CN103755841B

CN103755841B - 一种氨基吡啶类乙酰菊糖及其制备方法

Info

Publication number: CN103755841B
Application number: CN201410001775.0A
Authority: CN
Inventors: 郭占勇; 胡云霞; 王刚; 董方; 李青; 李琬聪; 周婷
Original assignee: Yantai Institute of Coastal Zone Research of CAS
Current assignee: Yantai Institute of Coastal Zone Research of CAS
Priority date: 2014-01-02
Filing date: 2014-01-02
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2034-01-02
Also published as: CN103755841A

Abstract

本发明涉及日化领域及医药行业，具体是一种氨基吡啶类乙酰菊糖及其制备。氨基吡啶类乙酰菊糖结构式如式（1）所示，制备方法将菊糖首先与氯乙酰氯反应，然后再与氨基吡啶类反应，经纯化即得到如式（1）所示的氨基吡啶类乙酰菊糖；所述氯乙酰氯的摩尔量为菊糖的1-2倍；氨基吡啶与氯乙酰菊糖的摩尔量之比为2-3:1。本发明反应简便、高效，易于推广，所需设备及原料易得。研究表明该衍生物水溶性好，具有显著的抗氧化活性，增强了菊糖的生物活性，扩大了菊糖的应用范围，可以广泛应用于日化及医药领域。

Description

一种氨基吡啶类乙酰菊糖及其制备方法

技术领域

本发明涉及日化领域及医药行业，具体是一种氨基吡啶类乙酰菊糖及其制备。

背景技术

菊糖(Inulin)又称为菊粉，是一种生物多糖。由D-呋喃果糖分子以β-(2,1)糖苷键连接生成，每个菊糖分子末尾以α-(1,2)糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度通常为2-60，平均聚合度为10。

菊糖是一种安全无毒易得的植物多糖，在自然界中广泛存在于一些微生物和真菌体内。但是，菊糖主要还是作为能量储备物质而存在于植物体内，如菊芋、菊苣、婆罗门参、大丽花块茎等。其中，菊芋是菊糖生产的主要原料来源。菊芋俗称洋姜、鬼子姜，原产于北美洲，为多年生草本植物，我国各地普遍栽培，其块茎富含菊糖，总菊糖含量一般为14～l7%，来源丰富，成本较低。

对菊糖的高值化开发利用，将为我们提供大量的功能性产品。同时菊糖的高值化开发，也将提高人们种植海岸带盐生植物菊芋的积极性从而推动海岸带生态环境的修复。目前关于这一可再生资源的利用，相对于其它有较好利用程度的多糖来说，还鲜有报道。

通过对菊糖的抗氧化活性的测定可知，菊糖本身的抗氧化活性较低，不足以开发利用，因此通过其进行适当的化学修饰则是解决该问题行之有效的方法之一。氨基吡啶类化合物是含氨基的，由具有杂环结构的吡啶代替苯环的一类物质，具有更高的生物活性,或更低的毒性,或更高的内吸性和选择性，作为一种重要的化学中间体应用于医药、农药、染料等领域,还可用作药物及分析检测试剂。据文献报道，具有抗氧化活性的含氮化合物主要包括杂环氨基酸、肽、生物碱或有机胺类等物质。目前关于酰化N-三甲基壳聚糖氯化铵和2-吡啶乙酰基-N-三甲基壳聚糖氯化铵对于清除羟自由基能力以及关于6-氨基菊糖的研究均表明，含有机胺类的糖类衍生物在抗氧化活性方面有明显促进作用。

发明内容

本发明目的是提供一种较好抗氧化活性的氨基吡啶类乙酰菊糖及其制备。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种氨基吡啶类乙酰菊糖结构式如式（1）所示，

其中，R为含有氨基的吡啶基；平均聚合度n取值范围是10-35。

所述R为2-氨基吡啶基、3-氨基吡啶基、4-氨基吡啶基、2，3-二氨基吡啶基或3，4-二氨基吡啶基。

一种氨基吡啶类乙酰菊糖的制备方法，

将菊糖首先与氯乙酰氯反应，然后再与氨基吡啶类化合物反应，经纯化即得到如式（1）所示的氨基吡啶类乙酰菊糖。

所述氯乙酰氯的摩尔量为菊糖的1-2倍；氨基吡啶与氯乙酰菊糖的摩尔量之比为2-3：1。

所述氨基吡啶类化合物为2-氨基吡啶、3-氨基吡啶、4-氨基吡啶、2，3-二氨基吡啶基或3，4-二氨基吡啶。

所述3.2g菊糖先与4.4mL氯乙酰氯于100mL蒸馏水中在常温下反应24h，反应结束后，减压旋蒸浓缩，然后用丙酮沉淀，冷冻干燥后待用。

所述菊糖首先与氯乙酰氯反应所得的氯乙酰菊糖与氨基吡啶在60℃反应24h，而后直接用丙酮沉淀，经纯化和冷冻干燥后得氨基吡啶类乙酰菊糖。

所述纯化将反应后产物用丙酮析出，然后溶于蒸馏水，再置于透析袋内用蒸馏水透析36h，再冷冻干燥后得到氨基吡啶类乙酰菊糖。

一种氨基吡啶类乙酰菊糖的应用，所述氨基吡啶类乙酰菊糖用于制备抗氧化剂。

本发明所具有的优点：

（1）与菊糖相比本发明化合物在引入较羟基活泼的氯乙酰基后，提高了菊糖的反应活性，可以直接和氨基吡啶反应生成氨基吡啶类乙酰菊糖衍生物。

（2）制备成氨基吡啶类乙酰菊糖后，其生物活性得以提高，例如：抗氧化活性

（3）在合成工艺上本合成方法有以下优点：本发明合成步骤简单、所需设备及原料易得、成本较低、易于推广，而且本产品产率较高，可达50%以上。本发明所得产品可广泛用于生物、医药、食品、化工等领域。

本研究首先制备得到氯乙酰菊糖，然后利用其结构中的活泼氯与吡啶的取代反应，将氨基吡啶接入菊糖分子中，得到氨基吡啶乙酰菊糖，并且研究了其对羟自由基、DPPH的清除作用。该类衍生物制备简便、条件温和，为糖类抗氧化剂的研制提供了可行思路。

附图说明

图1为菊糖的红外光谱图。

图2为本发明实施例提供氯乙酰菊糖的红外谱图,从图2可知与菊糖原料相比，1743cm^-1处的吸收峰为乙酰基的特征吸收峰，782cm^-1处的吸收峰为C-Cl的吸收峰,以上分析数据，证明氯乙酰菊糖合成，同时由于空间位阻的存在，C-6位上伯羟基的活泼性最强，在室温下即反应生成氯乙酰菊糖，其它位置的羟基难以反应，因此通过控制反应条件即得到氯乙酰菊糖。

图3为本发明实施例提供2-氨基吡啶乙酰菊糖的红外谱图,从图3可知与菊糖原料相比，新增加的1535cm^-1,829cm^-1处吸收峰为吡啶环的吸收峰，同时与图2相比，1743cm^-1处吸收峰明显减弱，同时氨基吡啶类化合物作为一种有机碱，类似于三乙胺，易于被烷基试剂进攻生成烷基吡啶盐，结合以上数据可知，氨基吡啶已成功接入氯乙酰菊糖。

图4为本发明实施例提供3-氨基吡啶乙酰菊糖的红外谱图。

图5为本发明实施例提供4-氨基吡啶乙酰菊糖的红外谱图。

图6为本发明实施例提供2,3-二氨基吡啶乙酰菊糖红外谱图。

图7为本发明实施例提供3，4-二氨基吡啶乙酰菊糖红外谱图。

上述图4-7中吡啶环和C-Cl的吸收峰可见，1450-1600cm^-1处产生吡啶环的红外吸收峰，同时1743cm^-1处酯基的吸收峰明显减弱，因此可以证明氨基吡啶已经接入菊糖。

具体实施方式

实施例1

氨基吡啶氯乙酰菊糖的合成路线如下。

其中R为含有氨基的吡啶化合物，n的平均取值范围是10-35。

本实施例按以上合成路线合成目标化合物氨基吡啶乙酰菊糖。

1）氯乙酰菊糖的制备：3.2g菊糖（参见图1）加到100mL蒸馏水中室温溶解20min，加入4.4mL氯乙酰氯后，在室温反应24h，待反应结束后，减压旋蒸浓缩，冷却后用50mL丙酮沉淀，抽滤，洗涤，真空冷冻干燥后，得到青色产物氯乙酰菊糖（参见图2）2.5g，待用。氯乙酰菊糖青色粉末或块状固体，易溶于冷水和沸水及多种有机试剂且不成糊状，黄色透明液体。

2）4-氨基吡啶乙酰菊糖的制备：0.5g氯乙酰菊糖（参见图2）加到20mLDMF（N,N-二甲基甲酰胺）中，然后加入2-3倍摩尔量的氨基吡啶化合物在60℃条件下反应24h，反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，透析36h，真空冷冻干燥,得目标产物。目标产物是易溶于水的块状固体。结构式如下：

其中菊糖(Inulin)由D-呋喃果糖分子以β-(2，1)糖苷键连接生成，每个菊糖分子末尾以α-(1，2)糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度通常为10～35，平均聚合度为10，分子的平均值，比淀粉略低，4000-5000左右。

实施例2

与实施例1不同之处在于：

1）氯乙酰菊糖的制备：3.2g菊糖（参见图1）加到100mL蒸馏水中室温溶解20min，加入4.4mL氯乙酰氯后，在室温反应12h，待反应结束后，减压旋蒸浓缩，冷却后用50mL丙酮沉淀，抽滤，洗涤，真空冷冻干燥后，得到青色产物氯乙酰菊糖（参见图2）1.8g，待用。

2）4-氨基吡啶乙酰菊糖的制备：0.5g氯乙酰菊糖（参见图2）加到20mLDMF（N,N-二甲基甲酰胺）中，然后加入1.5倍摩尔量氨基吡啶化合物，在50℃条件下反应12h，反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，透析36h，真空冷冻干燥,得目标产物。目标产物是易溶于水的块状固体。

实施例3

与实施例1不同之处在于：

1）氯乙酰菊糖的制备：3.2g菊糖（参见图1）加到50mL蒸馏水中室温溶解20min，加入4.4mL氯乙酰氯后，在室温反应8h，待反应结束后，减压旋蒸浓缩，冷却后用50mL丙酮沉淀，抽滤，洗涤，真空冷冻干燥后，得到青色产物乙酰菊糖（参见图2）1.2g，待用。

2）4-氨基吡啶乙酰菊糖的制备：0.5g氯乙酰菊糖（参见图2）加到20mLDMF（N,N-二甲基甲酰胺）中，然后加入1倍摩尔量氨基吡啶化合物，在50℃条件下反应24h，反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，透析36h，真空冷冻干燥,得目标产物。

实施例4

2）2-氨基吡啶乙酰菊糖的制备：0.5g氯乙酰菊糖（参见图2）加到20mLDMF（N,N-二甲基甲酰胺）中，然后加入2-3倍摩尔量的氨基吡啶化合物在60℃条件下反应24h，反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，透析36h，真空冷冻干燥,得目标产物。

结构式如下：

实施例5

2）3-氨基吡啶乙酰菊糖的制备：0.5g氯乙酰菊糖（参见图2）加到20mLDMF（N,N-二甲基甲酰胺）中，然后加入2-3倍摩尔量的氨基吡啶化合物在60℃条件下反应24h，反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，透析36h，真空冷冻干燥,得目标产物。

结构式如下：

实施例6

2）2，3-二氨基吡啶乙酰菊糖的制备：0.5g氯乙酰菊糖（参见图2）加到20mLDMF（N,N-二甲基甲酰胺）中，然后加入2-3倍摩尔量的氨基吡啶化合物在60℃条件下反应24h，反应结束后，用丙酮沉淀，抽滤，洗涤，透析36h，真空冷冻干燥,得目标产物。

结构式如下：

实施例7

结构式如下：

应用例

清除羟自由基抗氧化能力的测定：

分别测定所合成的氨基吡啶类乙酰菊糖与菊糖的清除羟自由基的能力并做对比：将实施例中纸杯的氨基吡啶类乙酰菊糖和实验用菊糖真空冷冻干燥至恒重后，分别配置表1中所需浓度，并分别取表1所配制的不同浓度的样品溶液1mL、磷酸缓冲液1mL(配制磷酸缓冲液：分别取41.58gNa₂HPO₄·12H₂O、5.2887gNaH₂PO₄·2H₂O,加水定溶至1000mL)，360μg/mL的番红花1mL,2mmol/L的EDTA-Fe0.5mL,3%过氧化氢1mL，于试管中混匀，在37℃水浴中反应30min后，测定样品在520nm处的吸光度，空白组1mL蒸馏水代替供试样品，对照组1.0mL蒸馏水和1mL磷酸缓冲液替代样品和过氧化氢（注：被测样品均测两次，取平均值）。

清除羟自由基能力（%）=[(A_样品520nm-A_空白520nm)/(A_对照520nm-A_空白520nm)]×100

实验结果：本发明所合成的氨基吡啶类乙酰菊糖与菊糖的清除羟自由基能力如表1所示，本发明所合成氨基吡啶类乙酰菊糖的清除羟自由基能力明显优于菊糖。

表1，氨基吡啶类乙酰菊糖与菊糖的清除羟自由基的能力（%）

Claims

1.一种氨基吡啶类乙酰菊糖的应用，其特征在于：所述氨基吡啶类乙酰菊糖用于制备抗氧化剂；

氨基吡啶类乙酰菊糖结构式如式(1)所示，

其中，R为含有氨基的吡啶基；平均聚合度n取值范围是10-35。