CN106632531A - 一种α‑2,3羟乙酰唾液酸乳果糖的制备方法 - Google Patents

一种α‑2,3羟乙酰唾液酸乳果糖的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种α‑2,3羟乙酰唾液酸乳果糖的制备方法，其特征在于：N‑羟乙酰甘露糖(即ManNGc)60～150重量份，丙酮酸钠120～200重量份，乳果糖60～100重量份，三磷酸胞苷钠(CTP)150～250重量份，溶于4000～8000重量份超纯水中，用4摩尔/升的NaOH调pH8.5，加入500～1000重量份1摩尔/升的pH8.5的Tris‑HCl；加入50～100重量份2摩尔/升的MgCl2；加入1～1.5重量份醛缩酶(Pm‑aldolase)，2.6～3.5重量份的CMP‑唾液酸转移酶(NmCSS)；3～4重量份的α‑2,3唾液酸苷转移酶(PmST1)。然后将混合物放入37℃气浴振荡器中，反应10～18小时。往反应液中加等体积95％乙醇，放入4℃冰箱中静置30min，然后在7000转/分下离心30min，上清液采用旋转蒸发浓缩。并冷冻干燥即为纯品。

Description

一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖的制备方法
技术领域
本发明属于功能性寡糖制备技术领域，具体涉及一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖制备方法。
背景技术
唾液酸寡糖在生物学及临床医学等方面都有广泛的应用。在糖蛋白分子中，唾液酸寡糖常常聚集在肽链的一个区段，对大分子构象以及物理性质都有明显的影响。另外，唾液酸寡糖也是动物细胞表面负电荷的主要来源，它的存在有利于细胞与带正电的物质的结合，参与调节渗透压、细胞内外物质运输等过程。唾液酸寡糖在医疗领域作为抗菌剂的开发潜力是非常大的。另外,唾液酸寡糖与肿瘤的产生和转移有密切的关联。人们越来越认识到唾液酸寡糖在人体生命活动中起到的重要作用，不断有人开始从事唾液酸寡糖的研究与开发，因此，唾液酸化寡糖的合成以及相关的生物活性研究在化学和生物学界形成了一个热点。
羟乙酰唾液酸是唾液酸中的一种，目前，羟乙酰唾液酸寡糖研究较少，在市场上主要用于治疗神经性疾病和老年痴呆症，也可用作婴儿食品配料和营养增补剂等。但是目前国内的羟乙酰唾液酸寡糖主要依靠进口，国内还没有出现大规模的生产厂家。由于起步较晚，没有掌握生产羟乙酸唾液酸寡糖的核心技术，而且国内生产的唾液酸在质量和价格上也与进口的产品有一定的差距。本发明以乳果糖为母体进行α-2,3羟乙酰唾液酸糖苷化，得到的新型α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖是很有潜力的活性寡糖，对它们的功能性研究具有非常重要的科学和民生意义。正是根据市场的需求，经过不断实验和探索，我们发明了一种α-2,3唾液酸化乳果糖制备方法。
发明内容
本发明目的是克服了用化学方法对乳果糖进行羟乙酰唾液酸糖基化比较困难的问题。这是因为唾液酸糖苷化反应条件较一般糖苷化反应苛刻，立体选择性通常较差，端基碳的立体构型较难控制，唾液酸糖苷化反应产率差，很难制备。利用最近发展的酶法对乳果糖进行羟乙酰唾液酸糖基化修饰，利用高效的酶法合成制备技术，能够成功的制备出一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖。
本发明的技术方案是：
(1)N-羟乙酰甘露糖(ManNGc)的合成：N-乙酰-氨基-甘露糖(ManNAc)5g溶于20mL2.5M HCl，混合物在60℃～70℃(油浴)反应1～2小时，除去溶剂，残留物真空干燥，得甘露糖胺盐酸盐(ManNH2-HCl)。称2.16g甘露糖胺盐酸盐，加入50mL无水甲醇，固体K2CO3 6.91g。混合物搅拌30min，然后逐滴加入2.73g(2.15mL)乙酰氧基乙酰氯(盖盖，接上针头套气球)，当反应完成后(TLC检测，用乙酸乙酯:甲醇:水＝6:2:1的溶液作为展开剂)，将反应完成的溶液置于离心机中以3000rpm离心30min，将离心后的上层液放在40℃的恒温旋转蒸发仪上，旋转蒸发至无水滴滴下，加入适量硅胶粉吸附，再次旋转蒸发；将反应混合物浓缩并采用硅胶柱纯化(二氯甲烷:甲醇＝10:1)，得到N-乙酰-羟乙酰甘露糖(ManNGcAc，产率80％左右)。然后称取N-乙酰-羟乙酰甘露糖1g，丙酮酸钠1.5g，甲醇20ml，甲醇钠(100～200mg，使反应体系pH为9)反应过夜，加酸性离子树脂中和，过滤，浓缩，硅胶柱层析梯度洗脱纯化，梯度洗脱液采用乙酸乙酯:甲醇:水＝5:2:1和乙酸乙酯:甲醇:水＝4:2:1。再通过TLC检测，收集N-羟乙酰甘露糖部分，旋转蒸发浓缩、冷冻干燥，作为制备一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖的原料。
(2)一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖的制备方法，其特征在于：N-羟乙酰甘露糖(即ManNGc)60～150重量份，丙酮酸钠120～200重量份，乳果糖60～100重量份，三磷酸胞苷钠(CTP)150～250重量份，溶于4000～8000重量份超纯水中，用4摩尔/升的NaOH调pH8.5，加入500～1000重量份1摩尔/升的pH8.5的Tris-HCl；加入50～100重量份2摩尔/升的MgCl2；加入1～1.5重量份醛缩酶(Pm-aldolase)，2.6～3.5重量份的CMP-唾液酸转移酶(NmCSS)；3～4重量份的α-2,3唾液酸苷转移酶(PmST1)。然后将混合物 放入37℃气浴振荡器中，反应10～18小时。采用硅胶薄层层析(TLC)检测反应程度，TLC展开溶剂采用正丙醇︰甲醇︰水＝5︰2︰1。待反应液展开不再显示乳果糖斑点，即乳果糖反应完全后，往反应液中加等体积95％乙醇，混合均匀，放入4℃冰箱中静置30min，然后在7000转/分下离心30min，上清液采用旋转蒸发浓缩。浓缩液过生物胶(Bio-gel P-2)层析柱纯化。通过TLC检测，收集纯化后的溶液，旋转蒸发浓缩，并冷冻干燥即为纯品。采用质谱和核磁共振鉴定纯品的分子量以及结构，通过质谱鉴定分子量(见附图1)，附图1中横坐标(m/z)是质荷比，纵坐标(relativeabundance)是相对丰度，能够鉴定出本发明制备出的纯品分子量为648.30，与一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖分子量648相同，说明本发明制备出的纯品是一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖；通过核磁共振鉴定分子结构(见附图2和附图3)，附图2和附图3中横坐标f1(ppm)是化学位移，纵坐标是吸收峰的强度，附图2分析结果是1H-NMR谱(600MHz,D2O)δ4.55(d,J＝7.8Hz,0.7H),4.45(d,J＝7.8Hz,0.3H),4.20–3.43(m,23H),2.67(dd,J＝12.0and 4.8Hz,1H),1.71(t,J＝12.0Hz,1H)13C NMR(151MHz,D2O)；附图3分析结果是13C-NMR谱(150MHz,D2O)δ175.73,173.83,100.32,99.77,98.02,77.24,75.61,75.12,72.53,71.81,69.19,68.05,67.96,67.48,66.55,66.03,63.87,62.91,62.48,61.09,60.94,60.47,51.35,39.71，能够鉴定出本发明制备出的纯品分子结构为一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖，说明本发明的一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖制备成功。一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖的结构见附图4。
附图说明
图1为本发明的一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖质谱图。
图2为本发明的一种一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖核磁共振1H谱图。
图3为本发明的一种一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖核磁共振13C谱图。
图4一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖的结构图。
具体实施方式
实施例1
N-羟乙酰甘露糖(即ManNGc)60重量份，丙酮酸钠120重量份，乳果糖60重量份，三磷酸胞苷钠(CTP)150重量份，溶于4000重量份超纯水中，用4摩尔/升的NaOH调pH8.5，加入500重量份1摩尔/升的pH8.5的Tris-HCl；加入50重量份2摩尔/升的MgCl2；加入1重量份醛缩酶(Pm-aldolase)，2.6重量份的CMP-唾液酸转移酶(NmCSS)；3重量份的α-2,3唾液酸苷转移酶(PmST1)。然后将混合物放入37℃气浴振荡器中，反应10～18小时。采用硅胶薄层层析(TLC)检测反应程度，TLC展开溶剂采用正丙醇︰甲醇︰水＝5︰2︰1。待反应液展开不再显示乳果糖斑点，即乳果糖反应完全后，往反应液中加等体积95％乙醇，混合均匀，放入4℃冰箱中静置30min，然后在7000转/分下离心30min，上清液采用旋转蒸发浓缩。浓缩液过生物胶(Bio-gel P-2)层析柱纯化。通过TLC检测，收集纯化后的溶液，旋转蒸发浓缩，并冷冻干燥即为纯品。最后得到的一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖纯品采用质谱和核磁鉴定结构。
实施例2
N-羟乙酰甘露糖(即ManNGc)150重量份，丙酮酸钠200重量份，乳果糖100重量份，三磷酸胞苷钠(CTP)250重量份，溶于8000重量份超纯水中，用4摩尔/升的NaOH调pH8.5，加入1000重量份1摩尔/升的pH8.5的Tris-HCl；加入100重量份2摩尔/升的MgCl2；加入1.5重量份醛缩酶(Pm-aldolase)，3.5重量份的CMP-唾液酸转移酶(NmCSS)；4重量份的α-2,3唾液酸苷转移酶(PmST1)。然后将混合物放入37℃气浴振荡器中，反应10～18小时。采用硅胶薄层层析(TLC)检测反应程度，TLC展开溶剂采用正丙醇︰甲醇︰水＝5︰2︰1。待反应液展开不再显示乳果糖斑点，即乳果糖反应完全后，往反应液中加等体积95％乙醇，混合均匀，放入4℃冰箱中静置30min，然后在7000转/分下离心30min，上清液采用旋转蒸发浓缩。浓缩液过生物胶(Bio-gel P-2)层析柱纯化。通过TLC检测，收集纯化后的溶液，旋转蒸发浓缩，并冷冻干燥即为纯品。最后得到的一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖纯品采用质谱和核磁鉴定结构。
实施例3
N-羟乙酰甘露糖(即ManNGc)100重量份，丙酮酸钠150重量份，乳果糖75重量份，三磷酸胞苷钠(CTP)185重量份，溶于6000重量份超纯水中，用4摩尔/升的NaOH调pH8.5，加入800重量份1摩尔/升的pH8.5的Tris-HCl；加入80重量份2摩尔/升的MgCl2；加入1.2重量份醛缩酶(Pm-aldolase)，3重量份的CMP-唾液酸转移酶(NmCSS)；3.4重量份的α-2,3唾液酸苷转移酶(PmST1)。然后将混合物放入37℃气浴振荡器中，反应10～18小时。采用硅胶薄层层析(TLC)检测反应程度，TLC展开溶剂采用正丙醇︰甲醇︰水＝5︰2︰1。待反应液展开不再显示乳果糖斑点，即乳果糖反应完全后，往反应液中加等体积95％乙醇，混合均匀，放入4℃冰箱中静置30min，然后在7000转/分下离心30min，上清液采用旋转蒸发浓缩。浓缩液过生物胶(Bio-gel P-2)层析柱纯化。通过TLC检测，收集纯化后的溶液，旋转蒸发浓缩，并冷冻干燥即为纯品。最后得到的一种α-2,3羟乙酰唾液酸化乳果糖纯品采用质谱和核磁鉴定结构。
实施例4
N-羟乙酰甘露糖(即ManNGc)115重量份，丙酮酸钠180重量份，乳果糖90重量份，三磷酸胞苷钠(CTP)230重量份，溶于7000重量份超纯水中，用4摩尔/升的NaOH调pH8.5，加入900重量份1摩尔/升的pH8.5的Tris-HCl；加入90重量份2摩尔/升的MgCl2；加入1.35重量份醛缩酶(Pm-aldolase)，3.2重量份的CMP-唾液酸转移酶(NmCSS)；3.7重量份的α-2,3唾液酸苷转移酶(PmST1)。然后将混合物放入37℃气浴振荡器中，反应10～18小时。采用硅胶薄层层析(TLC)检测反应程度，TLC展开溶剂采用正丙醇︰甲醇︰水＝5︰2︰1。待反应液展开不再显示乳果糖斑点，即乳果糖反应完全后，往反应液中加等体积95％乙醇，混合均匀，放入4℃冰箱中静置30min，然后在7000转/分下离心30min，上清液采用旋转蒸发浓缩。浓缩液过生物胶(Bio-gel P-2)层析柱纯化。通过TLC检测，收集纯化后的溶液，旋转蒸发浓缩，并冷冻干燥即为纯品。最后得到的一种α-2,3羟乙酰唾液酸化乳果糖纯品采用质谱和核磁鉴定结构。

Claims (1)

1.一种α-2,3羟乙酰唾液酸乳果糖制备方法，其特征在于：N-羟乙酰甘露糖(即ManNGc)60～150重量份，丙酮酸钠120～200重量份，乳果糖60～100重量份，三磷酸胞苷钠(CTP)150～250重量份，溶于4000～8000重量份超纯水中，用4摩尔/升的NaOH调pH8.5，加入500～1000重量份1摩尔/升的pH8.5的Tris-HCl；加入50～100重量份2摩尔/升的MgCl2；加入1～1.5重量份醛缩酶(Pm-aldolase)，2.6～3.5重量份的CMP-唾液酸转移酶(NmCSS)；3～4重量份的α-2,3唾液酸苷转移酶(PmST1)；然后将混合物放入37℃气浴振荡器中，反应10～18小时；纯化后，冷冻干燥即为成品。
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