr. Res. 2005. V. 340. N 7. P. 1425-1429. DOI: 10.1016/j.carres.2005.02.028.
Chen J., Yang J., Wang L., Zhang X., Heng B.C., Wang D.A., Ge Z. Modified hyaluronic acid hydrogels with chemical groups that facilitate adhesion to host tissues enhance cartilage regeneration. Bioact. Mater. 2020. V. 6. N 6. P. 1689-1698. DOI: 10.1016/j.bioactmat.2020.11.020.
Wegrzynowska-Drzymalska K., Grebicka P., Mlynar-czyk D.T., Chelminiak-Dudkiewicz D., Kaczmarek H., Goslinski T., Ziegler-Borowska M. Crosslinking of Chitosan with Dialdehyde Chitosan as a New Approach for Biomedical Applications. Mater. 2020. V. 13. N 15. P. 3413. DOI:10.3390/ma13153413.
Chen S., Aladejana J.T., Li X., Bai M., Shi S.Q., Kang H, Cao J., Li J. A strong, antimildew, and fully bio-based adhesive fabricated by soybean meal and dialde-hyde chitosan. Ind. Crops Prod. 2023. V. 194. P. 116277. DOI: 10.1016/j.indcrop.2023.116277.
Wu M., Lv W., Wang F., Long Z., Chen J., Dong C. Preparation of dialdehyde chitosan/crosslinked amino starch and its effect on paper strength. Cellulose Chem. Technol. 2018. V. 52. N 1-2. P. 43-49.
Keshk S.M.A.S., Ramadan A.M., Al-Sehemi A.G., Irfan A., Bondock S. An unexpected reactivity during periodate oxidation of chitosan and the affinity of its 2, 3-di-aldehyde toward sulfa drugs. Carbohydr. Polym. 2017. V. 175. P. 565-574. DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.08.027.
Tunik T.V., Nemchenko U.M., Ganenko T.V., Yurinova G.V., Dzhioev Yu. P., Sukhov B.G., Zlobin V.I., Trofimov B.A. Synthesis and Spectral Characterization of New Biodegradable Arabinogalactan Derivatives for Diagnosis and Therapy. Izv. RAN. Ser. Fizich. 2019. V. 83. P. 343-349 (in Russian). DOI: 10.3103/S1062873819030262.
Rogovina S.Z., Akopova T.A., Vikhoreva G.A. Investigation of properties of chitosan obtained by solid-phase and suspension methods. J. Appl. Polym. Sci. 1998. V. 70. N 5. P. 927-933. DOI: 10.1002/(SICI)1097-4628(19981031)70:5<927::AID-APP13>3.0.CO;2-Q.
