CN109942645A - 1,2-反式醇醚木糖苷类表面活性剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一类糖基非离子表面活性剂1,2‑反式的醇醚木糖苷(C_n(OE)_mX)及其制备方法。该类化合物结构新颖，鉴于引入了具有亲水性的连接臂，使其HLB值变大，亲水性增强，水溶性提高，可扩大应用范围。同时，本发明还提供了利用可再生的木糖为原料，通过简单易行，条件温和可控的方法制备这类糖苷类化合物。

Description

1,2-反式醇醚木糖苷类表面活性剂及制备方法

技术领域

本发明属于精细化工表面活性剂领域，具体涉及新颖的糖基非离子表面活性剂1,2-反式的醇醚木糖苷及制备方法。

技术背景

烷基糖苷是一类新型的非离子表面活性剂，其为单糖苷、二糖苷、三糖苷以及其他多糖苷的混合物，习惯上把这种混合物称之为烷基糖苷或烷基多糖苷，英文名为alkylpolyglycoside，简称为APG。APG作为一种新型绿色非离子表面活性剂具有较好的表面活性、配伍性能好、无毒、无刺激、易生物降解等诸多优点(应用化工，2008,37(6):683-684)，被广泛应用于洗涤剂、日用化妆品(中国化妆品，2012，(1):64-68)、纺织印染(印染助剂，2006，23(6):1-4)、食品添加剂、石油开采(应用化工，2012，41(1):56-60)、农药(化学世界,2011，52(6):359-361)、制药(功能材料，2005，36(4):616-618)、消防(日用化学工业，2012，42(5):336-339)等领域，需求量不断攀升。

但是，烷基糖苷仍然美中不足，随着疏水基烷基链的增长，它水溶性降低，甚至不溶于水；同时，跟阴离子表面活性剂一样，泡沫性能易受水的硬度影响(应用化工，2015，(10):1916-1920；淀粉与淀粉糖，2003，(1):7-10)，钙镁离子的存在明显降低烷基糖苷的发泡能力；另外，由于烷基糖苷属于各种结构糖苷的混合物，产品性能随批次不同而有所差异，构效关系因混杂而有所含糊。APG存在低温易析出、易受水的硬度影响、多种结构混存等缺点，因而这类表面活性剂的应用领域范围有所受限。因此，有必要重塑其结构，开发出相应的衍生物(中国环境科学，2006，26(6):680-684)。

木糖是地球上最丰富的碳水化合物之一，其在植物半纤维中以大分子木聚糖的形式存在。鉴于其具有可再生、来源丰富的特性，特别是农产品的下脚料含有丰富的木糖原料，需要多方寻求有效出路，增加其附加价值。

随着石油开采的推进，以石油基为原料的表面活性剂的研发和商业生产应该逐步寻找替代品种。同时，为了防止与人畜争粮的问题且解决农产品的下脚料转化而得的木糖的出路，我们在本申请中，特此提出新型醇醚木糖苷类非离子表面活性剂烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷以及制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了改善上述APG及经分离提纯或合成所获得的烷基糖苷的水溶性差及低温易析出等的固有缺陷以及充分利用农产品的下脚料转化而得的木糖的愿景，提供了一类改善其亲水性、提高水溶性的新型醇醚木糖苷类非离子表面活性剂1,2-反式的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷及其制备方法。

根据本发明的目的，提供了1,2-反式的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷，其结构如式(I)所示：

式(I)中的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷由三部分组成，分别为木糖基、连接臂和烷基。烷基(-C_nH_2n+1，n＝8,9,10,11,12,13,14,15,16)分别为辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基和十六烷基中的任意一种，这些烷基分别连接聚合度为2～4的氧乙烯基寡聚片段 (-(OCH₂CH₂)_m-,-(OE)_m-,m＝2,3,4)，其中，糖苷键为1,2-反式的β-苷键。

本发明所提供的1,2-反式的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C_n(OE)_mX，m＝2,3,4；n＝8,9,10,11, 12,13,14,15,16)的结构特征在于，在木糖基与烷基链之间引入具有亲水性的特定的氧乙烯基寡聚片段 (-(OCH₂CH₂)_m-,-(OE)_m-,m＝2,3,4)，与相应的烷基-β-D-吡喃木糖苷相比，鉴于引入了长短可控的氧乙烯基寡聚片段，起到增大HLB值、增强亲水性、改善水溶性等作用。作为结构新颖的糖基非离子表面活性剂，可有效扩大应用范围。

本发明所提出的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷可通过如下所示的三步反应获取。

同时，本发明还提供了制备1,2-反式的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的方法，其包括如下步骤： (1)在步骤(1)中，在催化剂的作用下，D-木糖与保护剂接触，得到乙酰基保护的D-木糖；所使用的保护剂为乙酸酐；所使用的催化剂为无水乙酸钠；控温为为90-110℃，优选为100-110℃；所述D-木糖：保护剂：催化剂的摩尔比为1:5-8:0.3-0.6，优选为1:6:0.5。(2)在步骤(2)中，在催化剂的作用下，将步骤(1) 得到的乙酰基保护的D-木糖与寡乙二醇单醚接触，得到乙酰基保护的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。(3) 在步骤(3)中，在催化剂的作用下，将步骤(2)得到的乙酰基保护的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷通过脱乙酰基保护反应，得到烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

本发明在步骤(2)中，所述的寡乙二醇单醚(HO(CH₂CH₂O)_mC_nH_2n+1，m＝2,3,4；n＝8,9,10,11,12, 13,14,15,16)包括一缩二乙二醇单辛醚、一缩二乙二醇单壬醚、一缩二乙二醇单癸醚、一缩二乙二醇单十一醚、一缩二乙二醇单十二醚、一缩二乙二醇单十三醚、一缩二乙二醇单十四醚、一缩二乙二醇单十五醚、一缩二乙二醇单十六醚、二缩三乙二醇单辛醚、二缩三乙二醇单壬醚、二缩三乙二醇单癸醚、二缩三乙二醇单十一醚、二缩三乙二醇单十二醚、二缩三乙二醇单十三醚、二缩三乙二醇单十四醚、二缩三乙二醇单十五醚、二缩三乙二醇单十六醚、三缩四乙二醇单辛醚、三缩四乙二醇单壬醚、三缩四乙二醇单癸醚、三缩四乙二醇单十一醚、三缩四乙二醇单十二醚、三缩四乙二醇单十三醚、三缩四乙二醇单十四醚、三缩四乙二醇单十五醚、三缩四乙二醇单十六醚中的任意一种；所述催化剂为三氟化硼乙醚(BF₃·Et₂O)；采用的溶剂为分子筛干燥的二氯甲烷、乙腈、乙醚、无水四氢呋喃中的一种；优选为分子筛干燥的二氯甲烷；控温为零下10℃至零上40℃；优选为在0℃至零上10℃下加入催化剂，然后升至10-35℃，在该温度下搅拌反应2-8小时；更优选为在0℃至零上10℃下加入催化剂，然后升至20-30℃，在该温度下搅拌反应3-5小时。另外，在步骤(2)中，为了提高乙酰基保护的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的产率，所述乙酰基保护的D-木糖：寡乙二醇单醚：三氟化硼乙醚的摩尔比为1:0.8-5:0.8-7；优选为1:1-3:1-5；更优选为1:1.5-2.5:3-5。

本发明在步骤(3)中，所述的催化剂为氨气、甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠和碳酸钾中的至少一种；为了提高烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的产率，优选为甲醇钠。所选溶剂为无水甲醇；溶液为pH＝8-12；优选为pH＝9.5-10.5。控温为0-36℃，优选为室温；所述脱保护的反应时间为1-12小时；更优选为2-5小时。

在上述方法中，对于步骤(2)，采用洗涤、干燥、过滤、浓缩、柱层析分离一系列后处理过程，得到乙酰基保护的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

在上述方法中，对于步骤(3)，采用酸性物质为中和剂中和达终点的反应混合物。本发明优选所述中和剂为乙酸、盐酸、磷酸和阳离子交换树脂中的至少一种；更优选为乙酸和阳离子交换树脂中的至少一种。

在本发明中，所述的各个反应均在搅拌条件下实施的，本发明对于搅拌的速度并无限制；同时，对本发明所述方法中的各个反应时间没有特别的限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，采用糖化学常规方法检测反应进行的程度，当发现原料的转化率达到99％，甚至超过99％时，以及生成所需的中间体和产物斑点的大小不再增加时，即断定为反应终点。

总之，本发明提出了新型醇醚木糖苷类非离子表面活性剂1,2-反式的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷及其制备方法。其显著的特征在于，提出了结构新颖的系列糖基非离子表面活性剂1,2-反式构型的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。从结构上考察，其与APG和其他传统烷基糖苷(应用化学，2016，33(11)： 1265-1273)相比，由于烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷中的木糖基和氧乙烯基寡聚片段(-(OCH₂CH₂)_m-, -(OE)_m-,m＝2,3,4)共同的亲水作用，从而起到HLB值增大，亲水性增强，水溶性改善等作用，可有效扩大应用范围。同时，本发明还提供了1,2-反式的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的制备方法，该制备方法由于采用廉价易得且可再生的木糖为糖类原料，生产成本低，工艺简单，反应条件温和，操作方便，绿色环保，从而有效增添非离子型糖苷表面活性剂的新品种。

具体实施方式

在没有特别说明的情况下，以下制备例和实施例中所使用的各种试剂均来自市售。核磁共振(瑞士 BRUKER公司，型号为BRUKER-400MHz核磁共振仪)、高分辨质谱仪(美国赛默飞世尔科技，型号 LTQ Orbitrap XL)用于表征实施例中所合成的系列化合物。

以下将通过制备例、实施例和HLB值的计算对本发明提供的具体实施方法作详细说明。应当理解的是，此处所述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

制备例

往500mL的三颈烧瓶中加入0.33mol干燥过的D-木糖、1.67mol乙酸酐和83.26mmol无水乙酸钠，加热升温使固体稍有溶解后，停止加热，继续搅拌，待固体全部溶解，反应液呈澄清，冷却至室温。再加入83.26mmol无水乙酸钠，再度加热到110℃回流反应，TLC(展开剂：V_石油醚:V_乙酸乙酯＝1:1)监测反应至终点。稍冷，趁热将反应液倒入冰水中并搅拌，随即析出大量固体，抽滤，滤饼经水洗涤数次，干燥，得到乙酰基保护的D-木糖78.60g，产率74.8％。该化合物用甲醇水溶液(V_甲醇:V_水＝1:2)重结晶纯化后，直接用于后续实施例中的反应。

实施例

实施例1：辛基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₈(OE)₂X)

(1)往圆底烧瓶中依次加入所制备的22.42mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的50mL 二氯甲烷和33.63mmol一缩二乙二醇单辛醚，搅拌溶解，冷却至0℃，滴加67.27mmol三氟化硼乙醚，自然升温至室温搅拌反应，TLC(展开剂：V_石油醚:V_乙酸乙酯＝2:1)监测反应进程，3h反应完成。混合液依次经饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水溶液洗涤，用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，经柱层析(V_石油醚:V_乙酸乙酯＝5:1)分离，得到三乙酰基辛基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷7.06g，产率66.1％。

(2)往圆底烧瓶中加入上述所制备的14.82mmol三乙酰基辛基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷和40mL 无水甲醇，搅拌溶解，然后滴加质量分数为10％的甲醇钠/甲醇溶液，调节溶液pH值至10左右，室温下搅拌反应，TLC(展开剂：V_乙酸乙酯:V_甲醇＝10:1)监测反应进程，2h反应完成。用乙酸将反应液的pH调至中性，过滤，滤液浓缩，经柱层析(乙酸乙酯)分离，得到辛基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷4.65g，产率89.5％。

辛基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(D₂O)δ4.39(d,J_1,2＝7.8Hz,1H,H-1),3.90～3.99(m,2H),3.76～3.81(m,1H),3.49～3.71 (m,9H),3.38-3.43(m,1H),3.23～3.31(m,2H),1.52～1.59(m,2H),1.21-1.33(m,10H),0.84(t,3H)。 HRMS(ESI)m/z:计算C₁₇H₃₄O₇Na⁺[M+Na]⁺,373.21967；发现373.21967。该测试数据与式(I)所示的化合物辛基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物辛基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例2：壬基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₉(OE)₂X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：22.29mmol乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的50mL 二氯甲烷、33.44mmol一缩二乙二醇单壬醚、66.87mmol三氟化硼乙醚；3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝5:1，得到三乙酰基壬基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷7.41g，产率67.8％。(2)用量具体为：15.11mmol三乙酰基壬基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷、40mL 无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到壬基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷4.81g，产率87.3％。

壬基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(D₂O)δ4.37(d,J_1,2＝7.7Hz,1H,H-1),3.90～3.98(m,2H),3.74～3.79(m,1H),3.56～3.71 (m,7H),3.39～3.48(m,3H),3.24～3.30(m,2H),1.52～1.60(m,2H),1.21-1.33(m,12H),0.86(t,3H)。 HRMS(ESI)m/z:计算C₁₈H₃₆O₇Na⁺[M+Na]⁺,387.23532；发现387.23529。该测试数据与式(I)所示的化合物壬基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物壬基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例3：癸基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₀(OE)₂X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：21.54mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、32.31mmol一缩二乙二醇单癸醚、64.62mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝5:1，得到三乙酰基癸基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷7.41g，产率68.2％。(2)用量具体为：14.69mmol三乙酰基癸基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷、40 mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到癸基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷4.90g，产率88.1％。

癸基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₀(OE)₂X)的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(D₂O)δ4.35(d,J_1,2＝7.6Hz,1H,H-1),3.90～3.97(m,2H),3.56～3.79(m,8H),3.39～3.46 (m,3H),3.25～3.29(m,2H),1.52～1.60(m,2H),1.20-1.32(m,14H),0.86(t,3H)。HRMS(ESI)m/z:计算 C₁₉H₃₉O₇ ⁺[M+H]⁺,379.26903；发现379.26886。该测试数据与式(I)所示的化合物癸基二聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物癸基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例4：十二烷基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₂(OE)₂X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：22.12mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、33.18mmol一缩二乙二醇单十二烷基醚，、66.36mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝5:1，得到三乙酰基十二烷基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷8.22g，产率69.8％。(2)用量具体为：15.44mmol三乙酰基十二烷基二聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷、40mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到十二烷基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷5.18g，产率82.5％。

十二烷基醇醚木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(DMSO-d6+D₂O)δ4.10(d,J_1,2＝7.6Hz,1H,H-1),3.65～3.69(m,1H),3.42～3.57(m,8H), 3.22～3.35(m,3H),2.91～3.10(m,3H),1.41～1.47(m,2H),1.17-1.26(m,18H),0.82(t,3H)。HRMS(ESI)m/z: 计算C₂₁H₄₃O₇ ⁺[M+H]⁺,407.30033；发现407.30014。该测试数据与式(I)所示的化合物十二烷基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物十二烷基二聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例5：辛基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₈(OE)₃X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：18.98mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、28.47mmol二缩三乙二醇单辛醚、56.94mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝4.5:1，得到三乙酰基辛基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷7.09g，产率71.8％。(2)用量具体为：13.63mmol三乙酰基辛基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷、 40mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到辛基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷4.75g，产率88.3％。

辛基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₈(OE)₃X)的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(D₂O)δ4.39(d,J_1,2＝7.8Hz,1H,H-1),3.91～4.00(m,2H),3.56～3.82(m,12H),3.49～3.53 (m,2H),3.39～3.44(m,1H),3.24～3.31(m,2H),1.53～1.59(m,2H),1.22～1.33(m,10H),0.85(t,3H)。HRMS(ESI)m/z:计算C₁₉H₃₈O₈Na⁺[M+Na]⁺,417.24589；发现417.24682。该测试数据与式(I)所示的化合物辛基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物辛基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例6：壬基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₉(OE)₃X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：18.10mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、27.15mmol二缩三乙二醇单壬醚、54.30mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝4.5:1，得到三乙酰基壬基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷6.89g，产率71.2％。(2)用量具体为：12.89mmol三乙酰基壬基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷、 40mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到壬基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷4.50g，产率85.4％。

壬基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₉(OE)₃X)的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(D₂O)δ4.39(d,J_1,2＝7.7Hz,1H,H-1),3.91～4.00(m,2H),3.56～3.81(m,12H),3.47～3.51 (m,2H),3.39～3.44(m,1H),3.24～3.31(m,2H),1.53～1.59(m,2H),1.21～1.34(m,12H),0.85(t,3H)。 HRMS(ESI)m/z:计算C₂₀H₄₀O₈Na⁺[M+Na]⁺,431.26154；发现431.26120。该测试数据与式(I)所示的化合物壬基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物壬基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例7：癸基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₀(OE)₃X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：19.61mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、29.14mmol二缩三乙二醇单癸醚、58.83mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝4.5:1，得到三乙酰基癸基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷7.77g，产率72.2％。(2)用量具体为：14.16mmol三乙酰基癸基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷、 40mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到癸基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷5.27g，产率88.1％。

癸基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(D₂O)δ4.37(d,J_1,2＝7.8Hz,1H,H-1),3.90～3.99(m,2H),3.56～3.80(m,12H),3.39～3.48 (m,3H),3.24～3.30(m,2H),1.52～1.60(m,2H),1.19～1.37(m,14H),0.86(t,3H)。HRMS(ESI)m/z:计算 C₂₁H₄₂O₈Na⁺[M+Na]⁺,445.27719；发现445.27786。该测试数据与式(I)所示的化合物癸基三聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物癸基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例8：十二烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₂(OE)₃X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：17.94mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、26.91mmol二缩三乙二醇单十二烷基醚、53.82mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝4.5:1，得到三乙酰基十二烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷7.74g，产率74.8％。(2)用量具体为：13.42mmol三乙酰基十二烷基三聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷、40mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到十二烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷5.17g，产率85.5％。

十二烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₂(OE)₃X)的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(DMSO-d6)δ4.99～5.07(m,3H),4.10(d,J_1,2＝7.6Hz,1H,H-1),3.65～3.80(m,2H),3.43～3.58(m,11H),3.29～3.36(m,2H),3.21～3.29(m,1H),2.90～3.09(m,3H),1.42～1.49(m,2H),1.20～1.29(m, 18H),0.85(t,3H)。HRMS(ESI)m/z:计算C₂₃H₄₆O₈Na⁺[M+Na]⁺,473.30849；发现473.30865。该测试数据与式(I)所示的化合物十二烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物十二烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例9：十四烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₄(OE)₃X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：20.65mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、30.98mmol二缩三乙二醇单十四烷基醚、61.95mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝4.5:1，得到三乙酰基十四烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷8.80g，产率70.5％。(2)用量具体为：14.56mmol三乙酰基十四烷基三聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷、40mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到十四烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷6.06g，产率86.9％。

十四烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(DMSO-d6+D₂O)δ4.10(d,J_1,2＝7.6Hz,1H,H-1),3.63～3.78(m,2H),3.42～3.57(m,11H), 3.32～3.35(m,2H),3.22～3.28(m,1H),2.91～3.10(m,3H),1.41～1.47(m,2H),1.17～1.29(m,22H),0.82(t, 3H)。HRMS(ESI)m/z:计算C₂₅H₅₀O₈Na⁺[M+Na]⁺,501.33979；发现501.34027。该测试数据与式(I)所示的化合物十四烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物十四烷基三聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例10：辛基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₈(OE)₄X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：19.79mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、29.69mmol三缩四乙二醇单辛醚、59.37mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝3:1，得到三乙酰基辛基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷8.02g，产率71.8％。(2)用量具体为：14.21mmol三乙酰基辛基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷、40 mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到辛基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷5.47g，产率87.8％。

辛基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(D₂O)δ4.42(d,J_1,2＝7.8Hz,1H,H-1),3.93～4.03(m,2H),3.59～3.85(m,16H),3.41～3.56 (m,3H),3.26～3.34(m,2H),1.55～1.61(m,2H),1.25～1.37(m,10H),0.87(t,3H)。HRMS(ESI)m/z:计算 C₂₁H₄₂O₉Na⁺[M+Na]⁺,461.27210；发现461.27185。该测试数据与式(I)所示的化合物辛基四聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物辛基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例11：壬基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₉(OE)₄X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：17.53mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、26.30mmol三缩四乙二醇单壬醚、52.59mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝3:1，得到三乙酰基壬基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷7.58g，产率74.7％。(2)用量具体为：13.10mmol三乙酰基壬基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷、40 mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到壬基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷5.09g，产率85.9％。

壬基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(D₂O)δ4.40(d,J_1,2＝7.8Hz,1H,H-1),3.92～4.01(m,2H),3.58～3.83(m,16H),3.41～3.50 (m,3H),3.26～3.33(m,2H),1.54～1.61(m,2H),1.24～1.37(m,12H),0.88(t,3H)。HRMS(ESI)m/z:计算 C₂₂H₄₄O₉Na⁺[M+Na]⁺,475.28775；发现475.28711。该测试数据与式(I)所示的化合物壬基四聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物壬基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例12：癸基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₀(OE)₄X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：18.80mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、28.20mmol三缩四乙二醇单癸醚、56.40mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝3:1，得到三乙酰基癸基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷8.23g，产率73.9％。(2)用量具体为：13.89mmol三乙酰基癸基醇醚木糖苷、40mL无水甲醇， 2h完成反应。通过类似的后处理，得到癸基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷5.75g，产率88.7％。

癸基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(D₂O)δ4.39(d,J_1,2＝7.7Hz,1H,H-1),3.92～4.01(m,2H),3.58～3.83(m,16H),3.41～3.49 (m,3H),3.26～3.33(m,2H),1.54～1.61(m,2H),1.25～1.37(m,14H),0.89(t,3H)。HRMS(ESI)m/z:计算 C₂₃H₄₆O₉Na⁺[M+Na]⁺,489.30340；发现489.30380。该测试数据与式(I)所示的化合物癸基四聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物癸基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例13：十二烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₂(OE)₄X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：19.06mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、28.59mmol三缩四乙二醇单十二烷基醚、57.18mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝3:1，得到三乙酰基十二烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷8.76g，产率74.0％。(2)用量具体为：14.11mmol三乙酰基十二烷基四聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷、40mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到十二烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷6.04g，产率86.5％。

十二烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(DMSO-d6)δ4.99～5.06(m,3H),4.10(d,J_1,2＝7.6Hz,1H,H-1),3.65～3.80(m,2H),3.44～3.58(m,15H),3.22～3.36(m,3H),2.90～3.09(m,3H),1.43～1.49(m,2H),1.20～1.30(m,18H),0.85(t,3H)。 HRMS(ESI)m/z:计算C₂₅H₅₀O₉Na⁺[M+Na]⁺,517.33470；发现517.33478。该测试数据与式(I)所示的化合物十二烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物十二烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例14：十四烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₄(OE)₄X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：19.22mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、28.83mmol三缩四乙二醇单十四烷基醚、57.66mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝3:1，得到三乙酰基十四烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷9.42g，产率75.5％。(2)用量具体为：14.51mmol三乙酰基十四烷基四聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷、40mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到十四烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷6.82g，产率89.9％。

十四烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(DMSO-d6+D₂O)δ4.10(d,J_1,2＝7.7Hz,1H,H-1),3.65～3.80(m,2H),3.42～3.57(m,15H), 3.23～3.34(m,3H),2.92～3.11(m,3H),1.39～1.47(m,2H),1.14～1.29(m,22H),0.81(t,3H)。HRMS(ESI) m/z:计算C₂₇H₅₄O₉Na⁺[M+Na]⁺,545.36600；发现545.36578。该测试数据与式(I)所示的化合物十四烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物十四烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

实施例15：十六烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C₁₆(OE)₄X)

方法与实施例1类似。(1)用量具体为：17.54mmol的乙酰基保护的D-木糖、分子筛干燥的 50mL二氯甲烷、26.31mmol三缩四乙二醇单十六烷基醚、52.62mmol三氟化硼乙醚，3h完成反应；通过类似的后处理，同时柱层析分离的淋洗液的配比为V_石油醚:V_乙酸乙酯＝3:1，得到三乙酰基十六烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷9.03g，产率76.1％。(2)用量具体为：13.35mmol三乙酰基十六烷基四聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷、40mL无水甲醇，2h完成反应。通过类似的后处理，得到十六烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷6.24g，产率84.9％。

十六烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的¹H NMR、质谱测试数据如下：

¹H NMR(DMSO-d6)δ4.94～5.01(m,3H),4.10(d,J_1,2＝7.5Hz,1H,H-1),3.65～3.80(m,2H),3.43～ 3.59(m,15H),3.22～3.34(m,3H),2.91～3.10(m,3H),1.43～1.50(m,2H),1.16～1.32(m,26H),0.85(t,3H)。 HRMS(ESI)m/z:计算C₂₉H₅₈O₉Na⁺[M+Na]⁺,573.39730；发现573.39679。该测试数据与式(I)所示的化合物十六烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的理论值完全相符，证明该产品为如式(I)所示的化合物十六烷基四聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

从以上实施例1～15的结果可以看出，采用本发明提供的方法制备结构新颖的烷基寡聚氧乙基-β-D- 吡喃木糖苷具有反应条件温和、能有效分离纯化、操作简便。与其他制备方法(Fischer糖苷化法、

Koenings-Knorr糖苷化法、三氯乙酰亚胺酯法和酶催化法)比较，采用本发明的方法制备避免副产物过多、使用高价银盐或有毒重金属盐类化合物作为催化剂、反应步骤繁琐等存在的问题。本发明提供的制备方法以可再生的木糖作为原材料，通过乙酰化保护、偶联、脱乙酰基保护三步反应，得到目标产物烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。同时，本发明提供的制备方法还具有催化剂便宜易得、成本低、环境友好等优点，应用前景广阔。

以上详细描述了本发明的实施方法，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方法中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方法之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

亲水亲油平衡(HLB)值的理论计算

HLB是用来评价表面活性剂亲水或亲油能力大小的值。以木糖基(C₅H₉O₅-)和聚氧乙烯基片段 (-CH₂CH₂O-)为亲水基，烷基为疏水基，采用表面活性剂专业人员熟知的Griffin公式计算相应的HLB 值(胶体与聚合物，2010，28(4):155-157)，结果见表1。

表1烷基-β-D-木糖苷和烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷(C_n(OE)_mX，m＝2,3,4)的HLB值

在制备例和实施例1～15中已介绍了系列烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的制备方法。从表1可知，烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的HLB值均大于相同烷基碳原子数的烷基糖苷，所以通过引入聚氧乙烯基片段使得其亲水性得以改善、水溶性性提高。

另外，表1中的所有烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的HLB≥10.0，均落在HLB值为8～18的范围，具有亲水性，适用于作O/W型乳化剂。此外，HLB值在13～15范围内，适用于作洗涤剂。所以，可参考HLB值所处的范围单独添加烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷或作为复合组分的配方开发相应的下游产品。

本发明制备的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷结构新颖，制备可行且系列化，水溶性改善，应用价值高。作为来自于可再生资源的新型绿色无毒温和可降解的中性糖基表面活性剂，依据各自计算的HLB 值和其他性能特征发挥洗涤、乳化、润湿、增溶、增稠、耐碱、耐盐、吸湿保湿、杀菌等表面活性作用，可替代传统的表面活性剂，单独作为表面活性剂或为组合物的一种表面活性剂成分广泛应用于诸如以下的表面活性领域：(1)化学试剂、生化试剂和精细化工产品；(2)洗涤剂；(3)化妆品、牙膏和漱口液；(4) 纺织和印染；(5)石油开采；(6)制药、农药；(7)食品加工与储存；(8)膜蛋白提取和结构解析；(9) 其他应用。

Claims (10)

1.一种1,2-反式的醇醚木糖苷类化合物，其特征在于该化合物在木糖基与烷基之间以连接臂相连，该连接臂为氧乙烯基寡聚片段（-(OCH₂CH₂)_m-, -(OE)_m-, m=2, 3, 4），该化合物具有糖基非离子表面活性剂性质，结构如下式（I）所示：

式（I）中糖基部分为木糖基，烷基部分为辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基中的任意一种，糖基部分与烷基部分系通过氧乙烯基寡聚片段连接臂连接而成，该化合物是一类具有1,2-反式结构的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

2.根据权利要求1所述的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷，其特征在于该化合物的制备方法包括如下步骤：

（1）在催化剂的作用下，D-木糖与保护剂接触，得到乙酰基保护的D-木糖；

（2）在催化剂的作用下，将步骤（1）得到的乙酰基保护的木糖与寡乙二醇单醚接触，得到乙酰基保护的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷；

（3）在催化剂的作用下，将步骤（2）得到的乙酰基保护的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷进行脱保护反应，得到烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述的寡乙二醇单醚包括一缩二乙二醇单辛醚、一缩二乙二醇单壬醚、一缩二乙二醇单癸醚、一缩二乙二醇单十一醚、一缩二乙二醇单十二醚、一缩二乙二醇单十三醚、一缩二乙二醇单十四醚、一缩二乙二醇单十五醚、一缩二乙二醇单十六醚、二缩三乙二醇单辛醚、二缩三乙二醇单壬醚、二缩三乙二醇单癸醚、二缩三乙二醇单十一醚、二缩三乙二醇单十二醚、二缩三乙二醇单十三醚、二缩三乙二醇单十四醚、二缩三乙二醇单十五醚、二缩三乙二醇单十六醚、三缩四乙二醇单辛醚、三缩四乙二醇单壬醚、三缩四乙二醇单癸醚、三缩四乙二醇单十一醚、三缩四乙二醇单十二醚、三缩四乙二醇单十三醚、三缩四乙二醇单十四醚、三缩四乙二醇单十五醚、三缩四乙二醇单十六醚中的任意一种。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述催化剂为三氟化硼乙醚；采用的溶剂为分子筛干燥的二氯甲烷、乙腈、乙醚、无水四氢呋喃中的一种；优选为分子筛干燥的二氯甲烷；控温为零下10℃至零上40℃；优选为在0℃至零上10℃下加入催化剂，然后升至10-35℃，在该温度下搅拌反应2-8小时；更优选为在0℃至零上10℃下加入催化剂，然后升至20-30℃，在该温度下搅拌反应3-5小时。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，为了提高乙酰基保护的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的产率，所述乙酰基保护的D-木糖：寡乙二醇单醚：三氟化硼乙醚的摩尔比为1:0.8-5:0.8-7；优选为1:1-3:1-5；更优选为1:1.5-2.5:3-5。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述的保护剂为乙酸酐；所述的催化剂为无水乙酸钠；控温为90-110℃；优选为100-110℃；所述D-木糖：保护剂：催化剂的摩尔比为1:5-8:0.3-0.6；优选为1:6:0.5。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述的催化剂为氨气、甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠和碳酸钾中的至少一种；为了提高烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷的产率，优选为甲醇钠；所选溶剂为无水甲醇；溶液为pH=8-12；优选为pH=9.5-10.5；控温为0-36℃，优选为室温；所述脱保护的反应时间为1-12小时；优选为2-5小时。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，采用洗涤、干燥、过滤、浓缩、柱层析分离一系列后处理过程，得到乙酰基保护的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，采用酸性物质为中和剂中和达终点的反应混合物；优选为乙酸、盐酸、磷酸和阳离子交换树脂中的至少一种；更优选为乙酸和阳离子交换树脂中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷作为糖基非离子表面活性剂的应用；依据烷基寡聚氧乙基-β-D-吡喃木糖苷结构的差异所计算出相应的HLB值和其他有关性能特征发挥洗涤、乳化、润湿、增溶、增稠、耐碱、耐盐、吸湿保湿、杀菌等表面活性作用；单独作为表面活性剂或为组合物的一种表面活性剂成分应用于诸如以下的表面活性领域：（1）化学试剂、生化试剂和精细化工产品；（2）洗涤剂；（3）化妆品、牙膏和漱口液；（4）纺织和印染；（5）石油开采；（6）制药；（7）食品加工与储存；（8）膜蛋白提取和结构解析。