抗HIV双活性磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的合成方法

摘要

本发明公开了一种抗HIV双活性磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的合成方法。以蔗渣木聚糖为原料，采用NaNO2‑NaHSO3水相法合成的氨基三磺酸钠为酯化剂，在碱性条件下，以ZSM‑5为催化剂合成蔗渣木聚糖硫酸酯；再以二茂铁甲酸为原料在二氯甲烷溶剂中制备二茂铁甲酰氯，继续以二茂铁甲酰氯作为第二步酯化剂，三乙胺为催化剂，在二氯甲烷溶剂中与蔗渣木聚糖硫酸酯进行二次酯化反应来合成具有抗HIV双活性的磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯。本发明所得产物经双催化酯化改性修饰后结合了磺酸基和蔗渣木聚糖的抗HIV活性，且具备了二茂铁基团的热稳定性、抗HIV活性、抑菌活性等性能，为抗HIV药物的进一步开发应用提供了依据。

权利要求

1.一种磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的合成方法，其特征在于具体步骤为：（1）将蔗渣木聚糖置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖；

（2）称取0.75 2.0g亚硝酸钠溶于10 25mL蒸馏水中得亚硝酸钠水溶液；

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（3）取3.5 8.0g亚硫酸氢钠、10 30mL蒸馏水加入250mL的四口烧瓶中，搅拌下将体系升~ ~温至70 90℃；缓慢滴加置于恒压滴液漏斗中的步骤（2）所得亚硝酸钠水溶液到体系中，控~制在30 50分钟内滴加完毕，继续反应1.5 2小时；

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（4）将步骤（3）所得体系的温度降至40 50℃，用浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节~体系pH为8 9即得氨基三磺酸钠酯化剂；

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（5）称取步骤（1）所得干基蔗渣木聚糖1.5 3.0g加入到步骤（4）所得氨基三磺酸钠溶液~中，加入0.1 0.25g ZSM-5分子筛催化剂，维持温度在50℃的条件下反应4 6小时；

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（6）将步骤（5）所得物料倒入100mL烧杯中，滴加浓度为0.5mol/L的盐酸溶液调节pH为6

7，直至有沉淀析出，静置40 60分钟；

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（7）抽滤步骤（6）所得物料，并分别用15 20mL分析纯无水乙醇洗涤沉淀物2 3次后送入~ ~

50℃的真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得蔗渣木聚糖硫酸酯；

（8）取0.4 0.8g二茂铁甲酸加入250mL的四口烧瓶中，并向其中加入5 10mL的分析纯二~ ~氯甲烷，在5 20℃的条件下搅拌30分钟；

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（9）取4 8mL的分析纯草酰氯，溶于10 20mL的分析纯二氯甲烷，置于恒压漏斗中，缓慢~ ~滴加到步骤（8）所得反应体系中，控制在30 60分钟内滴加完毕，继续反应2 3小时；

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（10）向步骤（9）所得反应体系中滴加0.05 0.2mL分析纯吡啶，继续反应8 10小时；

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（11）将步骤（10）所得物料在20 30℃的条件下置于旋转蒸发仪的烧瓶中进行旋转蒸~发，取下后通入氮气，并用15 25mL的分析纯二氯甲烷溶解；

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（12）取步骤（7）所得蔗渣木聚糖硫酸酯0.8 1.5g加入到步骤（11）所得体系中，并向其~中加入0.15 0.4mL分析纯三乙胺，在30 40℃的条件下搅拌反应3 4小时，然后降温至20 30~ ~ ~ ~℃的条件下继续搅拌反应1 2小时；

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（13）抽滤步骤（12）所得物料，并分别用15 25mL的分析纯丙酮洗涤3次后送至50℃的恒~温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得产物磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯。

说明书

抗HIV双活性磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的合成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，特别是一种抗HIV双活性磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的合成方法。

背景技术

[0002] 木聚糖是一种绿色环保、自然储量大、来源丰富的生物质资源。作为一种复杂的大分子物质，由于其结构的独特性，使得其具有不同的抗生物活性如抗HIV、抗癌、抗病毒、抗氧化、抗菌等，广泛应用于医药、生物等领域。随着对木聚糖研究的深入，为了克服其水溶性差、生物活性低等自身的缺陷，人们开始探索通过改变木聚糖主链上的侧链基团或者引入新的官能团来提高木聚糖的抗生物活性。

[0003] 近年来，国内外研究学者主要对木聚糖的单酯化如木聚糖硫酸酯、乙酸酯进行了研究。研究发现，木聚糖硫酸酯具有抗HIV、抗凝血、抗病毒、降血酯等作用。但是，木聚糖单酯化衍生物仍存在抗生物活性低、取代度低等缺陷。因而，考虑在木聚糖单酯化衍生物的基础上引入其他活性基团来进一步增强木聚糖的生物活性。含有二茂铁基团的大分子聚合物具有独特的三维结构、高分子量、膜渗透性、异常代谢和高熔点等属性，且将二茂铁基团引入到生物聚合物大分子中可提高其抑菌、抗HIV、抗癌等生物活性。因而期望在木聚糖硫酸酯的基础上引入二茂铁基团，进一步提高木聚糖的抗HIV活性。

[0004] 本发明以蔗渣木聚糖为原料，氨基三磺酸钠为酯化剂，在碱性水溶液条件下首先合成蔗渣木聚糖硫酸酯，然后以二茂铁甲酸为第二步酯化的活性酯化剂，在二氯甲烷溶剂中经催化反应制得一种具有抗HIV双活性的磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯。

发明内容

[0005] 本发明的目的是为了提高蔗渣木聚糖的抗HIV活性，提供一种抗HIV双活性磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的合成方法。

[0006] 具体步骤为：

[0007] (1)将蔗渣木聚糖置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖。

[0008] (2)称取0.75～2.0g亚硝酸钠溶于10～25mL蒸馏水中得亚硝酸钠水溶液。

[0009] (3)取3.5～8.0g亚硫酸氢钠、10～30mL蒸馏水加入250mL的四口烧瓶中，搅拌下将体系升温至70～90℃。缓慢滴加置于恒压滴液漏斗中的步骤(2)所得亚硝酸钠水溶液到体系中，控制在30～50分钟内滴加完毕，继续反应1.5～2小时。

[0010] (4)将步骤(3)所得体系的温度降至40～50℃，用浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节体系pH为8～9即得氨基三磺酸钠酯化剂。

[0011] (5)称取步骤(1)所得干基蔗渣木聚糖1.5～3.0g加入到步骤(4)所得氨基三磺酸钠溶液中，加入0.1～0.25g ZSM-5分子筛催化剂，维持温度在50℃的条件下反应4～6小时。

[0012] (6)将步骤(5)所得物料倒入100mL烧杯中，滴加浓度为0.5mol/L的盐酸溶液调节pH为6～7，直至有沉淀析出，静置40～60分钟。

[0013] (7)抽滤步骤(6)所得物料，并分别用15～20mL分析纯无水乙醇洗涤沉淀物2～3次后送入50℃的真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得蔗渣木聚糖硫酸酯。

[0014] (8)取0.4～0.8g二茂铁甲酸加入250mL的四口烧瓶中，并向其中加入5～10mL的分析纯二氯甲烷，在5～20℃的条件下搅拌30分钟。

[0015] (9)取4～8mL的分析纯草酰氯，溶于10～20mL的分析纯二氯甲烷，置于恒压漏斗中，缓慢滴加到步骤(8)所得反应体系中，控制在30～60分钟内滴加完毕，继续反应2～3小时。

[0016] (10)向步骤(9)所得反应体系中滴加0.05～0.2mL分析纯吡啶，继续反应8～10小时。

[0017] (11)将步骤(10)所得物料在20～30℃的条件下置于旋转蒸发仪的烧瓶中进行旋转蒸发，取下后通入氮气，并用15～25mL的分析纯二氯甲烷溶解。

[0018] (12)取步骤(7)所得蔗渣木聚糖硫酸酯0.8～1.5g加入到步骤(11)所得体系中，并向其中加入0.15～0.4mL分析纯三乙胺，在30～40℃的条件下搅拌反应3～4小时，然后降温至20～30℃的条件下继续搅拌反应1～2小时。

[0019] (13)抽滤步骤(12)所得物料，并分别用15～25mL的分析纯丙酮洗涤3次后送至50℃的恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得产物磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯。

[0020] (14)采用BaCl2-明胶浊度法测定步骤(13)中所得的双活性磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的硫酸基团取代度。硫酸基团取代度DS的计算公式为：

[0021]

[0022] 式中：

[0023] 132——蔗渣木聚糖分子中木糖单元的相对分子质量；

[0024] 102——多糖分子中的1个羟基被取代后变为—OSO3Na，相对分子质量的增加值；

[0025] 32——S的相对原子质量；

[0026] S％——样品中硫元素的质量百分含量。

[0027] (15)采用酸碱滴定法测定步骤(14)中所得的双活性磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的二茂铁酰基取代度。具体方法及步骤如下：准确称取约0.5g样品置入50mL锥形瓶中，加入10mL蒸馏水，摇匀，加入2滴5％的酚酞指示剂，用浓度为0.1mol/L的NaOH标准溶液滴定至浅红色(30s内不会褪色)。再用移液管加入2.5mL浓度为0.5mol/L的NaOH标准溶液，摇匀，密封，在室温下震荡皂化4小时。之后用浓度为0.5mol/L的盐酸标准溶液滴定至无色，即为滴定终点。二茂铁酰基取代度(DSC)的计算式如下：

[0028]

[0029] 式中：

[0030] w—磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的二茂铁甲酰基的质量分数，％；

[0031] V0—滴定蔗渣木聚糖消耗盐酸标准溶液体积，单位mL；

[0032] V1—滴定蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯消耗的盐酸标准溶液体积，单位mL；

[0033] CHCl—盐酸标准溶液浓度，单位mol/L；

[0034] m—蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯样品的质量，单位g；

[0035] 230和132—二茂铁甲酰基和蔗渣木聚糖脱水木糖单元的相对分子质量。

[0036] 本发明首先以NaNO2-NaHSO3水相法来合成氨基三磺酸钠酯化剂，在水相介质中将蔗渣木聚糖与氨基三磺酸钠酯化反应得到蔗渣木聚糖硫酸酯，然后再以二茂铁甲酸为酯化剂，在二氯甲烷溶剂中与蔗渣木聚糖硫酸酯进行第二步催化酯化反应，得到的产物磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯为一种双活性的抗HIV木聚糖复合修饰衍生物。所得的目标产物经双催化酯化改性修饰后不仅结合了磺酸基和蔗渣木聚糖的抗HIV活性，同时具备了二茂铁基团的热稳定性、抗HIV活性、抑菌活性等性能，为抗HIV药物的进一步开发应用提供了依据。

附图说明

[0037] 图1为蔗渣木聚糖的IR图。

[0038] 图2为本发明实施例制备的抗HIV双活性的磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的IR图。

[0039] 图3为蔗渣木聚糖的SEM图。

[0040] 图4为本发明实施例制备的抗HIV双活性的磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的SEM图。

[0041] 图5为蔗渣木聚糖的XRD图。

[0042] 图6为本发明实施例制备的抗HIV双活性的磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的XRD图。

[0043] 图7为蔗渣木聚糖的TG-DTG图。

[0044] 图8为本发明实施例制备的抗HIV双活性的磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯的TG-DTG图。

具体实施方式

[0045] 实施例：

[0046] (1)将蔗渣木聚糖置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖。

[0047] (2)称取0.75g亚硝酸钠溶于10mL蒸馏水中得亚硝酸钠水溶液。

[0048] (3)取3.5g亚硫酸氢钠、10mL蒸馏水加入250mL的四口烧瓶中，搅拌下将体系升温至90℃。缓慢滴加置于恒压滴液漏斗中的步骤(2)所得亚硝酸钠水溶液到体系中，控制在30分钟内滴加完毕，继续反应1.5小时。

[0049] (4)将步骤(3)所得体系的温度降至50℃，用浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节体系pH约为9即得氨基三磺酸钠酯化剂。

[0050] (5)称取步骤(1)所得干基蔗渣木聚糖1.5g加入到步骤(4)所得氨基三磺酸钠溶液中，加入0.15g ZSM-5分子筛催化剂，维持温度在50℃的条件下反应4小时。

[0051] (6)将步骤(5)所得物料倒入100mL烧杯中，滴加浓度为0.5mol/L的盐酸溶液调节pH约为7，直至有沉淀析出，静置40分钟。

[0052] (7)抽滤步骤(6)所得物料，并分别用15mL分析纯无水乙醇洗涤沉淀物3次后送入50℃的真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得蔗渣木聚糖硫酸酯。

[0053] (8)取0.46g二茂铁甲酸加入250mL的四口烧瓶中，并向其中加入5mL的分析纯二氯甲烷，在10℃的条件下搅拌30分钟。

[0054] (9)取4mL的分析纯草酰氯，溶于10mL的分析纯二氯甲烷，置于恒压漏斗中，缓慢滴加到步骤(8)所得反应体系中，控制在60分钟内滴加完毕，继续反应2小时。

[0055] (10)向步骤(9)所得反应体系中滴加0.05mL分析纯吡啶，继续反应10小时。

[0056] (11)将步骤(10)所得物料在20℃的条件下置于旋转蒸发仪的烧瓶中进行旋转蒸发，取下后通入氮气，并用15mL的分析纯二氯甲烷溶解。

[0057] (12)取步骤(7)所得蔗渣木聚糖硫酸酯0.85g加入到步骤(11)所得体系中，并向其中加入0.20mL分析纯三乙胺，在35℃的条件下搅拌反应3小时，然后降温至25℃的条件下继续搅拌反应2小时。

[0058] (13)抽滤步骤(12)所得物料，并分别用15mL的分析纯丙酮洗涤3次后送至50℃的恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得产物磺酸基蔗渣木聚糖二茂铁甲酸酯。

[0059] (14)采用BaCl2-明胶浊度法对步骤(7)中所得产物进行硫酸酯化取代度测定，得其取代度为1.19。

[0060] (15)采用酸碱滴定法对步骤(13)所得产物进行二茂铁甲酸酯化取代度测定，得其取代度为0.129。

[0061] 产品经IR分析，在1120.57cm-1和617.41cm-1有S＝O的特征伸缩振动吸收峰，1654.69cm-1处为C＝O伸缩振动，1093.04cm-1处为C-O-C的特征吸收峰，1108.66cm-1和
1004.89cm-1为VC-C(茂环)的特征吸收峰，在489.13cm-1处为C-Fe的特征吸收峰，说明硫酸和二茂铁甲酸对蔗渣木聚糖酯化成功。经XRD分析酯化改性后的产物在15.7277°、17.5105°、
17.6891°、19.7571°、25.1262°处出现强的衍射峰，表明结晶度高，结晶含量多，且结晶区比较完整。SEM分析结果表明了双酯化产物表面是团聚在一起的，不存在无定型部分，形状更趋向于圆形，且表面凹凸不平，有非常明显的空隙和破损沟纹，证明经过酯化后原结构已被破坏。分析双酯化产物的TG-DTG曲线，在150～250℃阶段，质量损失达到最多为30％，在670～700℃这一阶段的损失量约为10％，引起损失的可能是羧酸酯化剂上的一些基团。