本發(fā)明涉及一種抗HIV活性磺基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的合成方法。

背景技術(shù)：

木聚糖是一種可再生性資源，在植物資源如玉米芯、蔗渣、棉籽殼、稻殼、麥稈、油茶殼等農(nóng)作物廢棄物中含量較高，植物資源中這種相對較高的木聚糖含量使它們可以作為工業(yè)聚合物的新型原料來取代部分對環(huán)境有害的石化產(chǎn)品。能源危機(jī)和環(huán)境污染將人們越來越多的注意力投向木聚糖等對環(huán)境友好的天然資源的研究和利用上。

木聚糖的化學(xué)修飾改性可以改善木聚糖的水溶性、熱塑性、抗微生物、抗凝血和抗HIV等生物活性，酯化修飾是重要的方法之一。木聚糖通過硫酸酯化改性后，不僅提高了木聚糖熱穩(wěn)定性和水溶性，而且抗生物活性大大增強(qiáng)。木聚糖硫酸酯的抗生物活性主要來自于酯化取代基團(tuán)。但單個(gè)基團(tuán)產(chǎn)生的抗生物活性有限，為進(jìn)一步提高其抗生物活性，本發(fā)明探索對木聚糖進(jìn)行二次酯化改性。對苯二甲酸是一類含有兩個(gè)羧基的有機(jī)酸，具有良好的殺菌性。如果在合成木聚糖硫酸酯的基礎(chǔ)上向木聚糖鏈上引入對苯二甲酸基團(tuán)，將得到具有雙活性的木聚糖酯化衍生物，其抗生物活性如增強(qiáng)免疫、抗凝血和抗HIV等也會(huì)隨之提高。使其實(shí)現(xiàn)在制藥、生態(tài)環(huán)境和食品添加劑等領(lǐng)域的研究和開發(fā)。

本發(fā)明以蔗渣木聚糖為主要原料，首先合成蔗渣木聚糖硫酸酯；再以對苯二甲酸為羧酸酯化劑，吡啶為催化劑，在水溶液中與蔗渣木聚糖硫酸酯進(jìn)行反應(yīng)合成抗HIV活性磺酸基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯。該雙酯化產(chǎn)物不僅具有蔗渣木聚糖硫酸酯的性質(zhì)，而且具有蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的性質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服單酯化蔗渣木聚糖在抗HIV活性方面的局限性，實(shí)現(xiàn)蔗渣木聚糖同時(shí)具有兩種不同的基團(tuán)產(chǎn)生抗生物活性的目的，本發(fā)明提供了一種制備抗HIV活性磺酸基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的方法。

本發(fā)明的具體步驟為：

(1)將6～8g固體NaHSO₃與25～30mL蒸餾水依次加入容積為250mL的四口燒瓶中，室溫下攪拌溶解均勻得NaHSO₃溶液。

(2)在攪拌下加熱步驟(1)所得的NaHSO₃溶液至溫度為80～90℃，均勻滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的NaNO₂溶液4～7mL，控制20～30分鐘滴加完畢，繼續(xù)攪拌10～15分鐘，得酯化劑氨基三磺酸鈉溶液。

(3)稱取3～6g蔗渣木聚糖加入到步驟(2)所得氨基三磺酸鈉溶液中，再加入0.03～0.2g催化劑12-鎢磷酸；控制反應(yīng)溫度為40～60℃，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％氫氧化鈉溶液調(diào)整反應(yīng)體系pH為7～10，在攪拌下反應(yīng)4～6小時(shí)。

(4)向步驟(3)所得反應(yīng)液中加入30～50mL的分析純丙酮，沉淀15～20分鐘；抽濾，并用15～20mL分析純丙酮洗滌沉淀物濾餅3次。

(5)將步驟(4)所得洗滌后的沉淀物置于250mL的四頸瓶中，加入40～50mL蒸餾水，在攪拌下滴加2～5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38％的鹽酸溶液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌10～15分鐘。

(6)將步驟(5)中所得溶液轉(zhuǎn)移到500mL的燒杯中，在玻璃棒攪拌下加入25～30mL分析純丙酮，析出沉淀后抽濾，得到蔗渣木聚糖硫酸酯粗產(chǎn)物。

(7)將步驟(6)中所得的粗產(chǎn)品用10～15mL分析純丙酮洗滌3次，抽濾，得沉淀物。

(8)將步驟(7)中所得的沉淀物置于50℃的恒溫干燥箱中干燥至恒重，即得蔗渣木聚糖硫酸酯。

(9)稱量10～20g對苯二甲酸加入到250mL的四口燒瓶中，并向其中加入25～50mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％～5％的NaOH溶液，在10～20℃下攪拌使其充分反應(yīng)，得對苯二甲酸鈉溶液。

(10)稱取2～5g步驟(8)所得木聚糖硫酸酯，加入到步驟(9)所得溶液中，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的鹽酸將該溶液pH調(diào)至6.5～7.5。量取0.06～0.15mL分析純吡啶加入到步驟(9)所得溶液中，控制反應(yīng)溫度在30～60℃，持續(xù)攪拌下反應(yīng)3～7小時(shí)。

(11)將步驟(10)所得物料用10～20mL的37.5％的濃鹽酸將溶液的pH調(diào)至4～4.5，室溫下攪拌0.5～1小時(shí)；將溶液倒入燒杯中，然后向其中加入20～25mL的無水乙醇，析出白色沉淀。

(12)抽濾步驟(11)所得白色沉淀，用10～20mL蒸餾水洗滌1～2次，然后再用20～25mL分析純無水乙醇洗滌2～3次，將產(chǎn)物在50℃的恒溫干燥箱中干燥24小時(shí)至恒重，得磺酸基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯。

(13)采用BaSO₄-明膠分光光度法對產(chǎn)物磺基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的硫酸酯化取代度進(jìn)行測定。硫酸酯化取代度(DSs)的計(jì)算公式如下:

式中：

132—蔗渣木聚糖分子中木糖單元的相對分子質(zhì)量；

102—多糖分子中的1個(gè)羥基被取代后變?yōu)椤狾SO₃Na，相對分子質(zhì)量的增加值；

32—S的相對原子質(zhì)量；

S％—樣品中硫元素的質(zhì)量百分含量，％。由硫酸根折算而得。

(14)采用酸堿滴定法對所得產(chǎn)物磺酸基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的羧酸酯化取代度進(jìn)行測定。具體方法及步驟如下：準(zhǔn)確稱取約0.5g樣品置入50mL錐形瓶中，加入10mL蒸餾水，搖勻，加入2滴5％的酚酞指示劑，用濃度為0.1mol/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至淺紅色(30s內(nèi)不褪色)。再用移液管加入2.5mL濃度為0.5mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，搖勻，密封，在室溫下震蕩皂化4小時(shí)。之后用濃度為0.5mol/L的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至無色，即為滴定終點(diǎn)。羧酸酯化取代度(DSc)的計(jì)算式如下：

式中：

W—蔗渣木聚糖雙酯化衍生物中含有酯羰基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；

V₀—滴定蔗渣木聚糖硫酸酯消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，單位mL；

V₁—滴定蔗渣雙酯化衍生物消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，單位mL；

C_HCl—鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，單位mol/L；

m—蔗渣木聚糖雙酯化衍生物樣品的質(zhì)量，單位g；

149和132—對苯二甲酸酸酐和蔗渣木聚糖脫水木糖單元的相對分子質(zhì)量。

本發(fā)明以蔗渣木聚糖為起始原料，水相合成蔗渣木聚糖硫酸酯，再與對苯二甲酸進(jìn)行二次酯化反應(yīng)，生成了具有抗HIV活性磺酸基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯。該雙活性產(chǎn)物合成工藝簡單、原料利用率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，在生物醫(yī)藥及材料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用研究價(jià)值。

附圖說明

圖1為蔗渣木聚糖SEM圖。

圖2為磺基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的SEM圖。

圖3為蔗渣木聚糖IR圖。

圖4為磺酸基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的IR圖。

圖5為蔗渣木聚糖TG-DTG圖。

圖6為磺基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的TG-DTG圖。

圖7為蔗渣木聚糖XRD圖。

圖8為磺基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的XRD圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：

(1)將7.2gNaHSO₃固體和30mL蒸餾水加入四口燒瓶中，在室溫下攪拌均勻得NaHSO₃溶液。

(2)在攪拌下加熱步驟(1)所得的NaHSO₃溶液至溫度為82±2℃，均勻滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的NaNO₂溶液5mL，控制25分鐘滴加完畢后，繼續(xù)攪拌10分鐘，得酯化劑氨基三磺酸鈉溶液。

(3)稱取3.50g蔗渣木聚糖加入到步驟(2)所得氨基三磺酸鈉溶液中，再加入0.1g催化劑12-鎢磷酸；控制反應(yīng)溫度為50℃，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％氫氧化鈉溶液調(diào)整反應(yīng)體系pH為9.0，在攪拌下反應(yīng)5小時(shí)。

(4)向步驟(3)所得反應(yīng)液中加入35mL的分析純丙酮，沉淀20分鐘；抽濾，并用15mL分析純丙酮洗滌沉淀物濾餅3次。

(5)將步驟(4)所得洗滌后的沉淀物置于250mL的四口燒瓶中，加入45mL蒸餾水，在攪拌下滴加3mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38％的鹽酸溶液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌15分鐘。

(6)將步驟(5)中所得溶液轉(zhuǎn)移到500mL的燒杯中，在玻璃棒攪拌下加入30mL分析純丙酮，析出沉淀后抽濾，得到蔗渣木聚糖硫酸酯粗產(chǎn)物。

(7)將步驟(6)中所得的粗產(chǎn)品用15mL分析純丙酮洗滌3次，抽濾，得沉淀物。

(8)將步驟(7)中所得的沉淀物置于50℃的恒溫干燥箱中干燥至恒重，即得蔗渣木聚糖硫酸酯。

(9)稱量10g對苯二甲酸加入到250mL的四口燒瓶中，并向其中加入35mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％～5％的NaOH溶液，在10℃下攪拌使其充分反應(yīng)，得對苯二甲酸鈉溶液。

(10)稱取2g步驟(8)所得木聚糖硫酸酯，加入到步驟(9)所得溶液中，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的鹽酸將該溶液pH調(diào)至7.0，量取0.06mL分析純吡啶加入到步驟(9)所得溶液中，控制反應(yīng)溫度在30℃，持續(xù)攪拌下反應(yīng)7小時(shí)。

(11)將步驟(10)所得物料用10mL的37.5％的濃鹽酸將溶液的pH調(diào)至4.2，室溫下攪拌0.5小時(shí)；將溶液倒入燒杯中，然后向其中加入20mL的無水乙醇，析出白色沉淀。

(12)抽濾步驟(11)所得白色沉淀，用10mL蒸餾水洗滌2次，然后再用20mL分析純無水乙醇洗滌2次，將產(chǎn)物在50℃的恒溫干燥箱中干燥24小時(shí)至恒重，得磺酸基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯。

(13)采用BaSO₄-明膠分光光度法測定磺酸基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的硫酸酯化取代度DSs為0.51；采用酸堿滴定法測定得到對磺酸基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的羧酸酯化取代度DSc為0.72。

經(jīng)IR分析，產(chǎn)品在1711.46cm^-1處出現(xiàn)了一個(gè)新的特征吸收峰，1247.28cm^-1為C—O—C特征吸收峰，在3415.94cm^-1處出現(xiàn)的—OH有一定的減弱趨勢，2917.41cm^-1處為C—H的伸縮振動(dòng)吸收峰，峰值明顯增強(qiáng)；1166.29cm^-1、896.81cm^-1處分別為S＝O和S—O的特征伸縮振動(dòng)吸收峰。由SEM知，雙酯化后原木聚糖表面裂紋被填充，其表面結(jié)晶狀形態(tài)消失，為不均勻顆粒狀表面，其改變程度隨酯化取代度及熱處理強(qiáng)度的增大而增大。由TG-DTG可以看出，250～300℃范圍內(nèi)，活性磺基蔗渣木聚糖對苯二甲酸酯的熱穩(wěn)定性降低。XRD分析表明，蔗渣木聚糖在2θ為29°和33.9°處的尖峰明顯消失了，總的峰面積也減少很多，說明雙酯化后的木聚糖分子排列的規(guī)則性降低，結(jié)晶區(qū)域比原木聚糖明顯減少，原木聚糖結(jié)晶區(qū)和不定型區(qū)均受到的侵蝕，與掃描電鏡圖得出的結(jié)論一致。