8. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước
1.3.3. Tính chất hóa học của Chitosan
Chitosan có nhóm hydroxyl sơ cấp và thứ cấp cùng với nhóm amino tự do, [30] trong phân tử Chitosan có chứa các nhóm chức –OH, nhóm -NH2 trong các mắt xích D-glucozamin có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin, vừa là amit. Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-, N, [31].
Mặt khác Chitosan là những polime mà các monome được nối với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hoá học như: axit, bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzim thuỷ phân, [32].
15
1.3.3.1. Các phản ứng của Chitosan
Các phản ứng của nhóm -OH
Dẫn xuất sunfat.
Dẫn xuất O-axyl cuả Chitosan.
Dẫn xuất O–tosyl hoá Chitosan.
Phản ứng ở vị trí N.
Phản ứng N-axetyl hoá Chitosan.
Dẫn xuất N-sunfat Chitosan.
Dẫn xuất N-glycoChitosan (N-hidroxy-etylChitosan).
Dẫn xuất acroleylen Chitosan.
Dẫn xuất acroleyl Chitosan
Phản ứng xảy ra tại vị trí O, N.
Dẫn xuất O,N – cacboxymetylChitosan.
Dẫn xuất N,O - cacboxyChitosan.
Phản ứng cắt đứt liên kết õ-(1-4) glicozit
Các nhóm Chitosan NH2 chính là các yếu tố cấu trúc quan trọng về mặt ứng dụng đa dạng của Chitosan. Chitosan không hòa tan ở các giá trị pH trung tính và kiềm, trong điều kiện axit, các nhóm amin của Chitosan bị proton hóa dẫn đến polysacarit hòa tan. Trong môi trường axit mạnh thủy phân có thể xảy ra, dẫn đến giảm độ nhớt và trọng lượng phân tử của Chitosan. Trong những năm gần đây, người ta đã chú ý nhiều đến mối tương quan giữa các tính chất hóa học của vật liệu Chitosan đối với nguồn gốc Chitosan, trọng lượng phân tử và mức độ khử acetyl (Shukla et al., 2013), chúng có ảnh hưởng quyết định đến các tính chất chức năng của Chitosan, từ khả năng hòa tan và khả năng hình thành vật liệu đến khả năng phân hủy sinh học và các thuộc tính hoạt tính sinh học đa dạng, [33].
16
Trong điều kiện pH cao Nhóm amin không bị proton hóa
1.3.3.2. Khả năng hấp phụ tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp, [34]
Trong phân tử Chitosan có chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên tử Oxi và Nito của nhóm chức còn cặp electron chưa sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức, phối trí với hầu hết các kim loại nặng và kim loại chuyển tiếp như: Hg+ , Cd+ , Zn2+, Cu2+, Ni2+, Co2+,… Tùy nhóm chức trên mạch polime mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau.
Sự tạo phức giữa Chitosan và ion kim loại xảy ra chủ yếu nhờ những nhóm amin đóng vai trò ligant. Do đó, mức độ deacetyl hóa Chitosan và nồng độ của những nhóm amin linh động có ảnh hưởng lớn đến mức độ tạo phức. Kết quả thực nghiệm cho thấy mức độ hấp phụ những ion chuyển tiếp ở pH = 7 bởi các dung dịch Chitosan có mức độ deacetyl hóa khác nhau sẽ khác nhau, được trình bày ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Mức độ hấp thu kim loại của Chitosan Chất nền
Mức độ hấp phụ kim loại z 10-3 mol.mg-1
Ni (II) Cu (II) Zn (II) Cd (II)
Chitosan [0.55] 3.5 5.3 5.5 6.5
Chitosan [0.03] 2.3 4.8 3.2 4.9
Kết quả cho thấy dung dịch Chitosan có mức độ deacetyl hóa cao ([0.55]) thì mức độ hấp phụ các kim loại sẽ cao và tùy thuộc vào từng kim loại.