Beta-D-(-)-Arabinosaés una molècula de sucre quiral important amb un ampli valor d'aplicació. Té aplicacions importants en síntesi farmacèutica, additius alimentaris, agents deshidratants, cosmètics i altres camps. Per tant, hi ha diversos mètodes per sintetitzar Beta-D-(-)-Arabinosa. Aquest article introduirà principalment alguns dels principals mètodes sintètics.
Extracció de Beta-D-(-)-Arabinosa de productes naturals:
El mètode d'extracció de la Beta-D-(-)-Arabinosa dels productes naturals és el més directe i permet obtenir productes d'alta puresa. La font natural més comuna de Beta-D-(-)-Arabinosa és el xilà, que és un disacàrid compost per D-xilosa i D-glucosa. La beta-D-(-)-Arabinosa és una de les unitats estructurals del xilà. El xylan es pot trobar a les parets cel·lulars de les plantes com la lignina, els pins que creixen en regions fredes, etc.
El mètode d'extracció de la Beta-D-(-)-Arabinosa és el mateix que el del xilà. En general, el mètode àcid és el mètode d'extracció de xilan més utilitzat. Primer s'afegeix una mostra de xilà a una solució àcida, s'escalfa fins que els monòmers de sucre es desprenen dels agregats, després es filtren i es renten. Després del tractament amb xilà, la Beta-D-(-)-Arabinosa continguda en la solució àcida es pot separar i purificar mitjançant neutralització i cristal·lització.
Síntesi química:
Actualment, hi ha molts mètodes químics efectius disponibles per a la síntesi de Beta-D-(-)-Arabinosa. Aquí hi ha algunes maneres:
1. Ruta del glicogen:
Aquest és un dels mètodes sintètics més comuns
Pas 1: obteniu xilosa de Xylan:
La síntesi de la ruta del glicogen de la Beta-D-(-)-Arabinosa comença a partir de la xilosa. La xilosa és un sucre de sis carbonis present de manera ubiqua a les parets cel·lulars de les plantes i es pot obtenir hidrolitzant el xilà (generalment extret de les plantes).
Xilan més H2O → Xilosa més altres sucres
El xilan és un polisacàrid format per múltiples molècules de xilosa i sol ser una substància en pols incolora o marró. La reacció d'hidròlisi ha de ser catalitzada per un àcid o un enzim, i normalment s'utilitza un catalitzador àcid per a la reacció d'hidròlisi. Després de la hidròlisi, la xilosa es pot utilitzar per sintetitzar Beta-D-(-)-Arabinosa.
Pas 2: convertir xilosa en L-arabinosa:
La conversió de la xilosa a L-arabinosa és un pas clau en la síntesi de la Beta-D-(-)-Arabinosa a través de la ruta del glicogen. Aquest procés requereix l'ús d'un conjunt d'enzims per catalitzar una sèrie de reaccions que converteixen la xilosa en arabinosa.
Primer, la xilosa es converteix en D-xilosa cetosa mitjançant una reacció catalítica.
Xilosa més ATP → D-xilosa cetosa més ADP
En segon lloc, la D-xilosa cetosa es transformarà en L-xilosa cetosa mitjançant la reacció d'isomerització.
D-xilosa cetulosa → L-xilosa cetulosa
Aleshores, la reacció catalitzada per la L-xilosa glusidasa es va sotmetre a la ciclització de Cooper per obtenir L-arabino-desoxi-hex-2-ulonat.
L-xilosa cetosa → Àcid L-arabinurònic
Finalment, sota l'acció de l'àcid arabinurònic, utilitzeu NADPH i glucosidasa per reduir l'àcid arabinurònic a L-arabinosa.
Àcid L-arabinurònic més NADPH més H més → L-arabinosa més NADP plus
El tercer pas: convertir la L-arabinosa en Beta-D-(-)-Arabinosa:
La conversió de L-arabinosa a Beta-D-(-)-Arabinosa requereix un conjunt d'enzims per catalitzar la reacció.
En primer lloc, la L-arabinosa es fosforila per formar arabinosa-6-fosfat.
L-arabinosa més ATP → arabinosa-6-fosfat més ADP
Aleshores, una reacció d'hidròlisi converteix l'arabinosa-6-fosfat en beta-D-(-)-Arabinosa-5-fosfat (Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfat).
Arabinosa-6-fosfat més H2O → Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfat
Finalment, el fosfat beta-D-(-)-arabinosa-5-se sotmet a la desfosforilació per formar la Beta-D-(-)-arabinosa.
Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfat → Beta-D-(-)-arabinosa més Pi
La síntesi de la ruta del glicogen de la Beta-D-(-)-Arabinosa comença a partir de la xilosa. Primer, la xilosa s'obté a partir del xilà, després la xilosa es converteix en L-arabinosa i, finalment, la L-arabinosa es converteix en Beta-D-(-)-Arabinosa. Aquest procés requereix l'ús de múltiples reaccions catalitzades per enzims, cadascuna de les quals és crítica. Mitjançant aquest mètode de síntesi es pot obtenir Beta-D-(-)-Arabinosa altament eficient, econòmica i pura, que proporciona una base sòlida per a la seva aplicació en els camps de la biologia, la medicina i la síntesi química.
2. Reacció del cavaller:
El mètode, desenvolupat a la dècada de 1940, requereix hidrocarburs aromàtics policlorats com a material de partida. En la reacció Knight, els hidrocarburs aromàtics policlorats es fan reaccionar amb una barreja d'àcid i detergent, i després s'afegeix l'obenzil-D-arabinosa juntament amb la barreja. Després d'una sèrie de passos, es sintetitza la Beta-D-(-)-Arabinosa.
Els passos específics són els següents:
Pas 1: per preparar la Beta-D-(-)-Arabinosa, primer hem de preparar el sucre Beta-D-(-)-Arabinosa i els reactius afegits prèviament, i l'oxigenació és un dels mètodes de fabricació més comuns. Consta de dues etapes: en primer lloc, el metil-D-glucofuranòsid experimenta una reacció d'aromatització en presència de sal de iode per obtenir 4,6-derivats d'O-metil anisol; després aromatitza a la posició 5-O-angle Reacció estructurada, i després es redueix per obtenir la Beta-D-(-)-Arabinosa.
Pas 2: prepareu els reactius i dissolvents necessaris per a la reacció Knight. Cal preparar una ampolla de solució que contingui 30 ml d'àcid acètic al 50 per cent i 10 g de sucre Beta-D-(-)-Arabinosa, i procedir als passos següents sobre aquesta base.
Pas 3: afegiu àcid sulfúric com a catalitzador àcid. Abans d'afegir el catalitzador àcid, s'ha d'afegir 100 ml d'etanol al tub d'assaig, seguit de 0,1 ml d'àcid sulfúric concentrat.
Pas 4: afegiu àcid bòric en condicions de refredament. Després de refredar el sistema de dissolvents a temperatura ambient, es van afegir 15 0 ml d'isopropanol, i després es van afegir 0,1 ml d'àcid bòric i es van agitar suaument.
Pas cinc: escalfament de reacció. Escalfeu en un bany d'oli a temperatura constant durant uns 40 a 50 minuts per reaccionar completament l'aldosa a la solució per produir un producte d'èster d'enol de sucre.
Pas 6: Hidrogenació catalítica. Un cop completada la reacció, es va treure el tub d'assaig del bany d'oli i es va deixar refredar a temperatura ambient. A continuació, afegiu 1 mil·lilitre de n-heptà i 0,05 mil·lilitres de solució de tungstat de sodi per dur a terme la reacció d'hidrogenació catalítica, sovint s'ha d'esperar uns quants dies.
Pas 7: extreu el producte. El producte es va extreure de la solució mitjançant el mètode d'immersió, i el producte es va identificar i caracteritzar mitjançant mètodes com l'espectroscòpia ultraviolada, l'espectroscòpia infraroja i la ressonància magnètica nuclear, i es va deduir l'estructura del producte de reacció.
3. Reacció de glicosidació:
Aquest mètode també és molt popular i la seva matèria primera és D-xilòsid. Primer, reaccioneu el D-xilòsid i el metanol sota l'acció d'un catalitzador per obtenir Obenzil-D-arabinosa. A continuació, l'Obenzil-D-arabinosa es fa reaccionar amb NaIO4 oxidat en presència del substrat, seguida de l'addició de sals d'amoni quaternària seques, obtenint així la Beta-D-(-)-Arabinosa.
En una paraula, la Beta-D-(-)-Arabinosa es pot sintetitzar mitjançant diversos mètodes esmentats anteriorment, cada mètode té els seus avantatges i desavantatges i es poden seleccionar diferents mètodes segons les diferents necessitats reals.