CN101230108B - 一种乙酰化褐藻多糖硫酸酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及褐藻多糖硫酸酯的乙酰化反应，在催化剂N-溴代丁二酰亚胺的存在下，用乙酸酐对褐藻多糖硫酸酯进行乙酰化修饰，经过分离纯化，获得乙酰化褐藻多糖硫酸酯；该方法所用催化剂毒副作用小，工艺简单，在较温和的条件下可获得乙酰化褐藻多糖硫酸酯。

Description

一种乙酰化褐藻多糖硫酸酯的制备方法
技术领域
本发明涉及褐藻多糖硫酸酯，具体地说是一种乙酰化褐藻多糖硫酸酯的制备方法。
背景技术
褐藻多糖硫酸酯是一类硫酸化多糖，存在于褐藻中，首先由Kylin在1913年用稀酸从掌状海带中提取出来。Kylin将提取物水解后分离出L-岩藻糖，他将这种多糖命名为fucoidin，现根据多糖的命名原则一般定名为fucoidan，中文名称为墨角藻多糖、岩藻多糖、岩藻聚糖、岩藻聚糖硫酸酯、褐藻糖胶或褐藻多糖硫酸酯。现在人们对褐藻多糖硫酸酯的组成有较为清晰的了解，它是一类化学组成和结构比较复杂的多糖，以岩藻糖和硫酸基为主，随着藻的种类不同还含有半乳糖、木糖、糖醛酸等其他成分。近年来的研究表明褐藻多糖硫酸酯具有抗凝血、抗肿瘤、抗病毒、抗溃疡等独特的生物活性，成为海洋药物的研究热点之一。
大量的研究表明，多糖的结构、取代基团、分子量等与活性密切相关，对其进行分子修饰，可能获得更高活性的物质。多糖的乙酰化也是重要的多糖化学修饰方法。乙酰基可以使糖链的伸展发生变化，导致多糖的羟基暴露，从而增加其在水中的溶解度。乙酰化多糖中的乙酰基对于多糖的生物活性往往也有很重要的作用。乙酰基能改变多糖分子的定向性和横向次序，从而改变了糖链的空间排布，进而使之活性发生变化。新型隐球菌荚膜多糖一葡糖醛酸木糖(GXM)可以干涉中性粒细胞的迁移，Ellerbroek等研究后发现GXM骨架结构甘露聚糖中六位氧上的乙酰基对GXM的这一作用贡献很大，并且体外实验证明六位脱乙酰化后GXM抑制中性粒细胞迁移的能力明显降低。脑膜炎球菌A和伤寒杆菌Vi的荚膜多糖常被用于生产疫苗，这些荚膜多糖中的O一乙酰基是其抗原决定簇的功能基团，诱导免疫应答反应。近年来，对褐藻多糖硫酸酯的化学修饰主要集中在降低分子量及过硫酸化修饰，乙酰化的修饰还未见公开。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、反应条件温和乙酰化褐藻多糖硫酸酯的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
其是在催化剂N-溴代丁二酰亚胺(NBS)的存在下，用乙酸酐对褐藻多糖硫酸酯进行乙酰化修饰，经过分离纯化，获得乙酰化褐藻多糖硫酸酯。
具体为：
一种乙酰化褐藻多糖硫酸酯的制备方法，其以褐藻硫酸多糖硫酸酯为原料，可按如下步骤进行操作，
1)称取褐藻多糖硫酸酯溶于甲酰胺中，搅拌均匀制成重量浓度0.1-10％的褐藻多糖硫酸酯溶液，最好为2-5％；
2)在步骤1)褐藻多糖硫酸酯溶液中滴加含有重量体积浓度为0.2-5％N-溴代丁二酰亚胺的乙酸酐溶液，控制溶液中乙酸酐的终浓度为1-4Mol/L，反应温度为60-100℃，反应时间2-6h；
3)反应完毕后，滴加乙醇至乙醇于溶液中的最终体积浓度为50-80％进行沉淀，通过离心或过滤分离沉淀，将沉淀干燥后溶于水中进行透析，干燥物与水的重量比为1∶20-50，通过透析膜除去甲酰胺及未反应乙酸酐小分子，获取截留产物；
4)将步骤3)中的截留产物减压浓缩，将浓缩液冻干，制得乙酰化褐藻多糖硫酸酯。
所使用高效低毒的N-溴代丁二酰亚胺作为催化剂，其于乙酸酐溶液中的重量体积浓度最好为1％。；步骤2)中反应温度最好为80℃，反应时间最好为6h；步骤3)中透析膜规格通常为截留分子量3600。
本发明的优点为：本发明为一种硫酸多糖类物质乙酰化的方法，具体为褐藻多糖硫酸酯的乙酰化反应，其用低毒高效价廉的作为催化剂，代替传统的毒性和危险性都较大的对-甲基苯磺酰氯和吡啶，用乙酸酐作为酰化试剂，甲酰胺为溶剂，进行乙酰化反应；在较温和的反应条件下制备获得乙酰化褐藻多糖硫酸酯。该方法所用催化剂毒副作用小，工艺简单，反应条件温和。
附图说明
图1褐藻多糖硫酸酯的红外谱图；
图2乙酰化褐藻多糖硫酸酯的红外谱图；
图3乙酰化褐藻多糖硫酸酯(A)和褐藻多糖硫酸酯(B)的13C NMR谱图；
图4乙酰化褐藻多糖硫酸酯的1H NMR谱图。
具体实施方式
本发明的实施例结合附图进一步说明如下：
图1和图2分别是褐藻多糖硫酸酯和乙酰化褐藻多糖硫酸酯的红外谱图。和褐藻多糖硫酸酯的IR谱图相比，乙酰化褐藻多糖硫酸酯在1722cm-1附近出现了C＝O的特征吸收峰，而其他吸收峰的位置基本没有改变，表明样品的乙酰化是成功的。
图3是乙酰化褐藻多糖硫酸酯(A)和褐藻多糖硫酸酯(B)的13C NMR谱图。在13C NMR的谱图中，乙酰化褐藻多糖硫酸酯在178ppm和169ppm处出现了羰基的特征吸收峰，进一步表明乙酰化是成功的，羰基吸收峰的位置不同，表明乙酰化可能发生在多糖的不同羟基上。
图4是乙酰化褐藻多糖硫酸酯的1H NMR谱图。谱图中2.05ppm处的吸收表明了多糖中乙酰基的存在，为其中甲氧基的吸收。乙酰基在2.05ppm处对于所有糖信号(3.2-5.6ppm)的相对强度就代表了乙酰度的大小：
Figure S200810014244XD00031
本发明的乙酰化海藻硫酸多糖的制备方法是按下列步骤进行：
(1)称取定量的褐藻多糖硫酸酯，溶于甲酰胺中，搅拌均匀制成褐藻多糖硫酸酯溶液；
(2)在该多糖溶液中滴加含有重量体积(g∶ml)浓度为0.2-5％N-溴代丁二酰亚胺(NBS)的乙酸酐，控制乙酸酐的终浓度为1-4Mol/L，反应温度为60-100℃，反应时间2-6h；
(3)反应完毕后，滴加乙醇至乙醇于溶液中的最终浓度为60-80％的乙醇进行沉淀，搅拌后静置24小时，将沉淀干燥后溶于水透析，干燥物与水的重量比为1∶20，透析膜截留分子量为3600，除去甲酰胺及为反应乙酸酐等小分子，获取截留产物；
(4)将(3)中的截留产物减压浓缩，将浓缩液冻干，制得乙酰化褐藻多糖硫酸酯。
实施例1-9按上述步骤进行，具体反应条件包括褐藻多糖硫酸酯浓度、N-溴代丁二酰亚胺浓度、乙酸酐用量，反应时间和反应温度按表1所示条件进行。实施例产物的具体理化参数见表2。
表1褐藻多糖硫酸酯乙酰化反应工艺条件
试验号 褐藻多糖硫酸酯重量浓度(％) N-溴代丁二酰亚胺浓度(％) 乙酸酐浓度/mol/L 反应时间(h) 反应温度(/℃)
实施例1  0.1  0.2  1  2  60
实施例2  1  1  1  2  60
实施例3  1  1  2  4  80
实施例4  2  1  2  6  100
实施例5  2  1  1  2  60
实施例6  2  1  2  2  80
实施例7  5  1  2  4  100
实施例8  5  1  4  4  60
实施例9  10  5  4  6  80
表2本发明乙酰化褐藻多糖硫酸酯的理化分析参数
样品 总糖/％ 褐藻糖/％ 硫酸根/％ 糖醛酸/％   重均分子量/KDa   乙酰度
  褐藻多糖硫酸酯 52.38 27.16 27.56 4.59   236.4 ----
  实施例1   55.77   25.76   26.51   4.12   211.5   0.56
  实施例2   60.83   26.33   26.78   4.21   199.8   0.67
  实施例3   57.25   25.14   25.84   3.98   224.7   0.48
  实施例4   58.41   27.56   26.98   5.01   204.5   0.79
  实施例5   61.67   24.66   25.06   3.65   210.4   0.82
  实施例6   51.53   26.45   26.88   4.71   199.4   0.64
  实施例7   56.89   24.06   25.10   4.08   221.7   0.59
  实施例8   60.51   23.72   25.31   4.50   195.0   0.87
  实施例9   59.78   24.38   26.15   5.10   198.5   0.81

Claims (4)

1.一种乙酰化褐藻多糖硫酸酯的制备方法，其特征在于：其以褐藻多糖硫酸酯为原料，按如下步骤进行操作，
1)称取褐藻多糖硫酸酯溶于甲酰胺中，搅拌均匀制成重量浓度0.1-10％的褐藻多糖硫酸酯溶液；
2)在步骤1)褐藻多糖硫酸酯溶液中滴加含有重量体积浓度为0.2-5％N-溴代丁二酰亚胺的乙酸酐溶液，控制溶液中乙酸酐的终浓度为1-4mol/L，反应温度为60-100℃，反应时间2-6h，所述重量体积浓度的单位是g/ml；
3)反应完毕后，滴加乙醇至乙醇于溶液中的最终体积浓度为50-80％进行沉淀，通过离心或过滤分离沉淀，将沉淀干燥后溶于水中进行透析，干燥物与水的重量比为1∶20-50，通过透析膜除去甲酰胺及未反应乙酸酐小分子，获取截留产物；
4)将步骤3)中的截留产物减压浓缩，将浓缩液冻干，制得乙酰化褐藻多糖硫酸酯。
2.根据权利要求1所述乙酰化褐藻多糖硫酸酯的制备方法，其特征在于：所述褐藻多糖硫酸酯溶液的重量浓度为2-5％。
3.根据权利要求1所述乙酰化褐藻多糖硫酸酯的制备方法，其特征在于：所使用高效低毒的N-溴代丁二酰亚胺作为催化剂，其于乙酸酐溶液中的重量体积浓度为1％。
4.根据权利要求1所述乙酰化褐藻多糖硫酸酯的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中反应温度为80℃，反应时间6h。
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