CN102993242A - 一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，包括以下步骤：步骤一，往反应装置中投入D-氨基葡萄糖盐酸盐和水混合搅拌溶解，降温至10-25℃，滴加硼氢化钠水溶液，继续保温于10-25℃下搅拌至反应完成，反应液脱酸，得到氨基葡萄糖醇水溶液；步骤二，将氨基葡萄糖醇水溶液抽入到另一反应装置中，降温至－5-10℃后滴加亚硝酸钠与酸的混合溶液，继续于－5-10℃下搅拌至反应完成，得到含2-去氧葡萄糖反应液；步骤三，将含2-去氧葡萄糖反应液通过离子交换层析柱，收集2-去氧葡萄糖组分，然后除盐，母液进一步浓缩，结晶，干燥得到2-去氧葡萄糖成品。本发明工艺操作简便，生产过程安全，污染少，易于实现规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺。
背景技术
2-去氧葡萄糖作为非代谢类葡萄糖类似物，具有延迟机体细胞代谢进程，减少机体细胞分裂，抑制肿瘤细胞中的葡萄糖转运和肿瘤细胞的糖酵解，从而抑制肿瘤细胞生长，诱导癌细胞死亡等生理活性。2-去氧葡萄糖与TRAIL（tumor necrosis factor-related apoptosis inducing-ligand）蛋白联合应用可增强黑色素瘤细胞对诱导细胞凋亡物质的敏感性。同时，2-去氧葡萄糖能抑制蛋白质的糖基化，引起高糖酰基化而使SP1依赖型基因表达失去活性而起到抗病毒的作用。
2-去氧葡萄糖的制备方法有多种，如公开号为CN1803818A及CN1800193A的发明专利，公开了以葡萄糖（Ⅳ）为原料，在酸的催化下与乙酸酐作用生成D-乙酰化葡萄糖，然后与溴化氢作用得到1-溴代乙酰葡萄糖（Ⅴ），（Ⅴ）于甲醇溶液中，在锌-氯化铵的作用下生成三乙酰化葡萄烯糖（Ⅵ），（Ⅵ）在甲醇钠的催化下水解得到D-葡萄烯糖（Ⅶ），Ⅶ在硫酸水溶液的作用下得到2-去氧葡萄糖（Ⅰ）。其化学反应式如下：
该方法在反应过程中使用了溴化氢、锌、钠等危险性高的原料，操作难度高，过程处理复杂，不适于规模化生产。
公开号为CN1850835A的发明专利，公开了以D-阿拉伯糖（Ⅷ）为原料，在甲醇钠的作用下与硝基甲烷作用生成1-硝基1-脱氧-D-甘露糖（Ⅸ），（Ⅸ）经乙酸酐酰化后再经碳酸氢钠处理得D-arabo-四乙酰基-1-硝基己烯-1（Ⅹ），（Ⅹ）在硼氢化锂－三氧化二铝的作用下还原得到1-硝基-1,2-二脱氧-D- arabo-己糖四已酸酯（Ⅺ），（Ⅺ）经与氢氧化钾/硝酸处理下得到2-去氧葡萄糖（Ⅰ），其化学反应式如下：
该方法使用了毒性较大的硝基甲烷等试剂，不利于环保，且过程操作复杂，中间产物多，分离纯化困难，不利于工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以海洋生物源为原料，工艺操作简便，生产过程安全，污染少，易于实现规模生产的2-去氧葡萄糖的制备工艺，以充分利用海洋生物副产物，开发海洋生物源2-去氧葡萄糖。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，氨基葡萄糖醇反应液的制备：往反应装置中投入D-氨基葡萄糖盐酸盐和水混合搅拌溶解，降温至10-25℃，滴加硼氢化钠水溶液，继续保温于10-25℃下搅拌至反应完成，反应液脱酸，得到氨基葡萄糖醇水溶液；
步骤二，2-去氧葡萄糖反应液的制备：将氨基葡萄糖醇水溶液抽入到另一反应装置中，降温至－5-10℃后滴加亚硝酸钠与酸的混合溶液，继续于－5-10℃下搅拌至反应完成，得到含2-去氧葡萄糖反应液；
步骤三，2-去氧葡萄糖的分离纯化、除盐及结晶：将含2-去氧葡萄糖反应液通过离子交换层析柱，收集2-去氧葡萄糖组分，然后除盐，母液进一步浓缩，结晶，干燥得到2-去氧葡萄糖成品。
所述的步骤一中， D-氨基葡萄糖盐酸盐和水的投料重量比为1：4-1：8，使D-氨基葡萄糖盐酸盐全部溶解，又不至于使D-氨基葡萄糖盐酸盐溶液太稀而影响反应效率。
所述的步骤一中，D-氨基葡萄糖盐酸盐和硼氢化钠的投料摩尔比为1：1-1：3，使D-氨基葡萄糖盐酸盐的转化率与硼氢化钠的用量保持在最合适的水平。
所述的步骤一中，保温反应时间10-24小时。
所述的步骤一中，反应液脱酸采用三乙胺及二乙胺有机碱，或者采用碳酸钠无机碱，或者采用弱碱性苯乙烯阴离子交换树脂。
所述的步骤二中，氨基葡萄糖醇与亚硝酸钠与酸的摩尔比为1：1：1.5-1：2.5：5，选择该数值范围能使得率较高，又能降低亚硝酸钠与酸的用量。
所述的步骤二中使用的酸为盐酸、硫酸或醋酸。
所述的步骤二中，反应时间6-18小时。
所述的步骤三中，离子交换层析柱中装填的载体为钙型分离树脂。
所述的步骤三中，除盐采用阴阳离子交换树脂层析柱脱盐或电渗析仪-膜分离装置脱盐。
采用上述方案后，本发明采用的起始原料来源于海洋生物副产物，制备工艺过程简便，三废产生量少，生产过程安全，且适于规模化工业生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细的说明。
实施例一
步骤一，氨基葡萄糖醇反应液的制备
向500L反应釜中加入40kgD-氨基葡萄糖盐酸盐（Ⅱ）和200kg水，搅拌至D-氨基葡萄糖盐酸盐全部溶解，然后降温至10℃，滴加入硼氢化钠水溶液，该硼氢化钠水溶液由10Kg硼氢化钠和30Kg水混合制备而成，控制温度10-15℃，反应16h，得氨基葡萄糖醇盐酸盐反应液。将氨基葡萄糖醇盐酸盐反应液通过1﹟层析柱，其填料型号为D301-FD型弱碱性聚苯乙烯阴离子交换树脂，柱高200cm，直径40cm；流速1L/min，约4h层析完毕，得氨基葡萄糖醇（Ⅲ）反应液。
步骤二，2-去氧葡萄糖反应液的制备
将制备的氨基葡萄糖醇反应液抽入到另一500L反应釜中，搅拌降温到0℃，滴加亚硝酸钠与酸的混合溶液，该混合溶液由27kg亚硝酸钠、50kg水及58kg硫酸混合制备而成，滴加完毕保温在0-5℃反应16小时，得2-去氧葡萄糖(Ⅰ)反应液。
步骤三，2-去氧葡萄糖的分离纯化、除盐及结晶
将制备的2-去氧葡萄糖反应液通过2﹟析柱，其填料型号为DTF-01钙型分离树脂，柱高240cm，直径40cm；流速1L/min，约6h层析完毕，收集2-去氧葡萄糖组分，进入组合式电渗析-膜分离（浓缩）组合仪除盐浓缩，浓缩液进一步浓缩至近干，加入无水乙醇100 kg，加热回流至溶清，稍降温，加入2 kg活性炭回流脱色30分钟，压滤至结晶釜，降温至-5℃左右结晶24小时以上，滤出结晶，干燥得2-去氧葡萄糖成品，含量98.5％。
其化学反应式如下：
步骤一，氨基葡萄糖醇反应液的制备
向500L反应釜中加入50kgD-氨基葡萄糖盐酸盐和200kg水，搅拌至D-氨基葡萄糖盐酸盐全部溶解，然后降温至15℃，滴加入硼氢化钠水溶液，该硼氢化钠水溶液由12Kg硼氢化钠和36Kg水混合制备而成，控制温度18-20℃，反应12h，得氨基葡萄糖醇盐酸盐反应液。往氨基葡萄糖醇盐酸盐反应液里加入碳酸钠37kg，搅拌6小时，得氨基葡萄糖醇反应液。
步骤二，2-去氧葡萄糖反应液的制备
将制备的氨基葡萄糖醇反应液抽入到另一500L反应釜中，搅拌降温到0℃，滴加亚硝酸钠与酸的混合溶液，该混合溶液由24kg亚硝酸钠、45kg水及40kg醋酸混合制备而成，滴加完毕保温在4-8℃反应12小时，得2-去氧葡萄糖反应液。
步骤三，2-去氧葡萄糖的分离纯化、除盐及结晶
将制备的2-去氧葡萄糖反应液通过3﹟层析柱，该层析柱的填料型号为DTF-02钙型分离树脂，柱高240cm，直径40cm；流速1L/min，约6h层析完毕，收集2-去氧葡萄糖组分，连续通过串连的4﹟层析柱及5﹟层析柱，4﹟层析柱的填料型号为强碱性聚苯乙烯阴离子交换树脂，柱高200cm，直径40cm，5﹟层析柱的填料型号为强酸性聚苯乙烯阳离子交换树脂，柱高200cm，直径40cm；流速2L/min，约3h层析完毕。层析液抽到500L反应釜中减压浓缩至近干，加入无水乙醇120 kg，加热回流至溶清，稍降温，加入2.5 kg活性炭回流脱色30分钟，压滤至结晶釜，降温至-5℃左右结晶24小时以上，滤出结晶，干燥得2-去氧葡萄糖成品,含量98.2%。
实施例三
步骤一，氨基葡萄糖醇反应液的制备
向500L反应釜中加入50kgD-氨基葡萄糖盐酸盐和200kg水，搅拌至D-氨基葡萄糖盐酸盐全部溶解，然后控制温度18-20℃，滴加入硼氢化钠水溶液，该硼氢化钠水溶液由16Kg硼氢化钠及48Kg水混合制备而成，保温反应10h，得氨基葡萄糖醇盐酸盐反应液。将氨基葡萄糖醇盐酸盐反应液通过6﹟层析柱，该层析柱的填料型号为D301-SC型弱碱性聚苯乙烯阴离子交换树脂，柱高200cm，直径40cm；流速1L/min，约4h层析完毕，得氨基葡萄糖醇反应液。
步骤二，2-去氧葡萄糖反应液的制备
将制备的氨基葡萄糖醇反应液抽入到另一500L反应釜中，搅拌降温到－5℃，滴加亚硝酸钠与酸的混合溶液，该混合溶液由32kg亚硝酸钠、60kg水及55kg醋酸混合制备而成，滴加完毕保温－5-0℃反应18小时，得2-去氧葡萄糖反应液。
步骤三，2-去氧葡萄糖的分离纯化、除盐及结晶
将制备的2-去氧葡萄糖反应液通过2﹟层析柱，该层析柱的填料型号为DTF-01钙型分离树脂，柱高240cm，直径40cm；流速1L/min，约7h层析完毕，收集2-去氧葡萄糖组分，进入组合式电渗析-膜分离（浓缩）组合仪除盐浓缩，浓缩液进一步浓缩至近干，加入无水乙醇130 kg，加热回流至溶清，稍降温，加入2.5 kg活性炭回流脱色30分钟，压滤至结晶釜，降温至-5℃左右结晶24小时以上，滤出结晶，干燥得2-去氧葡萄糖成品,含量99.1%。
实施例四
步骤一，氨基葡萄糖醇反应液的制备
向500L反应釜中加入30kgD-氨基葡萄糖盐酸盐和240kg水，搅拌至D-氨基葡萄糖盐酸盐全部溶解，然后控制温度22-25℃，滴加入硼氢化钠水溶液，该硼氢化钠水溶液由15Kg硼氢化钠及45Kg水混合制备而成，保温反应24h，得氨基葡萄糖醇盐酸盐反应液。控制温度低于60℃以下，减压浓缩掉水，加入150Kg无水乙醇和28Kg三乙胺，室温下搅拌4小时，过滤，除掉三乙胺盐酸盐。滤液转移至蒸馏罐，控制温度低于60℃以下，减压浓缩掉乙醇得氨基葡萄糖醇粘稠液，加入150Kg水搅拌0.5小时，得氨基葡萄糖醇反应液。
步骤二，2-去氧葡萄糖反应液的制备
将制备的氨基葡萄糖醇反应液抽入到另一500L反应釜中，搅拌降温到0℃，滴加亚硝酸钠与酸的混合溶液，该混合溶液由24kg亚硝酸钠、48kg水及42kg醋酸混合制备而成，滴加完毕保温5-8℃反应18小时，得2-去氧葡萄糖反应液。
步骤三，2-去氧葡萄糖的分离纯化、除盐及结晶
将制备的2-去氧葡萄糖反应液通过2﹟层析柱，该层析柱的填料型号为DTF-01钙型分离树脂，柱高240cm，直径40cm；流速1L/min，约5h层析完毕，收集2-去氧葡萄糖组分，进入组合式电渗析-膜分离（浓缩）组合仪除盐浓缩，浓缩液进一步浓缩至近干，加入无水乙醇80 kg，加热回流至溶清，稍降温，加入1.5 kg活性炭回流脱色30分钟，压滤至结晶釜，降温至-5℃左右结晶24小时以上，滤出结晶，干燥得2-去氧葡萄糖成品,含量98.3%。
Claims (10)
1.一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，氨基葡萄糖醇反应液的制备：往反应装置中投入D-氨基葡萄糖盐酸盐和水混合搅拌溶解，降温至10-25℃，滴加硼氢化钠水溶液，继续保温于10-25℃下搅拌至反应完成，反应液脱酸，得到氨基葡萄糖醇水溶液；
步骤二，2-去氧葡萄糖反应液的制备：将氨基葡萄糖醇水溶液抽入到另一反应装置中，降温至－5-10℃后滴加亚硝酸钠与酸的混合溶液，继续于－5-10℃下搅拌至反应完成，得到含2-去氧葡萄糖反应液；
步骤三，2-去氧葡萄糖的分离纯化、除盐及结晶：将含2-去氧葡萄糖反应液通过离子交换层析柱，收集2-去氧葡萄糖组分，然后除盐，母液进一步浓缩，结晶，干燥得到2-去氧葡萄糖成品。
2.如权利要求1所述的一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，其特征在于，所述的步骤一中， D-氨基葡萄糖盐酸盐和水的投料重量比为1：4-1：8。
3.如权利要求1所述的一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，其特征在于，所述的步骤一中，D-氨基葡萄糖盐酸盐和硼氢化钠的投料摩尔比为1：1-1：3。
4.如权利要求1所述的一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，其特征在于，所述的步骤一中，保温反应时间10-24小时。
5.如权利要求1所述的一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，其特征在于，所述的步骤一中，反应液脱酸采用三乙胺及二乙胺有机碱，或者采用碳酸钠无机碱，或者采用弱碱性苯乙烯阴离子交换树脂。
6.如权利要求1所述的一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，其特征在于，所述的步骤二中，氨基葡萄糖醇与亚硝酸钠与酸的摩尔比为1：1：1.5-1：2.5：5。
7.如权利要求1所述的一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，其特征在于，所述的步骤二中使用的酸为盐酸、硫酸或醋酸。
8.如权利要求1所述的一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，其特征在于，所述的步骤二中，反应时间6-18小时。
9.如权利要求1所述的一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，其特征在于，所述的步骤三中，离子交换层析柱中装填的载体为钙型分离树脂。
10.如权利要求1所述的一种海洋生物源2-去氧葡萄糖的制备工艺，其特征在于，所述的步骤三中，除盐采用阴阳离子交换树脂层析柱脱盐或电渗析仪-膜分离装置脱盐。
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