Page 66 - 《精细化工》2020年 第10期

·1996· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

量仅次于纤维素的生物聚合物 [17] ，同时也是天然产 有天然的氮，将甲壳素转化制备含氮化学品引起了
物中唯一的含氮多糖。甲壳素按照糖链排列的差异 广泛关注 [24] 。以甲壳素及其单体 N-乙酰氨基葡萄糖
分为α、、 3 种类型结晶同素异形体 [18-19] 。型是 转化制备含氮化合物尚处于研究阶段，未实现工业
由两个沿反向平行通过分子内氢键牢固结合在一起 化生产，但该研究对减少环境污染、提高生物质资
的链，具有高刚性结构；型则是同向平行，没有分 源利用率、促进绿色循环经济发展具有重要意义 [25] 。
子内氢键，但存在分子间氢键，相对于型具有更少 以往甲壳素转化利用方面的综述集中于制备高
的刚性结构； 型则具有同向平行和反向平行两种结 值化产品方面，对含氮化学品制备和应用的阐述较少。
构 [20] 。中国湖泊众多，海域辽阔，存在大量渔业加 本文对甲壳素转化制备含氮化学品的研究进展进行了
工副产品，如虾蟹壳、鱿鱼骨、乌贼中都含有甲壳 综述，重点介绍了甲壳素制备 3-乙酰氨基-5-乙酰基呋
素 [21] 。此外，甲壳素还广泛存在于自然界昆虫类外 喃（3A5AF）及其他含氮化学品的研究现状和以
壳以及某些藻类、菌类等的细胞壁中，每年天然生 3A5AF 为平台化合物转化为其他化学品的最新进展，
10 [22]
成的甲壳素高达 1.010 t 。这些资源为转化制备
并对未来该领域的研究方向进行了展望，以促进甲
含氮化合物提供了丰富原料。研究人员早期主要将
壳素转化为含氮化学品的发展，推动节能、环保和可
研究重点放在以甲壳素为原料制备甲壳素基生物材
持续的方法来替代目前多种含氮化学品的生产模式。
料、壳聚糖及其衍生的各种寡糖、GlcNAc 等高附加
值产品 [23] ，但是相对于甲壳素的巨大资源，其所占 1 甲壳素转化制备多种化合物
比例较小。目前，合成含氮化学品通常需要高温和
高压的氨合成法及多种化学转化过程，具有耗能高、 以甲壳素及其寡糖、单糖为原料转化为其他化
产物收率低、副产物多等问题 [24] 。由于甲壳素中含 合物的报道很多，如图 1 所示。

图 1 甲壳素可制备的化学品 [26]
Fig. 1 Chemicals prepared from chitin [26]

这些化合物可分为两类，一类是不含氮的化合 壳素较难破坏的结构，以 GlcNAc 为原料有一定的
物（3~7），包括乙酸（4）、甲酸（5）、乙酰丙酸（6）、 优势，如易溶解、目标产物的收率较高等。GlcNAc
左旋葡萄糖酮（7）以及 5-羟甲基糠醛（3） [27] 等，这 可制备各种高附加值的含氮化合物（图 2），如
些化合物可以从其他不含氮的多糖/单糖制备得到。 3A5AF（9）、色原体Ⅰ、Ⅲ（17、18）、2-乙酰氨基
另一类是含氮的化合物（8~16），主要包括 3A5AF -3,6-脱水-2-脱氧-D-葡萄糖呋喃糖（19）、2-乙酰氨
（9）、N-乙酰基单乙醇胺（10）、吡啶（11）、吡咯 基-3,6-脱水-2-脱氧-D-甘露呋喃糖（20）等，这些化
（12）、吡嗪（13）、羟乙基-2-氨基-2-脱氧己吡喃糖 合物有较好的生物活性，可作为功能性的食品添加
苷（15）、单乙醇胺（16）等。GlcNAc（14）是一 剂 [28] ，还可制备用于治疗自身免疫性疾病、病毒感
种氨基糖，是甲壳素降解得到的单糖 [16] 。相对于甲 染和寄生虫感染的药物 [29] 。