Beta-D-(-)-arabinoseer et vigtigt chiralt sukkermolekyle med bred anvendelsesværdi. Det har vigtige anvendelser inden for farmaceutisk syntese, fødevaretilsætningsstoffer, dehydreringsmidler, kosmetik og andre områder. Derfor er der forskellige metoder til at syntetisere Beta-D-(-)-Arabinose. Denne artikel vil hovedsageligt introducere nogle af de vigtigste syntetiske metoder.
Ekstraktion af Beta-D-(-)-Arabinose fra naturlige produkter:
Metoden til at udvinde Beta-D-(-)-Arabinose fra naturlige produkter er den mest direkte og kan opnå produkter med høj renhed. Den mest almindelige naturlige kilde til Beta-D-(-)-Arabinose er xylan, som er et disaccharid sammensat af D-xylose og D-glucose. Beta-D-(-)-Arabinose er en af de strukturelle enheder af xylan. Xylan kan findes i plantecellevægge såsom lignin, fyrretræer, der vokser i kolde områder osv.
Ekstraktionsmetoden for Beta-D-(-)-Arabinose er den samme som for xylan. Generelt er syremetoden den mest almindeligt anvendte xylanekstraktionsmetode. En xylanprøve tilsættes først til en sur opløsning, opvarmes, indtil sukkermonomererne er løsnet fra aggregaterne, filtreres derefter og vaskes. Efter xylanbehandling kan Beta-D-(-)-Arabinose indeholdt i den sure opløsning adskilles og oprenses ved neutralisering og krystallisation.
Kemisk syntese:
I øjeblikket er der mange effektive kemiske metoder tilgængelige til syntese af Beta-D-(-)-Arabinose. Her er et par måder:
1. Glykogenrute:
Dette er en af de mest almindelige syntetiske metoder
Trin 1: Få Xylose fra Xylan:
Glykogenvejens syntese af Beta-D-(-)-Arabinose starter fra xylose. Xylose er et sukker med 6 kulstof, der er allestedsnærværende i plantecellevægge og kan opnås ved at hydrolysere xylan (normalt ekstraheret fra planter).
Xylan plus H2O → Xylose plus andre sukkerarter
Xylan er et polysaccharid sammensat af flere xylosemolekyler og er normalt et farveløst eller brunt pulveragtigt stof. Hydrolysereaktionen skal katalyseres af en syre eller et enzym, og en syrekatalysator bruges normalt til hydrolysereaktionen. Efter hydrolyse kan xylose bruges til at syntetisere Beta-D-(-)-Arabinose.
Trin 2: Konverter xylose til L-arabinose:
Omdannelsen af xylose til L-arabinose er et nøgletrin i syntesen af Beta-D-(-)-Arabinose via glykogenvejen. Denne proces kræver brugen af et sæt enzymer til at katalysere en række reaktioner, der omdanner xylose til arabinose.
Først omdannes xylose til D-xylose ketose gennem katalytisk reaktion.
Xylose plus ATP → D-xylose ketose plus ADP
For det andet vil D-xyloseketose blive transformeret til L-xyloseketose gennem isomeriseringsreaktion.
D-xyloseketulose → L-xyloseketulose
Derefter blev reaktionen katalyseret af L-xyloseglusidase underkastet Cooper-cyklisering for at opnå L-arabino-deoxy-hex-2-ulonat.
L-xylose ketose → L-arabinuronsyre
Til sidst, under påvirkning af arabinuronsyre, skal du bruge NADPH og glucosidase til at reducere arabinuronsyre til L-arabinose.
L-arabinuronsyre plus NADPH plus H plus → L-arabinose plus NADP plus
Det tredje trin: konverter L-arabinose til Beta-D-(-)-Arabinose:
Omdannelsen af L-arabinose til Beta-D-(-)-Arabinose kræver et sæt enzymer for at katalysere reaktionen.
Først phosphoryleres L-arabinose til dannelse af arabinose-6-phosphat.
L-arabinose plus ATP → arabinose-6-phosphat plus ADP
Derefter omdanner en hydrolysereaktion arabinose-6-phosphat til Beta-D-(-)-Arabinose-5-phosphat (Beta-D-(-)-arabinose-5-phosphat).
Arabinose-6-phosphat plus H2O → Beta-D-(-)-arabinose-5-phosphat
Endelig gennemgår Beta-D-(-)-arabinose-5-phosphat dephosphorylering for at danne Beta-D-(-)-Arabinose.
Beta-D-(-)-arabinose-5-phosphat → Beta-D-(-)-arabinose plus Pi
Glykogenvejens syntese af Beta-D-(-)-Arabinose starter fra xylose. Først opnås xylose fra xylan, derefter omdannes xylose til L-arabinose, og til sidst omdannes L-arabinose til Beta-D-(-)-Arabinose. Denne proces kræver brug af flere enzymkatalyserede reaktioner, som hver især er kritiske. Gennem denne syntesemetode kan der opnås højeffektiv, økonomisk og ren Beta-D-(-)-Arabinose, som giver et solidt grundlag for dets anvendelse inden for biologi, medicin og kemisk syntese.
2. Knights reaktion:
Metoden, der er udviklet i 1940'erne, kræver polychlorerede aromatiske kulbrinter som udgangsmateriale. I Knight-reaktionen omsættes polychlorerede aromatiske kulbrinter med en blanding af syre og vaskemiddel, og derefter tilsættes Obenzyl-D-arabinose sammen med blandingen. Efter en række trin syntetiseres Beta-D-(-)-Arabinose.
Specifikke trin er som følger:
Trin 1: For at forberede Beta-D-(-)-Arabinose skal vi først forberede Beta-D-(-)-Arabinose-sukker og forudtilsatte reagenser, og iltning er en af de mest almindelige fremstillingsmetoder. Det består af to trin: For det første gennemgår methyl-D-glucofuranosid en aromatiseringsreaktion i nærvær af jodsalt for at opnå 4,6-O-methylanisolderivater; aromatiserer derefter ved 5-O-vinkelpositionen Struktureret reaktion og reduceres derefter for at opnå Beta-D-(-)-Arabinose.
Trin 2: Forbered de reagenser og opløsningsmidler, der kræves til Knight-reaktionen. Det er nødvendigt at forberede en flaske opløsning indeholdende 30 ml 50 procent eddikesyre og 10 g Beta-D-(-)-Arabinose-sukker og fortsætte til de efterfølgende trin på dette grundlag.
Trin 3: Tilsæt svovlsyre som en syrekatalysator. Før tilsætning af den sure katalysator, skal 100 ml ethanol tilsættes til reagensglasset, efterfulgt af 0,1 ml koncentreret svovlsyre.
Trin 4: Tilsæt borsyre under afkøling. Efter at opløsningsmiddelsystemet var afkølet til stuetemperatur, blev 15 0 ml isopropanol tilsat, og derefter blev 0,1 ml borsyre tilsat, og der blev omrørt forsigtigt.
Trin fem: Reaktionsopvarmning. Opvarm i et oliebad med konstant temperatur i ca. 40 til 50 minutter for fuldstændigt at reagere aldosen i opløsningen til fremstilling af et sukkerenolesterprodukt.
Trin 6: Katalytisk hydrogenering. Efter at reaktionen var afsluttet, blev reagensglasset taget ud af oliebadet og fik lov til at køle ned til stuetemperatur. Derefter tilsættes 1 milliliter n-heptan og 0.05 milliliter natriumwolframatopløsning for at udføre katalytisk hydrogeneringsreaktion, som ofte skal vente i flere dage.
Trin 7: Udpak produktet. Produktet blev ekstraheret fra opløsningen ved nedsænkningsmetode, og produktet blev identificeret og karakteriseret ved metoder såsom ultraviolet spektroskopi, infrarød spektroskopi og nuklear magnetisk resonans, og strukturen af reaktionsproduktet blev udledt.
3. Glykosiderationsreaktion:
Denne metode er også meget populær, og dens råmateriale er D-xylosid. Reager først D-xylosid og methanol under påvirkning af en katalysator for at opnå Obenzyl-D-arabinose. Dernæst omsættes Obenzyl-D-arabinose med oxideret NaIO4 i nærværelse af substratet, efterfulgt af tilsætning af tørre kvaternære ammoniumsalte, hvorved der opnås Beta-D-(-)-Arabinose.
Kort sagt, Beta-D-(-)-Arabinose kan syntetiseres ved flere metoder nævnt ovenfor, hver metode har sine fordele og ulemper, og forskellige metoder kan vælges efter forskellige faktiske behov.