CN101279990A - iota-卡拉胶偶数寡糖单体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种iota－卡拉胶偶数寡糖单体，其特征是聚合度为2－20，分子通式为C_12n+12H_16n+18O_15n+16S_2n+2Na_2n+2(其中n＝0－9)。制备时将iota－卡拉胶用酸或氢型强阳离子交换树脂于50－100℃加热降解30－480分钟，过滤，滤液用碱中和，经浓缩，醇沉，再经Superdex 30或者BioGel P10柱色谱分离，以碳酸氢铵水溶液为流动相，采用示差检测器检测，按洗脱峰合并收集，浓缩，冷冻干燥。本发明的方法操作方便，制备工艺简单，无三废污染，成本低且制备效率高。本发明的iota－卡拉胶偶数寡糖单体可用作硫酸寡糖分子量标准化试剂。

Description

iota-卡拉胶偶数寡糖单体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种iota-卡拉胶寡糖，具体地说是涉及一种聚合度为2-20的iota-卡拉胶偶数寡糖单体及其制备方法。

背景技术

卡拉胶(Carrageenan)是一类由半乳糖及半乳糖衍生物构成的聚阴离子线性高分子化合物。卡拉胶主要有kappa、lambda和iota三种类型，其中iota-卡拉胶是由1，3-连接-4-硫酸基-β-D-半乳糖(G4S)和1，4-连接-2-硫酸基-3，6-内醚-α-D-半乳糖(A2S)交替连接而成的高分子聚合物。卡拉胶作为一种天然硫酸多糖类化合物，已广泛应用于食品、医药和化工等领域。近年来，卡拉胶寡糖及其衍生物的许多重要生物学功能和生理活性逐渐被人们所认识，并在抗肿瘤(牟海津，ZL 03138975.9)、抗凝血、抗病毒(王长云，生物工程进展，2000，20(7)：39-42)、抗溃疡、抗氧化及免疫调节(Hua mao Yuan et al.，Cancer Letters，243(2)：228-234)等方面都显示出良好的应用前景。目前文献有关iota-卡拉胶寡糖单体的制备主要采用iota-卡拉胶酶法，该法通过水解iota-卡拉胶中β-1，4-糖苷键制备寡糖，该法制备的寡糖分子的非还原端均为2-硫酸-3，6-内醚半乳糖(A2S)，还原端均为4-硫酸半乳糖(G4S)，即所得iota-卡拉胶寡糖均具有[A2S-α1，3-G4S]_n重复结构，采用iota-卡拉胶酶法制备的寡糖称为新-iota-卡拉胶寡糖(Svein H.Knutsen，et al，Carbohydrate Research，2001，331(1)：101-106；Gurvan Michel et al.，J.Biol.Chem.，2001，276(43)：40202-40209)。虽有专利报导了酸法降解制备K-卡拉胶奇数寡糖单体(于广利等，ZL03138968.6)和琼胶奇数寡糖单体(毛文君等，ZL03138971.6)，但是目前还未见采用酸法降解制备iota-卡拉胶偶数寡糖单体的报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有新型结构的iota-卡拉胶偶数寡糖单体及其制备方法，能弥补现有技术的上述需求。

一种iota-卡拉胶偶数寡糖单体，其特征是聚合度为2-20，分子通式为C_12n+12H_16n+18O_15n+16S_2n+2Na_2n+2，式中n＝0-9；结构通式如下所示：

上述iota-卡拉胶偶数寡糖单体的制备方法，其特征是将iota-卡拉胶用酸或氢型强阳离子交换树脂在50-100℃加热降解，过滤，滤液用碱中和，经浓缩，醇沉，再经低压柱色谱分离，按洗脱峰收集，浓缩，冷冻干燥。

本发明的方法操作方便，制备工艺简单，无三废污染，成本低且制备效率高。本发明的iota-卡拉胶偶数寡糖单体可用作硫酸寡糖分子量标准化试剂。

附图说明

附图1为本发明的iota-卡拉胶偶数寡糖单体的低压柱色谱分离图。

附图2为本发明的iota-卡拉胶四糖的红外光谱图。

附图3为本发明的iota-卡拉胶四糖的电喷雾离子化质谱图。

附图4为本发明的iota-卡拉胶四糖的核磁共振碳谱图。

具体实施方式

实施例1

用浓度为0.1-1.0mol/L的硫酸将iota-卡拉胶溶解成0.5-5％(W/W)的水溶液，将该水溶液在搅拌下于50-100℃控时降解30-480分钟后，用氢氧化钠中和，经旋转蒸发浓缩后，用无水乙醇沉淀、洗涤，沉淀用水溶解，再以0.2mol/L的碳酸氢铵水溶液为流动相，用Superdex 30填料进行柱色谱分离，用示差检测器进行检测，按洗脱峰合并收集，浓缩，冷冻干燥即得本发明的iota-卡拉胶偶数寡糖单体。

本实施例中所述的硫酸可改用盐酸、硝酸、甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸或三氟乙酸；所述的氢氧化钠可改用氢氧化钾或氢氧化铵；所述的乙醇可改用甲醇、丙酮或异丙醇；所述的Superdex 30填料可改用BioGel P10；所得iota-卡拉胶寡糖单体可以是钠盐、钾盐或者铵盐。

实施例2

将iota-卡拉胶用水溶解成0.5-5％(W/W)的水溶液，加入0.5-20克氢型强阳离子交换树脂，将上述混和液在搅拌下于50-100℃控时降解30-480分钟后过滤，滤液用氢氧化铵中和，经旋转蒸发浓缩后，用丙酮沉淀、洗涤，沉淀用水溶解，再以0.3mol/L的碳酸氢铵水溶液为流动相，用BioGel P10柱色谱进行分离，用示差检测器进行检测，按洗脱峰合并收集，浓缩，冷冻干燥即得。

本实施例中所述的氢型强阳离子交换树脂是指732树脂、Dowex AG50W X4树脂或Amberlite IR-120H树脂；所述的丙酮可改用乙醇、甲醇或异丙醇；所用BioGel P10可改用Superdex 30；所述的氢氧化铵可改用氢氧化钠或氢氧化钾。

本发明根据iota-卡拉胶分子中糖残基α-1，3和β-1，4-糖苷键对酸催化水解能力不同制备偶数寡糖，并在寡糖柱色谱分离中采用挥发性的碳酸氢铵作为流动相，克服了寡糖单体制备中后续除盐的困难，缩短了寡糖制备时间并提高了得率。虽然理论上可采用化学合成的方法来制备iota-卡拉胶偶数寡糖单体，但因涉及羟基的保护和脱保护、糖残基间的选择性连接以及因定位硫酸酯化修饰遇到的系列问题，其技术难度较大、得率低、合成成本高、安全性差。

制得的10种iota-卡拉胶偶数寡糖单体钠盐的分子式分别是：C₁₂H₁₈O₁₆S₂Na₂、C₂₄H₃₄O₃₁S₄Na₄、C₃₆H₅₀O₄₆S₆Na₆、C₄₈H₆₆O₆₁S₈Na₈、C₆₀H₈₂O₇₆S₁₀Na₁₀、C₇₂H₉₈O₉₁S₁₂Na₁₂、C₈₄H₁₁₄O₁₀₆S₁₄Na₁₄、C₉₆H₁₃₀O₁₂₁S₁₆Na₁₆、C₁₀₈H₁₄₆O₁₃₆S₁₈Na₁₈和C₁₂₀H₁₆₂O₁₅₁S₂₀Na₂₀，理论分子量依次为528.37、1038.72、1549.08、2059.44、2569.79、3080.15、3590.51、4100.86、4611.22和5121.57道尔顿。

图1为各寡糖单体的色谱分离图，表明聚合度为2-20的iota-卡拉胶偶数寡糖在色谱柱中得到了良好分离。

图2为本发明的iota-卡拉胶四糖的红外光谱图，图中1227cm^-1和847cm^-1以及801cm^-1处都有强吸收峰，分别为S＝O伸缩振动和G4S中C₄-O-S以及A2S中C₂-O-S的特征吸收；927cm^-1为3，6-内醚半乳糖的特征吸收，1072cm^-1为吡喃半乳糖吸收，表明本发明制得的所有寡糖单体均含有iota-卡拉胶的结构特征。

图3为iota-卡拉胶四糖的质谱分析图，图中1016.8为[M-Na]^-峰；507.9为[M-Na-H]^2-峰；496.9为[M-2Na]^2-峰；445.9为[M-2Na-NaHSO₃]^2-峰；经计算Mr＝1038.8，为iota-卡拉胶四糖钠盐的测定分子量，与其理论分子量1038.7道尔顿相符。

图4为iota-卡拉胶四糖(G4S-A2S-G4S-A2S)的核磁共振碳谱图，各糖残基中碳信号的归属如表1所示。

        表1：iota-卡拉胶四糖各糖残基中碳信号归属

本发明的iota-卡拉胶寡糖单体分子中非还原端为4-硫酸半乳糖(G4S)，还原端为2-硫酸-3，6-内醚半乳糖(A2S)，即所有寡糖单体均具有[G4S-β1，4-A2S]_n重复结构特点，其结构与iota-卡拉胶酶法制得的寡糖结构([A2S-α1，3-G4S]_n)明显不同。为了深入开展不同结构类型卡拉胶寡糖的构效关系的研究，采用不同方法制备结构多样的卡拉胶寡糖，不仅可丰富海洋寡糖库数据，也有利于从分子水平上研究并阐明卡拉胶寡糖及其衍生物与人类疾病发生、发展的关系，因此，iota-卡拉胶寡糖单体的制备具有十分重要的意义。

Claims (3)

1.一种iota-卡拉胶偶数寡糖单体，其特征是聚合度为2-20，分子通式为C_12n+12H_16n+18O_15n+16S_2n+2Na_2n+2，式中n＝0-9；结构通式如下所示：

2.权利要求1所述的iota-卡拉胶偶数寡糖单体的制备方法，其特征是将iota-卡拉胶用酸或氢型强阳离子交换树脂在50-100℃加热降解，过滤，滤液用碱中和，经浓缩，醇沉，再经低压柱色谱分离，按洗脱峰收集，浓缩，冷冻干燥。

3.如权利要求2所述的iota-卡拉胶偶数寡糖单体的制备方法，其特征是所述的酸为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸或三氟乙酸；所述的氢型强阳离子交换树脂为732树脂、Dowex AG50W X4树脂或Amberlite IR-120H树脂；所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵；所述的醇为甲醇、乙醇或异丙醇；所述的低压柱色谱分离填料为Superdex 30或Bio Gel P10。

Images