CN109134707B - 一种木聚糖多硫酸钠的制备方法 - Google Patents

一种木聚糖多硫酸钠的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木聚糖多硫酸钠的制备方法，属于木聚糖多硫酸钠技术领域。所述木聚糖多硫酸钠的制备方法，包括如下步骤：步骤1：制备第一混合物；步骤2：制备第二混合物；步骤3：制备木聚糖多硫酸盐粗品；骤4：制备木聚糖多硫酸钠成品。本发明以氯磺酸为磺化剂，在极性有机溶剂中制备木聚糖多硫酸钠，降低或杜绝现有技术中吡啶作为溶剂的使用量，从而避免或减少了吡啶作为溶剂导致的严重环境污染问题。

Description

一种木聚糖多硫酸钠的制备方法
技术领域
本发明涉及一种木聚糖多硫酸钠的制备方法，属于木聚糖多硫酸钠技术领域。
背景技术
木聚糖多硫酸钠(别名戊聚糖多硫酸钠)是用于治疗间质性膀胱炎的药物。现有技术中，木聚糖多硫酸钠的合成方法是以吡啶为溶剂，以氯磺酸做为磺化剂进行制备(例如中国专利CN101942041B和美国专利US2010/0105889A1)。该方法以吡啶为溶剂，生产过程中存在严重的恶臭，不仅生产环境糟糕，而且大量吡啶导致废水处理和溶剂回收成为难题，造成严重的环境污染问题。
鉴于此，有必要研发一种新的木聚糖多硫酸钠的制备方法，以解决现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种木聚糖多硫酸钠的制备方法。本发明以氯磺酸为磺化剂，在极性有机溶剂中制备木聚糖多硫酸钠，降低或杜绝现有技术中吡啶作为溶剂的使用量，从而避免或减少了吡啶作为溶剂导致的严重环境污染问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种木聚糖多硫酸钠的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将氯磺酸和极性有机溶剂按照体积比1:10-1:25混合，得到第一混合物；
步骤2：向每100mL步骤1得到的第一混合物中加入1-8g木聚糖固体，边搅拌，边于55-95℃反应1-3小时，然后降至室温，得到第二混合物；
步骤3：向步骤2得到的第二混合物中加入NaOH溶液，所述氯磺酸与NaOH溶液中的Na元素的摩尔比为1:1，充分搅拌后，得到第三混合物，再加入上述第三混合物2-5倍体积的醇，将沉淀物过滤并干燥，得到木聚糖多硫酸钠粗品；
步骤4：将步骤3得到的木聚糖多硫酸钠粗品按照每10g溶于50-100mL水的比例进行水溶，用NaOH溶液调节pH至7，加入上述水2-5倍体积的醇进行醇沉，将沉淀物过滤，重复上述水溶、醇沉、过滤的操作2-3次，收集最后的沉淀物并干燥，即得到木聚糖多硫酸钠成品。
本发明的原理：
氯磺酸可以与极性有机溶剂互溶，但木聚糖不能溶解在极性有机溶剂中，而木聚糖经磺化后的产物硫酸木聚糖可以溶解在极性有机溶剂中。因此本发明的原理正是利用反应物与产物的溶解特性，在极性溶剂中利用氯磺酸的磺化能力使不溶解的固体木聚糖表面磺化，而磺化后的木聚糖溶解进入溶剂，内部的木聚糖得以暴露并继续磺化，从而完成整个磺化反应。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，步骤1中，所述极性有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种。
采用上述进一步的有益效果是：上述溶剂均是极性有机溶剂，可以溶解硫酸木聚糖，但比吡啶的毒性低，更环保，更安全。采用上述溶剂取代了现有技术中的吡啶，可以降低或杜绝吡啶作为溶剂的使用量，从而避免或减少了吡啶作为溶剂导致的严重环境污染问题。
进一步，步骤1中，还加入了吡啶或三乙胺，所述氯磺酸与所述吡啶或三乙胺的摩尔比为1:1-1:3。
采用上述进一步的有益效果是：因为氯磺酸酸性较强，反应中会切断木聚糖高分子链，产物分子量会大幅下降，因此可在步骤1添加吡啶或三乙胺做为缚酸剂，减少对高分子链的破坏，进而可以根据产品对分子量的要求灵活决定是否添加吡啶或三乙胺。
进一步，步骤2中，所述室温为20-25℃。
进一步，步骤3和步骤4中，所述醇均为甲醇、乙醇或其混合物中的一种。
采用上述进一步的有益效果是：通过改变溶剂体系，将木聚糖多硫酸钠从反应产物中分离。
本发明的有益效果：
(1)本发明以氯磺酸为磺化剂，在极性有机溶剂中制备木聚糖多硫酸钠，降低或杜绝现有技术中吡啶作为溶剂的使用量，从而避免或减少了吡啶作为溶剂导致的严重环境污染问题。
(2)本发明的制备方法简单，市场前景广阔，适合规模化生产。
附图说明
图1为本发明的实施例1得到的木聚糖多硫酸钠成品的红外光谱图。
图2为本发明的实施例1和实施例2得到的木聚糖多硫酸钠成品的凝胶色谱比较。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例的木聚糖多硫酸钠的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备第一混合物
向1L的烧瓶中加入500mL二甲基亚砜，搅拌条件下小心的加入50mL氯磺酸，待放热结束后，得到第一混合物；
步骤2：制备第二混合物
向步骤1得到的第一混合物中加入30g木聚糖固体，边搅拌，边于55℃反应3小时，然后降至20℃的室温，得到第二混合物；
步骤3：制备木聚糖多硫酸盐粗品
将45.6g NaOH溶解在100mL水中，得到NaOH溶液；向步骤2得到的第二混合物中加入上述NaOH溶液，充分搅拌后，得到第三混合物，再加入上述第三混合物2L乙醇，将沉淀物过滤并干燥，得到78g木聚糖多硫酸钠粗品；
步骤4：制备木聚糖多硫酸钠成品
取20g步骤3得到的木聚糖多硫酸钠粗品，溶于200mL去离子水中，进行水溶，用NaOH溶液调节pH至7，加入400mL乙醇进行醇沉，将沉淀物过滤，重复上述水溶、醇沉、过滤的操作2次，收集最后的沉淀物并干燥，即得到14g木聚糖多硫酸钠成品。
本实施例的反应原理，如下所示：
Figure BDA0001722373280000051
本实施例得到的木聚糖多硫酸钠成品的红外光谱图如图1所示,在1252cm-1及806cm-1附近出现的强吸收分别为S＝O和C-O-S的伸缩振动峰，证明磺化成功。
实施例2
本实施例的木聚糖多硫酸钠的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备第一混合物
向2L的烧瓶中加入900mL的N,N-二甲基甲酰胺和65mL吡啶，搅拌条件下小心的加入53mL氯磺酸，待放热结束后，得到第一混合物；
步骤2：制备第二混合物
向步骤1得到的第一混合物中加入60g木聚糖固体，边搅拌，边于95℃反应1小时，然后降至25℃的室温，得到第二混合物；
步骤3：制备木聚糖多硫酸盐粗品
将72g NaOH溶于100mL水中，得到NaOH溶液；向步骤2得到的第二混合物中加入上述溶液，充分搅拌后，再加入2L甲醇，将沉淀物过滤并干燥，得到153g木聚糖多硫酸盐粗品；
步骤4：制备木聚糖多硫酸钠成品
取50g步骤3得到的木聚糖多硫酸盐粗品，溶于500mL水中，进行水溶，用NaOH溶液调节pH至7，再加入1L甲醇进行醇沉，将沉淀物过滤，重复上述水溶、醇沉、过滤的操作2次，收集最后的沉淀物并干燥，即得到43g木聚糖多硫酸钠成品。
本实施例的反应原理，如下所示：
Figure BDA0001722373280000061
实施例1和实施例2得到的木聚糖多硫酸钠成品的凝胶色谱比较，如图2所示。实施例2得到的木聚糖多硫酸钠成品的分子量，较之实施例1得到的木聚糖多硫酸钠成品的分子量更大。由此可见，添加有机碱(即吡啶或三乙胺)可以获得分子量更大的产品，因此可以根据用途不同，灵活的控制相应的生产方法从而生产出不同分子量的产品。
实施例3
本实施例的木聚糖多硫酸钠的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备第一混合物
向500mL的烧瓶中加入300mL的N,N-二甲基乙酰胺，搅拌条件下小心的加入20mL氯磺酸，待放热结束后，得到第一混合物；
步骤2：制备第二混合物
向步骤1得到的第一混合物中加入15g木聚糖固体，边搅拌，边于55℃反应3小时，然后降至20℃的室温，得到第二混合物；
步骤3：制备木聚糖多硫酸盐粗品
将18.24g NaOH溶解在80mL水中，得到NaOH溶液；向步骤2得到的第二混合物中加入上述NaOH溶液，充分搅拌后，得到第三混合物，再加入上述第三混合物1L乙醇和甲醇混合物，将沉淀物过滤并干燥，得到41g木聚糖多硫酸钠粗品；
步骤4：制备木聚糖多硫酸钠成品
取20g步骤3得到的木聚糖多硫酸钠粗品，溶于100mL去离子水中，进行水溶，用NaOH溶液调节pH至7，加入300mL乙醇进行醇沉，将沉淀物过滤，重复上述水溶、醇沉、过滤的操作2次，收集最后的沉淀物并干燥，即得到15g木聚糖多硫酸钠成品。
对比试验
与实施例2不同的是，本对比试验的步骤1中，采用现有技术中的吡啶替代极性有机溶剂；步骤2中，不采用二甲基亚砜；其余步骤都相同。
本对比试验的木聚糖多硫酸钠的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备第一混合物
向1L的烧瓶中加入180mL吡啶，冰浴条件下，逐滴加入120mL氯磺酸，氯磺酸加入完毕后撤除冰浴，得到第一混合物；
步骤2：制备第二混合物
向步骤1得到的第一混合物中加入60g木聚糖固体，边搅拌，边于55℃反应3小时，然后降至20℃的室温，得到第二混合物；
步骤3：制备木聚糖多硫酸盐粗品
将72g NaOH溶于100mL水中，得到NaOH溶液；向步骤2得到的第二混合物中加入上述NaOH溶液，充分搅拌后，再加入2L甲醇，将沉淀物过滤并干燥，得到202g木聚糖多硫酸盐粗品；
步骤4：制备木聚糖多硫酸钠成品
取50g步骤3得到的木聚糖多硫酸盐粗品，溶于50mL水中，进行水溶，用NaOH碱液调节pH至7，再加入1L甲醇进行醇沉，将沉淀物过滤，重复上述水溶、醇沉、过滤的操作2次，收集最后的沉淀物并干燥，即得到30g木聚糖多硫酸钠成品。
首先，本对比试验粗木聚糖多硫酸钠的制备采用美国专利US2010/0105889A1的方法，即传统方法，使用吡啶为溶剂。后续的精制过程因产品需求不同按照与实施例2相同的方式处理。
其次，本对比试验的步骤1是混合氯磺酸和吡啶使之生成活性反应中间体，该反应剧烈且放热，所以必须在冰浴下逐滴加入。而实施例2中使用极性有机溶剂，反应中直接加入即可，无需冰浴，更为简单方便，节约成本。
第三，本对比试验中共使用吡啶180mL。按照相同木聚糖的消耗量，将实施例2中所用物料进行折算，则需要吡啶65.3mL，为对比试验的36％；氯磺酸52.9mL，为对比试验的44％，显然两项消耗均明显低于对比试验。因此，即使实施例2中仍然需要使用吡啶，也同样可以达到降低吡啶使用量的目的。此外，实施例1和实施例3的步骤1中，均不使用吡啶，那更是明显降低吡啶使用量，
第三，本对比试验中使用的是游离状态的吡啶，因此全程恶臭。而实施例2中，降低了吡啶使用量，进而使试验环境极大改善。此外，实施例1和实施例3的步骤1中，均不使用吡啶，那更是明显改善了试验环境。
由此可见，本发明以氯磺酸为磺化剂，在极性有机溶剂中制备木聚糖多硫酸钠，降低或杜绝现有技术中吡啶作为溶剂的使用量，从而避免或减少了吡啶作为溶剂导致的严重环境污染问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种木聚糖多硫酸钠的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：制备第一混合物
将氯磺酸和极性有机溶剂按照体积比1:10-1:25混合，得到第一混合物；所述极性有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种；
步骤2：制备第二混合物
向每100mL步骤1得到的第一混合物中加入1-8g木聚糖固体，边搅拌，边于55-95℃反应1-3小时，然后降至室温，得到第二混合物；
步骤3：制备木聚糖多硫酸盐粗品
向步骤2得到的第二混合物中加入NaOH溶液，所述氯磺酸与NaOH溶液中的Na元素的摩尔比为1:1，充分搅拌后，得到第三混合物，再加入上述第三混合物2-5倍体积的醇，将沉淀物过滤并干燥，得到木聚糖多硫酸钠粗品；
步骤4：制备木聚糖多硫酸钠成品
将步骤3得到的木聚糖多硫酸钠粗品按照每10g溶于50-100mL水的比例进行水溶，用NaOH溶液调节pH至7，加入上述水2-5倍体积的醇进行醇沉，将沉淀物过滤，重复上述水溶、醇沉、过滤的操作2-3次，收集最后的沉淀物并干燥，即得到木聚糖多硫酸钠成品。
2.根据权利要求1所述的一种木聚糖多硫酸钠的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述室温为20-25℃。
3.根据权利要求1所述的一种木聚糖多硫酸钠的制备方法，其特征在于，步骤3和步骤4中，所述醇均为甲醇、乙醇或其混合物中的一种。
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