CN101735288A - 一种固体酸催化糖类全乙酰化方法 - Google Patents

一种固体酸催化糖类全乙酰化方法 Download PDF

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张博
李娟�
周家芬
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Abstract

本发明公开了一种固体酸催化糖类全乙酰化方法,其特点是以单糖与醋酐混合后在H2SO4/SiO2固体酸的催化下进行合成反应,反应物经过滤旋蒸浓缩得全乙酰化合物。本发明与现有技术相比具有工艺简单,反应时间短,后处理方便,收率高,固体酸可回收循环利用等优点,而且绿色环保、经济高效,合成所用原料价廉易得,生产成本低,可广泛应用于工业化生产,是一种很有应用前景的糖类全乙酰化合物合成新方法。

Description

一种固体酸催化糖类全乙酰化方法
技术领域
本发明涉及医药及精细化工技术领域,具体地说是一种固体酸催化糖类全乙酰化方法。
背景技术
全乙酰化糖类化合物是许多糖类药物的前体,广泛应用于医药和化工生产的中间体。糖类的全乙酰化方法研究的较早也较多,有的使用较毒的试剂如吡啶(Toshihiro Yamamoto;Yuji Nishiuchi;Tetrahedron Lett.2008,49,6876-6878),该方法不但污染环境,而且严重影响操作人员健康,因此限制了该方法的广泛应用。还有使用的是三氟甲磺酸盐,如三氟甲磺酸钪(JinqChyi Lee;Cheng An Tai;Tetrahedron Lett.2002,43,851-855),三氟甲磺酸铜(Cheng-An Tai;Suvarn,S.Kulkarni;J.Org.Chem.2003,68,8719-8722),由于三氟甲磺酸盐价格昂贵,更限制了它的应用,一般不应用于工业化生产。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种固体酸催化糖类全乙酰化方法,工艺简单、操作方便,收率高,而且绿色环保、经济高效,合成所用原料价廉易得,生产成本低,是一种很有应用前景的糖类全乙酰化合物合成新方法,广泛应用于工业化生产。
实现本发明目的的具体技术方案是:一种固体酸催化糖类全乙酰化方法,其特点是以单糖与醋酐混合后在H2SO4/SiO2固体酸的催化下进行合成反应,反应物经旋蒸浓缩得全乙酰化合物,其制备包括以下步骤:
a、H2SO4/SiO2固体酸的制备
将硅胶与无水乙醚在搅拌混合下滴加98%硫酸,经旋蒸浓缩脱除乙醚后,干燥制得固体酸催化剂,硅胶、无水乙醚和硫酸按1~10g∶10~100ml∶0.1~10ml质量体积比混合,干燥温度为40~200℃,干燥时间为1~6小时,旋蒸的压力为400~1000KPa;
b、全乙酰化的催化反应
将单糖与醋酐按1∶1~5当量比混合,搅拌下加入H2SO4/SiO2固体酸催化剂,在0~45℃温度下全乙酰反应2min~4h,然后经过滤旋蒸浓缩得全乙酰化合物,单糖与催化剂的摩尔比为1∶0.001~0.5。
所述单糖为葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、核糖、山梨糖、果糖、氨基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰氨基半乳糖、纤维二糖、乳糖、蔗糖或麦芽糖。
所述单糖为葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、核糖、山梨糖、果糖、氨基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰氨基半乳糖、纤维二糖、乳糖、蔗糖或麦芽糖的1位-醇苷。
所述步骤b中的单糖与醋酐当量比优选为1.2~2.5。
所述步骤b中的全乙酰反应温度优选为15~30℃。
所述步骤b中的单糖与催化剂的摩尔比优选为1∶0.005~0.015。
本发明与现有技术相比具有工艺简单,反应时间短,后处理方便,收率高,操作条件更为温和,适用范围更广,而且绿色环保、经济高效,合成所用原料价廉易得,生产成本低,可广泛应用于工业化生产,是一种很有应用前景的糖类全乙酰化合物合成新方法。
具体实施方式
本发明以单糖与醋酐混合后在H2SO4/SiO2固体酸的催化下进行合成反应,反应物经旋蒸浓缩得全乙酰化合物,其化学反应方程式如下:
其中结构式I为一种羟基裸露的糖或糖苷,结构式II为全乙酰基保护的糖或糖苷。
以下将通过具体的实施例对本发明做进一步的阐述:
实施例1
a、H2SO4/SiO2固体酸的制备
将1g硅胶与10ml无水乙醚在搅拌混合下滴加98%硫酸0.5ml,经旋蒸浓缩脱除乙醚后,干燥制得固体酸催化剂,干燥温度为50℃,干燥时间为5小时,旋蒸的压力为650KPa;
b、全乙酰化的催化反应
取180mg(1mmol)葡萄糖加入反应瓶中,加入0.5ml(1.1mmol)醋酐,在搅拌下加入上述制备的H2SO4/SiO2固体酸催化剂5mg,于25℃温度下进行全乙酰反应30min,反应结束后过滤除去催化剂,滤液经减压浓缩抽干得1,2,3,4,6-五-O-乙酰-α,β-D-吡喃葡萄糖,α∶β=2.6∶1,收率97%。
对上述实施例所得产物1,2,3,4,6-五-O-乙酰-α,β-D-吡喃葡萄糖进行1H-核磁谱分析,测试数据如下:
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ6.33(d,J=3.5Hz,2.0H),5.72(d,J=2.8Hz,0.76H),5.47(t,J=9.7Hz,2.02H),5.24(t,J=9.5Hz,0.88H),5.09-5.16(m,5.74H),4.25-4.29(m,2.96H),4.08-4.13(m,5.14H),3.80-3.86(m,0.78H),2.02-2.18(m,4.6H)
EIMS:m/z 331,242,200,
实施例2
a、H2SO4/SiO2固体酸的制备
将10g硅胶与50ml无水乙醚在搅拌混合下滴加98%硫酸3ml,经旋蒸浓缩脱除乙醚后,干燥制得固体酸催化剂,干燥温度为120℃,干燥时间为3.5小时,旋蒸的压力为750KPa;
b、全乙酰化的催化反应
取18g(100mmol)葡萄糖加入反应瓶中,加入48ml(0.58mol)醋酐,在搅拌下加入上述制备的H2SO4/SiO2固体酸催化剂584mg,于5℃温度下进行全乙酰反应40min,反应结束后过滤除去催化剂,滤液经减压浓缩抽干得1,2,3,4,6-五-O-乙酰-α,β-D-吡喃葡萄糖36.9克,收率95%,α∶β=2.6∶1。
对上述实施例所得产物1,2,3,4,6-五-O-乙酰-α,β-D-吡喃葡萄糖进行1H-核磁谱分析,测试数据如下:
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ6.33(d,J=3.5Hz,2.0H),5.72(d,J=2.8Hz,0.76H),5.47(t,J=9.7Hz,2.02H),5.24(t,J=9.5Hz,0.88H),5.09-5.16(m,5.74H),4.25-4.29(m,2.96H),4.08-4.13(m,5.14H),3.80-3.86(m,0.78H),2.02-2.18(m,4.6H)
EIMS:m/z 331,242,200,
实施例3
a、H2SO4/SiO2固体酸的制备
将2g硅胶与10ml无水乙醚在搅拌混合下滴加98%硫酸1ml,经旋蒸浓缩脱除乙醚后,干燥制得固体酸催化剂,干燥温度为160℃,干燥时间为1小时,旋蒸的压力为850KPa;
b、全乙酰化的催化反应
取342mg(1mmol)麦芽糖加入反应瓶中,加入1.6ml(16.9mmol)醋酐,在搅拌下加入上述制备的H2SO4/SiO2固体酸催化剂30mg,于30℃温度下进行全乙酰反应30min,反应结束后过滤除去催化剂,滤液经减压浓缩抽干得全乙酰化麦芽糖,α∶β=1∶4.1,收率98%。
对上述实施例所得产物全乙酰化麦芽糖进行1H-核磁谱分析,测试数据如下:
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ6.23(d,J=3.5,0.24H),5.74(dd,J=1.75,6.35,1H),5.50-5.53(m,0.25H),5.26-5.40(m,3.49H),5.03-5.07(m,1.18H),4.95-4.99(m,1.24H),4.83-4.87(m,1.19H),4.43-4.46(dd,J=2.1,10.1,1.24H),4.20-4.24(m,2.55H),4.10-4.12(m,0.85H),4.00-4.05(m,2.56H),3.84-3.95(m,2.28H),1.98-2.16(m,34.9H),
ESI MS:m/z 701(M+Na)+
实施例4
a、H2SO4/SiO2固体酸的制备
将2g硅胶与30ml无水乙醚在搅拌混合下滴加98%硫酸0.5ml,经旋蒸浓缩脱除乙醚后,干燥制得固体酸催化剂,干燥温度为80℃,干燥时间为3小时,旋蒸的压力为900KPa;
b、全乙酰化的催化反应
取100mg(0.51mmol)甘露糖1-α-甲苷加入反应瓶中,加入0.6ml(6.3mmol)醋酐,在搅拌下加入上述制备的H2SO4/SiO2固体酸催化剂30mg,于25℃温度下进行全乙酰反应4小时,反应结束后过滤除去催化剂,滤液经减压浓缩抽干得全乙酰化甘露糖-α-甲苷162mg,收率85%。
对上述实施例所得产物全乙酰化甘露糖甲苷进行1H-核磁谱分析,测试数据如下:
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ5.24-5.35(m,3H),4.72(d,J=1.3,1H),4.27-4.31(dd,J=6.8,5.4Hz,1H),4.11-4.14(dd,J=2.3,9.9,1H),3.95-3.99(m,1H),3.41(s,3H),2.16(s,3H),2.11(s,3H),2.04(s,3H),1.99(s,3H)
ESI MS:m/z 385(M+Na)+
上述实施例所得产物经检测,分析后可以确认为纯的目标产物。
本发明中单糖与醋酐的当量比较低,则反应进行较慢且不充分,当量比较大则会加大生产成本,大量醋酐的使用会使后处理麻烦。单糖与催化剂的摩尔比较低,则反应进行较慢,摩尔比较大则会加大生产成本,副产物增多,产率降低,且使后处理麻烦。全乙酰反应的温度太低,反应可以进行但反应较慢。

Claims (6)

1.一种固体酸催化糖类全乙酰化方法,其特征在于以单糖与醋酐混合后在H2SO4/SiO2固体酸的催化下进行合成反应,反应物经旋蒸浓缩得全乙酰化合物,其制备包括以下步骤:
a、H2SO4/SiO2固体酸的制备
将硅胶与无水乙醚在搅拌混合下滴加98%硫酸,经旋蒸浓缩脱除乙醚后,干燥制得固体酸催化剂,硅胶、无水乙醚和硫酸按1~10g∶10~100ml∶0.1~10ml质量体积比混合,干燥温度为40~200℃,干燥时间为1~6小时,旋蒸的压力为400~1000KPa;
b、全乙酰化的催化反应
将单糖与醋酐按1∶1~5当量比混合,搅拌下加入H2SO4/SiO2固体酸催化剂,在0~45℃温度下全乙酰反应2min~4h,然后经过滤旋蒸浓缩得全乙酰化合物,单糖与催化剂的摩尔比为1∶0.001~0.5。
2.根据权利要求1所述固体酸催化糖类全乙酰化方法,其特征在于所述单糖为葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、核糖、山梨糖、果糖、氨基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰氨基半乳糖、纤维二糖、乳糖、蔗糖或麦芽糖。
3.根据权利要求1或2所述固体酸催化糖类全乙酰化方法,其特征在于所述单糖为葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、核糖、山梨糖、果糖、氨基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰氨基半乳糖、纤维二糖、乳糖、蔗糖或麦芽糖的1位-醇苷。
4.根据权利要求1所述固体酸催化糖类全乙酰化方法,其特征在于所述步骤b中的单糖与醋酐当量比优选为1.2~2.5。
5.根据权利要求1所述固体酸催化糖类全乙酰化方法,其特征在于所述步骤b中的全乙酰反应温度优选为15~30℃。
6.根据权利要求1所述固体酸催化糖类全乙酰化方法,其特征在于所述步骤b中的单糖与催化剂的摩尔比优选为1∶0.005~0.015。
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