Beta-D-(-)-arabinosär en viktig kiral sockermolekyl med stort användningsvärde. Det har viktiga tillämpningar inom farmaceutisk syntes, livsmedelstillsatser, uttorkningsmedel, kosmetika och andra områden. Därför finns det olika metoder för att syntetisera Beta-D-(-)-arabinos. Den här artikeln kommer huvudsakligen att introducera några av de viktigaste syntetiska metoderna.
Extraktion av Beta-D-(-)-arabinos från naturliga produkter:
Metoden att extrahera Beta-D-(-)-Arabinos från naturliga produkter är den mest direkta och kan erhålla produkter med hög renhet. Den vanligaste naturliga källan till Beta-D-(-)-arabinos är xylan, som är en disackarid som består av D-xylos och D-glukos. Beta-D-(-)-arabinos är en av de strukturella enheterna i xylan. Xylan kan hittas i växtcellväggar som lignin, tallar som växer i kalla områden, etc.
Extraktionsmetoden för Beta-D-(-)-Arabinos är densamma som för xylan. I allmänhet är syrametoden den mest använda xylanextraktionsmetoden. Ett xylanprov tillsätts först till en sur lösning, upphettas tills sockermonomererna lösgörs från aggregaten, filtreras sedan och tvättas. Efter xylanbehandling kan beta-D-(-)-arabinosen som finns i den sura lösningen separeras och renas genom neutralisering och kristallisation.
Kemisk syntes:
För närvarande finns det många effektiva kemiska metoder tillgängliga för syntes av Beta-D-(-)-arabinos. Här är några sätt:
1. Glykogenväg:
Detta är en av de vanligaste syntetiska metoderna
Steg 1: Skaffa Xylose från Xylan:
Syntesen av glykogenvägen av Beta-D-(-)-arabinos utgår från xylos. Xylos är ett socker med sex kolatomer som finns överallt i växtcellväggar och kan erhållas genom att hydrolysera xylan (vanligtvis extraherat från växter).
Xylan plus H2O → Xylos plus andra sockerarter
Xylan är en polysackarid som består av flera xylosmolekyler och är vanligtvis en färglös eller brun pulverformig substans. Hydrolysreaktionen måste katalyseras av en syra eller ett enzym, och en syrakatalysator används vanligtvis för hydrolysreaktionen. Efter hydrolys kan xylos användas för att syntetisera Beta-D-(-)-arabinos.
Steg 2: Konvertera xylos till L-arabinos:
Omvandlingen av xylos till L-arabinos är ett nyckelsteg i syntesen av Beta-D-(-)-arabinos via glykogenvägen. Denna process kräver användning av en uppsättning enzymer för att katalysera en serie reaktioner som omvandlar xylos till arabinos.
Först omvandlas xylos till D-xylosketos genom katalytisk reaktion.
Xylos plus ATP → D-xylosketos plus ADP
För det andra kommer D-xylosketos att omvandlas till L-xylosketos genom isomeriseringsreaktion.
D-xylosketulos → L-xylosketulos
Därefter utsattes reaktionen katalyserad av L-xylosglusidas för Cooper-cyklisering för att erhålla L-arabino-deoxi-hex-2-ulonat.
L-xylosketos → L-arabinuronsyra
Slutligen, under inverkan av arabinuronsyra, använd NADPH och glukosidas för att reducera arabinuronsyra till L-arabinos.
L-arabinuronsyra plus NADPH plus H plus → L-arabinos plus NADP plus
Det tredje steget: konvertera L-arabinos till Beta-D-(-)-arabinos:
Omvandlingen av L-arabinos till Beta-D-(-)-arabinos kräver en uppsättning enzymer för att katalysera reaktionen.
Först fosforyleras L-arabinos för att bilda arabinos-6-fosfat.
L-arabinos plus ATP → arabinos-6-fosfat plus ADP
Sedan omvandlar en hydrolysreaktion arabinos-6-fosfat till Beta-D-(-)-arabinos-5-fosfat (Beta-D-(-)-arabinos-5-fosfat).
Arabinos-6-fosfat plus H2O → Beta-D-(-)-arabinos-5-fosfat
Slutligen genomgår Beta-D-(-)-arabinos-5-fosfat defosforylering för att bilda Beta-D-(-)-arabinos.
Beta-D-(-)-arabinos-5-fosfat → Beta-D-(-)-arabinos plus Pi
Syntesen av glykogenvägen av Beta-D-(-)-arabinos utgår från xylos. Först erhålls xylos från xylan, sedan omvandlas xylos till L-arabinos och slutligen omvandlas L-arabinos till Beta-D-(-)-arabinos. Denna process kräver användning av flera enzymkatalyserade reaktioner, som var och en är kritisk. Genom denna syntesmetod kan högeffektiv, ekonomisk och ren Beta-D-(-)-Arabinos erhållas, vilket ger en solid grund för dess tillämpning inom områdena biologi, medicin och kemisk syntes.
2. Riddarens reaktion:
Metoden, som utvecklades på 1940-talet, kräver polyklorerade aromatiska kolväten som utgångsmaterial. I Knight-reaktionen reageras polyklorerade aromatiska kolväten med en blandning av syra och tvättmedel, och sedan tillsätts Obenzyl-D-arabinos tillsammans med blandningen. Efter en serie steg syntetiseras Beta-D-(-)-Arabinos.
Specifika steg är följande:
Steg 1: För att förbereda Beta-D-(-)-Arabinose måste vi förbereda Beta-D-(-)-Arabinose-socker och förtillsatta reagens först, och syresättning är en av de vanligaste tillverkningsmetoderna. Den består av två steg: för det första genomgår metyl-D-glukofuranosid en aromatiseringsreaktion i närvaro av jodsalt för att erhålla 4,6-O-metylanisolderivat; aromatiserar sedan i 5-O-vinkelpositionen Strukturerad reaktion och reduceras sedan för att erhålla Beta-D-(-)-arabinos.
Steg 2: Förbered de reagens och lösningsmedel som krävs för Knight-reaktionen. Det är nödvändigt att förbereda en flaska lösning innehållande 30 ml 50 procent ättiksyra och 10 g Beta-D-(-)-arabinossocker, och fortsätt till de efterföljande stegen på grundval av detta.
Steg 3: Tillsätt svavelsyra som en syrakatalysator. Innan den sura katalysatorn tillsätts ska 100 ml etanol tillsättas i provröret, följt av 0,1 ml koncentrerad svavelsyra.
Steg 4: Tillsätt borsyra under kylning. Efter att lösningsmedelssystemet kylts till rumstemperatur tillsattes 15 0 ml isopropanol och sedan tillsattes 0,1 ml borsyra och omrördes försiktigt.
Steg fem: Reaktionsvärmning. Värm i ett oljebad med konstant temperatur i cirka 40 till 50 minuter för att fullständigt reagera aldosen i lösningen för att producera en sockerenolesterprodukt.
Steg 6: Katalytisk hydrering. Efter att reaktionen var fullbordad togs provröret ut från oljebadet och fick svalna till rumstemperatur. Tillsätt sedan 1 milliliter n-heptan och 0.05 milliliter natriumvolframatlösning för att utföra katalytisk hydreringsreaktion, måste ofta vänta i flera dagar.
Steg 7: Extrahera produkten. Produkten extraherades från lösningen genom nedsänkningsmetod, och produkten identifierades och karakteriserades med metoder såsom ultraviolett spektroskopi, infraröd spektroskopi och kärnmagnetisk resonans, och reaktionsproduktens struktur härleddes.
3. Glykosideringsreaktion:
Denna metod är också mycket populär, och dess råvara är D-xylosid. Reagera först D-xylosid och metanol under inverkan av en katalysator för att erhålla Obenzyl-D-arabinos. Därefter reageras obensyl-D-arabinos med oxiderad NaIO4 i närvaro av substratet, följt av tillsats av torra kvartära ammoniumsalter, varigenom Beta-D-(-)-arabinos erhålls.
Kort sagt, Beta-D-(-)-Arabinose kan syntetiseras med flera ovan nämnda metoder, varje metod har sina fördelar och nackdelar, och olika metoder kan väljas efter olika faktiska behov.