生物聚合物淀粉在厨房烘焙、烹饪和作为面粉的组成部分是众所周知的，并且可以大量使用。这使得淀粉成为一种可持续的资源，将其转化为可生物降解的产品，以取代不可生物降解的合成聚合物。多糖的酯化反应是一种方便、有效的方法来改变淀粉的性质，并开辟新的重要应用，如生物基热塑性塑料。天然无害脂肪酸如月桂酸与淀粉在一定浓度下反应生成淀粉基热塑性塑料。

图1所示。图解文摘:在有活化剂的情况下，淀粉与月桂酸转化为可熔融的月桂酸淀粉。

活性较低的羧酸可以被简单的试剂激活，如4-甲苯磺酰氯(Tos-Cl)，N，N' -双环己基碳二亚胺/4-(1-吡啶基)吡啶(DCC/PP)， 1,1 ' -羰基二咪唑(CDI)，和氯化亚胺(ImCl)形成N，N-二甲基甲酰胺和草酰氯。所形成的反应中间体对淀粉的羟基具有不同的反应性，因此转化过程易于控制。这样，不同数量的羟基淀粉可以酯化，所谓的取代度(DS)可以改变，控制产品的熔化温度。最大DS为3，即所有羟基都被转化。

这里讨论的反应是在介质中进行的N，N-二甲基乙酰胺和LiCl在均相条件下。反应效率的研究包括反应时间和活化剂用量为3摩尔月桂酸和活化剂用量为每重复葡萄糖单位在60℃下进行3,6和16 h。产物的月桂酸DS值为0.68 ~ 2.18。在相同条件下，使用不同活化剂得到的淀粉月桂酸酯的DS大小依次为DCC/PP < CDI < Tos-Cl < ImCl。DS值影响熔点;例如，DS为0.68的月桂酸淀粉在190℃左右熔化，而DS为1.31的产品熔化温度明显较低，约为110℃，而DS较高的产品为1.59，熔化温度约为100℃。在所有制备的样品中都观察到这种趋势。然而，比较不同活化剂得到的淀粉酯，具有可比的DS值，显示不同的熔融温度。其原因可能是副反应，如链降解，与Tos-Cl明显，而DCC不产生摩尔质量的减少。测量结果表明，随着DS值的增加，降低粘度增加。

该淀粉酯的结构可以通过核磁共振光谱很好地表征。取代模式取决于活化剂。例如，Tos-Cl, DCC/PP和草酰氯/DMF促进了伯羟基上的反应，而CDI导致淀粉酯主要在2位被取代。2位取代为主的产物熔化后分解，而6- o取代产物表现出优异的热塑性行为。

托马斯·海因策，亨利·林德曼
德国耶拿弗里德里希席勒大学有机化学与大分子化学研究所多糖研究卓越中心官方manbetx手机版

出版

热塑性淀粉月桂酸酯的合成及性能研究
萨沙·布洛姆，托马斯·海因策
2019年12月1日

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