Béta-D-(-)-arabinózfontos királis cukormolekula széles körű alkalmazási értékkel. Fontos felhasználási területei vannak a gyógyszerszintézisben, élelmiszer-adalékanyagokban, dehidratálószerekben, kozmetikumokban és más területeken. Ezért különféle módszerek léteznek a béta-D-(-)-arabinóz szintézisére. Ez a cikk elsősorban néhány fő szintetikus módszert mutat be.
Béta-D-(-)-arabinóz kinyerése természetes termékekből:
A béta-D-(-)-arabinóz természetes termékekből történő extrahálásának módja a legközvetlenebb, és nagy tisztaságú termékeket nyerhet. A béta-D-(-)-arabinóz leggyakoribb természetes forrása a xilán, amely egy D-xilózból és D-glükózból álló diszacharid. A béta-D-(-)-arabinóz a xilán egyik szerkezeti egysége. A xilán megtalálható a növényi sejtfalakban, például a ligninben, a hideg területeken növekvő fenyőfákban stb.
A béta-D-(-)-arabinóz extrakciós módja megegyezik a xilánéval. Általában a savas módszer a leggyakrabban használt xilán extrakciós módszer. A xilánmintát először savas oldathoz adjuk, addig melegítjük, amíg a cukormonomerek el nem válnak az aggregátumoktól, majd szűrjük és mossuk. A xilános kezelést követően a savas oldatban lévő béta-D-(-)-arabinóz semlegesítéssel és kristályosítással elkülöníthető és tisztítható.
Kémiai szintézis:
Jelenleg számos hatékony kémiai módszer áll rendelkezésre a béta-D-(-)-arabinóz szintézisére. Íme néhány módszer:
1. Glikogén útvonal:
Ez az egyik legelterjedtebb szintetikus módszer
1. lépés: Szerezze be a Xilózt a Xylanból:
A béta-D-(-)-arabinóz glikogén szintézise xilózból indul ki. A xilóz egy hat szénatomos cukor, amely mindenütt jelen van a növényi sejtfalban, és xilán hidrolízisével nyerhető (általában növényekből vonják ki).
Xilán plusz H2O → Xilóz plusz egyéb cukrok
A xilán több xilózmolekulából álló poliszacharid, és általában színtelen vagy barna porszerű anyag. A hidrolízis reakciót savval vagy enzimmel kell katalizálni, és általában savas katalizátort használnak a hidrolízisreakcióhoz. A hidrolízis után a xilóz felhasználható béta-D-(-)-arabinóz szintézisére.
2. lépés: A xilóz átalakítása L-arabinózzá:
A xilóz L-arabinózzá történő átalakítása kulcsfontosságú lépés a béta-D-(-)-arabinóz glikogén útján történő szintézisében. Ez a folyamat egy sor enzimet igényel, amelyek katalizálják a xilózt arabinózzá alakító reakciósorozatot.
Először a xilóz katalitikus reakcióval D-xilóz-ketózzá alakul.
Xilóz plusz ATP → D-xilóz ketóz plusz ADP
Másodszor, a D-xilóz-ketóz izomerizációs reakcióval L-xilóz-ketózzá alakul.
D-xilóz-ketulóz → L-xilóz-ketulóz
Ezt követően az L-xilóz-glusidázzal katalizált reakciót Cooper-ciklizálásnak vetettük alá, így L-arabino-dezoxi-hex-2-ulonátot kaptunk.
L-xilóz ketóz → L-arabinuronsav
Végül az arabinuronsav hatására használjon NADPH-t és glükozidázt az arabinuronsav L-arabinózzá történő redukálására.
L-arabinuronsav plusz NADPH plusz H plus → L-arabinóz plusz NADP plus
A harmadik lépés: L-arabinóz átalakítása béta-D-(-)-arabinózzá:
Az L-arabinóz béta-D-(-)-arabinózzá való átalakulásához egy sor enzim szükséges a reakció katalizálásához.
Először is, az L-arabinóz foszforilálódik, és arabinóz-6-foszfát keletkezik.
L-arabinóz plusz ATP → arabinóz-6-foszfát plusz ADP
Ezután egy hidrolízis reakció során az arabinóz-6-foszfát béta-D-(-)-arabinóz-5--foszfáttá (béta-D-(-)-arabinóz-5-foszfáttá) alakul.
Arabinóz-6-foszfát plusz H2O → Béta-D-(-)-arabinóz-5-foszfát
Végül a béta-D-(-)-arabinóz-5--foszfát defoszforiláción megy keresztül, így béta-D-(-)-arabinóz képződik.
Béta-D-(-)-arabinóz-5-foszfát → béta-D-(-)-arabinóz plusz Pi
A béta-D-(-)-arabinóz glikogén szintézise xilózból indul ki. Először a xilózt xilánból nyerik, majd a xilózt L-arabinózzá, végül az L-arabinózt béta-D-(-)-arabinózzá alakítják. Ez a folyamat több enzim által katalizált reakciót igényel, amelyek mindegyike kritikus. Ezzel a szintézis módszerrel rendkívül hatékony, gazdaságos és tiszta béta-D-(-)-arabinóz állítható elő, amely szilárd alapot biztosít a biológia, az orvostudomány és a kémiai szintézis területén történő alkalmazásához.
2. Knight reakciója:
Az 1940-es években kifejlesztett módszer kiindulási anyagként poliklórozott aromás szénhidrogéneket igényel. A Knight-reakció során a poliklórozott aromás szénhidrogéneket sav és detergens keverékével reagáltatják, majd a keverékkel együtt obenzil-D-arabinózt adnak hozzá. Egy sor lépés után a béta-D-(-)-arabinóz szintetizálódik.
A konkrét lépések a következők:
1. lépés: A béta-D-(-)-arabinóz előállításához először elő kell készítenünk a béta-D-(-)-arabinóz cukrot és az előre hozzáadott reagenseket, és az oxigenizáció az egyik leggyakoribb gyártási módszer. Két szakaszból áll: először a metil-D-glükofuranozid jódsó jelenlétében aromatizációs reakción megy keresztül, így 4,6-O-metil-anizol származékokat kapnak; majd az 5-O-szög pozícióban aromatizálódik. Strukturált reakció, majd redukálva béta-D-(-)-arabinózt kap.
2. lépés: Készítse elő a Knight-reakcióhoz szükséges reagenseket és oldószereket. El kell készíteni egy üveg oldatot, amely 30 ml 50 százalékos ecetsavat és 10 g béta-D-(-)-arabinóz cukrot tartalmaz, és ez alapján folytassa a következő lépésekkel.
3. lépés: Adjunk hozzá kénsavat savkatalizátorként. A savas katalizátor hozzáadása előtt a kémcsőbe 100 ml etanolt, majd 0,1 ml tömény kénsavat kell hozzáadni.
4. lépés: Adjon hozzá bórsavat hűtés közben. Miután az oldószerrendszert szobahőmérsékletre hűtöttük, 15 0 ml izopropanolt, majd 0,1 ml bórsavat adtunk hozzá, és óvatosan kevertük.
Ötödik lépés: Reakciófűtés. Hevítsük állandó hőmérsékletű olajfürdőben körülbelül 40-50 percig, hogy az oldatban lévő aldóz teljesen reagáljon és cukor-enol-észter termék képződjön.
6. lépés: Katalitikus hidrogénezés. A reakció befejeződése után a kémcsövet kivesszük az olajfürdőből, és hagyjuk szobahőmérsékletre hűlni. Ezután adjunk hozzá 1 ml n-heptánt és 0,05 ml nátrium-volframát oldatot a katalitikus hidrogénezési reakció végrehajtásához, amelyre gyakran több napot kell várni.
7. lépés: Vegyük ki a terméket. A terméket az oldatból immerziós módszerrel extraháltuk, és a terméket ultraibolya spektroszkópiával, infravörös spektroszkópiával és mágneses magrezonanciával azonosítottuk és jellemeztük, és következtetni lehetett a reakciótermék szerkezetére.
3. Glikozidációs reakció:
Ez a módszer is nagyon népszerű, alapanyaga a D-xilozid. Először reagáltassa a D-xilozidot és a metanolt katalizátor hatására, hogy obenzil-D-arabinózt kapjon. Ezután az obenzil-D-arabinózt oxidált NaIO4-gyel reagáltatják a szubsztrát jelenlétében, majd száraz kvaterner ammóniumsókat adnak hozzá, így béta-D-(-)-arabinózt kapnak.
Egyszóval a béta-D-(-)-arabinózt több fent említett módszerrel is elő lehet állítani, mindegyik módszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai, és különböző módszerek választhatók a különböző tényleges igényeknek megfelelően.