Efectos de los aditivos en la desacetilación de la quitina

Effects from Additives on Deacetylation of Chitin

Se llevaron a cabo reacciones de desacetilación de quitina comercial en solución acuosa de hidróxido sódico a 115°C durante 6 horas. Se evaluó el efecto de los aditivos (borohidruro sódico o antraquinona) y del burbujeo de gas inerte (nitrógeno o argón) sobre las características de las muestras desacetiladas. Los grados medios de acetilación y la viscosidad intrínseca se determinaron mediante espectroscopia 1H NMR y viscometría capilar, respectivamente. Se empleó la difracción de rayos X para evaluar los cambios en la cristalinidad y la espectroscopia de infrarrojos para controlar los cambios estructurales debidos a la desacetilación. El burbujeo de gas inerte durante la reacción de desacetilación dio lugar a muestras más cristalinas de quitosano. Las desacetilaciones realizadas sin ningún aditivo produjeron quitosanos ligeramente más desacetilados, pero muy despolimerizados. El proceso de despolimerización fue mucho menos importante cuando se añadió borohidruro sódico al medio de reacción, pero la adición de antraquinona y el burbujeo de nitrógeno, o argón, no tuvieron ningún efecto, lo que sugiere que el oxígeno no es necesario para la despolimerización.

INTRODUCCIÓN

La quitina y el quitosano son polímeros no tóxicos, biodegradables y biocompatibles producidos a partir de fuentes naturales renovables, cuyas propiedades se explotan en aplicaciones industriales y tecnológicas desde hace casi setenta años[1,2]. Ambas estructuras están formadas por unidades de 2-acetamido-2-deoxi-D-glucopiranosa y 2-amino-2-deoxi-D-glucopiranosa unidas por enlaces glucosídicos b(1®4); sin embargo, los polímeros difieren en la proporción relativa de estas unidades y en su solubilidad. En la estructura de la quitina, que es insoluble en la mayoría de los disolventes probados, predominan las unidades de 2-acetamido-2-deoxi-D-glucopiranosa, mientras que el quitosano, compuesto predominantemente por unidades de 2-amino-2-deoxi-D-glucopiranosa, es soluble en soluciones acuosas diluidas de ácidos orgánicos e inorgánicos[1-3].

El quitosano, que se encuentra de forma natural en algunos hongos, se obtiene generalmente por desacetilación de la quitina, un polisacárido abundante en la naturaleza y que forma parte de los exoesqueletos de insectos y crustáceos[1,3]. En principio, la hidrólisis de los grupos acetamida de la quitina puede realizarse en medios ácidos o alcalinos, pero la primera condición no se utiliza debido a la susceptibilidad de los enlaces glicosídicos a la hidrólisis ácida[4] . De hecho, incluso cuando se lleva a cabo en un medio alcalino, la desacetilación de la quitina rara vez es completa, ya que los quitosanos se obtienen cuando el grado de reacción alcanza alrededor del 60% (o más) y prolongar la reacción, que genera productos más completamente desacetilados, también provoca una degradación grave de las cadenas poliméricas. Por lo tanto, deben evitarse condiciones de reacción muy severas, como las utilizadas en la desacetilación de la quitina por fusión alcalina, y el uso de soluciones alcalinas concentradas, durante periodos prolongados y a altas temperaturas, cuando el objetivo es obtener quitosano de masa molar elevada[1].