CN102993332A - 一种制备几丁寡糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种制备几丁寡糖的方法，在0.1％-50％的壳寡糖溶液中，加入乙酰化试剂，在0℃-100℃下反应1分钟-48小时，氨基经选择性乙酰化后，制备几丁寡糖，几丁寡糖的分子量为400-7000Da，氨基乙酰度为85％-100％，羟基没有发生乙酰化反应；本发明的方法过程简单、产物易分离、易于实现规模化生产。通过本发明的技术，可以实现几丁寡糖的规模生产，从而开发新型的医药、功能食品、食品添加剂、饲料添加剂、生物农药、促植物生长剂、植物抗逆剂等。

Description

一种制备几丁寡糖的方法
技术领域
本发明涉及几丁寡糖，具体的说就是有壳寡糖选择性乙酰化制备几丁寡糖的方法。
技术背景
几丁寡糖为几丁质的降解产物，其结构为聚合度为2-20的β-(1，4)-糖苷键连接的寡聚N-乙酰-D-氨基葡萄糖。研究表明几丁寡糖具有多种生物活性，包括调节免疫、抗菌、止血抗凝、抗肿瘤转移、降低血压、清除自由基等活性，对植物而言，具有诱导抗病性、促进生长、增强植物抗逆(抗旱、抗寒)能力等活性，可以应用于医药、功能食品、食品添加剂、饲料添加剂、生物农药、促植物生长剂、植物抗逆剂等领域，具有广泛的市场前景。
目前报道的制备几丁寡糖方法主要有化学法、生物法和物理法。化学法主要采用在高浓度酸如浓盐酸中降解几丁质，该法污染大、设备要求高、后处理困难；另外一种化学法是以单糖为原料，通过化学合成的方法制备几丁寡糖，该法能得到纯度较高的几丁寡糖，但是选择性低，纯化困难，难以规模生产；物理法主要采用粒子束等处理几丁质，生物法则采用酶来降解几丁质制备几丁寡糖，但是上述两种方法处理效率低，目前都处于实验室研究阶段。目前国内还没有几丁寡糖的规模化生产。
几丁质脱乙酰基后可以得到水溶性的壳聚糖，壳聚糖经酶解制备壳寡糖目前已经实现规模化生产，壳寡糖与几丁寡糖的最大区别在于C2位氨基是否乙酰化。本发明以壳寡糖为原料，通过C2位氨基的选择性乙酰化，羟基不发生反应，制备几丁寡糖；本发明的方法过程简单、产物易分离、易于实现规模化生产。通过本发明的技术，可以实现几丁寡糖的规模生产，从而开发新型的医药、功能食品、食品添加剂、饲料添加剂、生物农药、促植物生长剂、植物抗逆剂等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由壳寡糖经C2位氨基的选择性乙酰化反应制备几丁寡糖的方法。
为实现上述目标，本发明采用的技术方案为：
一种制备几丁寡糖的方法，其特征在于：在质量浓度0.1％-50％的壳寡糖溶液中，加入乙酰化试剂，在0℃-100℃下反应1分钟-48小时，壳寡糖上的氨基经选择性乙酰化后，制备几丁寡糖，几丁寡糖的分子量为400-7000Da，氨基乙酰度为85％-100％，羟基没有发生乙酰化反应。
所述的壳寡糖分子量为300-5000Da，脱乙酰度为1％-100％
壳寡糖溶液所使用的溶剂为水、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸、乙酸酐、乙醇、乙腈、甲醇、正丙醇、2-丙醇、正丁醇、仲丁醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、1，2-丙二醇、吡啶、三乙胺的一种或二种以上的混合物。
所述的乙酰化试剂为乙酸酐、乙酸、乙酰氯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、对硝基苯酚乙酸酯、苯酚乙酸酯的一种或二种以上的混合物，其加入量为原料壳寡糖中氨基摩尔数的1-20倍。
在反应液中加入竞争试剂，会得到更好结果；竞争试剂为乙醇、甲醇、正丙醇、2-丙醇、正丁醇、仲丁醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、1，2-丙二醇的一种或二种以上的混合物；加入量为乙酰化试剂的摩尔数减去壳寡糖氨基摩尔数后的数值的1-10倍。
在反应过程加入催化剂可以提高反应速率，催化剂为吡啶、三乙胺、4-二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺、N，N′-二异丙基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和N-羟基硫代琥珀酰亚胺的一种或二种以上的混合物，加入量为壳寡糖氨基摩尔数的0-100％。
反应完成的反应液可以通过沉淀或者直接干燥的方式分离得到几丁寡糖；
沉淀的方法为在反应液中加入反应液2-20倍体积的乙醇、乙醚、丙酮、石油醚、环己烷的一种或二种以上的混合，过滤，得到滤饼后，再采用上述沉淀剂洗涤2-5次，干燥得到几丁寡糖粉末。
本发明具有如下优点：
1.本发明采用的技术方案较已报道的方法处理效率更高、操作简单，易于规模化生产；
2.本发明的技术方案不需要对羟基进行保护，直接对C2位的氨基进行选择性乙酰化，更具有经济性；
3.本发明的技术路线采用的原料易得，壳寡糖已经实现规模生产，本发明的技术路线在规模化制备上更具有经济性和可行性。
附图说明
图1几丁寡糖与几丁质和壳寡糖的红外光谱图的比较。
图2为实施例1制备的几丁寡糖的MALDI-MS TOF图。
具体实施方式
下面结合实施实例对本发明做进一步说明：
实施例1
取5.0g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于50mL水中，加入3mL甲醇，加入4-二甲氨基吡啶0.1g，再加入乙酸酐4.37mL，于60℃下反应4小时。往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末3.7g。经核磁共振谱计算，乙酰度为97％，羟基没有发生反应；红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例2
取5.0g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于50mL水中，加入3mL甲醇，再加入乙酸酐4.37mL，于60℃下反应4小时。往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末3.56g。经核磁共振谱计算，乙酰度为96％，羟基没有发生反应。红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例3
取5.0g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于50mL水中，加入3mL甲醇，加入4-二甲氨基吡啶0.1g，加入乙酸4.5mL，于80℃下反应6小时，往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末3.4g。经核磁共振谱计算，乙酰度为87％，羟基没有发生反应。红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例4
取5.0g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于50mL二甲基亚砜中，加入3mL甲醇，加入4-二甲氨基吡啶0.1g，加入二环己基碳二亚胺6.3g，加入乙酸4.5mL，于80℃下反应6小时，往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末3.5g。经核磁共振谱计算，乙酰度为90％，羟基没有发生反应。红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例5
取5.0g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于50mL水中，加入3mL甲醇，加入4-二甲氨基吡啶0.1g，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐5.9g，加入乙酸4.5mL，于80℃下反应6小时，往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末3.6g。经核磁共振谱计算，乙酰度为91％，羟基没有发生反应。红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例6
取2.5g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于25mL二甲基乙酰胺中，加入4-二甲氨基吡啶0.1g，加入对硝基苯酚乙酸酯6.5g，于80℃下反应6小时，往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末2.2g。经核磁共振谱计算，乙酰度为88％，羟基没有发生反应。红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例7
取5.0g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于50mL水中，加入3.7mL正丁醇，加入4-二甲氨基吡啶0.1g，再加入乙酸酐4.37mL，于60℃下反应4小时。往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末3.8g。经核磁共振谱计算，乙酰度为94.5％，羟基没有发生反应；红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例8
取2.5g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于25mL水中，加入4.2mL的1，4-丁二醇，再加入乙酸酐2.2mL，于60℃下反应4小时。往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末2.1g。经核磁共振谱计算，乙酰度为95％，羟基没有发生反应；红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例9
取2.5g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于25mL水中，加入4.2mL的1，4-丁二醇，加入吡啶0.2mL，再加入乙酸酐2.2mL，于60℃下反应4小时。往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末2.05g。经核磁共振谱计算，乙酰度为93％，羟基没有发生反应；红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例10
取2.5g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于25mL水中，加入4.2mL的1，4-丁二醇，加入三乙胺0.3mL，再加入乙酸酐2.2mL，于70℃下反应4小时。往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末2.2g。经核磁共振谱计算，乙酰度为94％，羟基没有发生反应；红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例11
取2.5g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于100mL甲醇中，加入4-二甲氨基吡啶0.1g，再加入乙酸酐3mL，于40℃下反应4小时。往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末2.4g。经核磁共振谱计算，乙酰度为92％，羟基没有发生反应；红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施12
取2.5g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于100mL乙酸中，加入4-二甲氨基吡啶0.1g，二环己基碳二亚胺3.15g，于40℃下反应4小时。往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末2.2g。经核磁共振谱计算，乙酰度为95％，羟基没有发生反应；红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
实施例13
取2.5g壳寡糖(分子量为300-1700Da，脱乙酰度为90％)溶于50mL二甲亚砜中，加入甲醇1.5mL，再滴加入乙酰氯3g，于室温下反应4小时。往反应液中加入5倍体积的丙酮，得到灰白色沉淀，过滤后用丙酮洗涤滤饼2-3遍，置于真空干燥箱中干燥2小时，得到灰白色粉末2.4g。经核磁共振谱计算，乙酰度为97％，羟基没有发生反应；红外光谱图也在1720cm-1左右没有吸收峰，也表示没有羟基发生乙酰化。
本发明的方法过程简单、产物易分离、易于实现规模化生产。通过本发明的技术，可以实现几丁寡糖的规模生产，从而开发新型的医药、功能食品、食品添加剂、饲料添加剂、生物农药、促植物生长剂、植物抗逆剂等。

Claims (7)

1.一种制备几丁寡糖的方法，其特征在于：在质量浓度0.1％-50％的壳寡糖溶液中，加入乙酰化试剂，在0℃-100℃下反应1分钟-48小时，壳寡糖上的氨基经选择性乙酰化后，制备几丁寡糖，几丁寡糖的分子量为400-7000Da，氨基乙酰度为85％-100％，羟基没有发生乙酰化反应。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的壳寡糖分子量为300-5000Da，脱乙酰度为1％-100％。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：壳寡糖溶液所使用的溶剂为水、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸、乙酸酐、乙醇、乙腈、甲醇、正丙醇、2-丙醇、正丁醇、仲丁醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、1，2-丙二醇、吡啶、三乙胺的一种或二种以上的混合物。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的乙酰化试剂为乙酸酐、乙酸、乙酰氯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、对硝基苯酚乙酸酯、苯酚乙酸酯的一种或二种以上的混合物，其加入量为原料壳寡糖中氨基摩尔数的1-20倍。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在反应液中加入竞争试剂，会得到更好结果；竞争试剂为乙醇、甲醇、正丙醇、2-丙醇、正丁醇、仲丁醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、1，2-丙二醇的一种或二种以上的混合物；加入量为乙酰化试剂的摩尔数减去壳寡糖氨基摩尔数后的数值的1-10倍。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在反应过程加入催化剂可以提高反应速率，催化剂为吡啶、三乙胺、4-二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺、N，N′-二异丙基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和N-羟基硫代琥珀酰亚胺的一种或二种以上的混合物，加入量为壳寡糖氨基摩尔数的0-100％。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：反应完成的反应液可以通过沉淀或者直接干燥的方式分离得到几丁寡糖；
沉淀的方法为在反应液中加入反应液2-20倍体积的乙醇、乙醚、丙酮、石油醚、环己烷的一种或二种以上的混合，过滤，得到滤饼后，再采用上述沉淀剂洗涤2-5次，干燥得到几丁寡糖粉末。 
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Patentee before: Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
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Denomination of invention: A method for preparing chitosan oligosaccharide

Effective date of registration: 20220415

Granted publication date: 20160203

Pledgee: Dalian technology Financing Guarantee Co.,Ltd.

Pledgor: ZHONGKE HEYI (DALIAN) AGRICULTURAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2022980004299