CN110357977B - 6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及6‑氨基‑6‑脱氧直链淀粉的制备方法，包括有以下步骤：1)在氯化锂/N,N‑二甲基甲酰胺溶液中，用甲磺酰氯修饰直链淀粉生成6‑氯‑6‑脱氧直链淀粉；2)将步骤1)得到的6‑氯‑6‑脱氧直链淀粉与叠氮化钠反应，得到6‑叠氮‑6‑脱氧直链淀粉；3)将步骤2)得到的6‑叠氮‑6‑脱氧直链淀粉用硼氢化钠还原，得到6‑氨基‑6‑脱氧直链淀粉。本发明提供了一种完整且可批量制备的6‑氨基‑6‑脱氧直链淀粉的制备方法，制备的6‑氨基‑6‑脱氧直链淀粉具有区域选择性、取代度高、纯度高，扩大了直链淀粉的应用范围。

Description

6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法
技术领域
本发明涉及天然高分子及其化学修饰方法，具体涉及6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法。
背景内容
多糖是至少由10个单糖通过糖苷键连接而成的高分子碳水化合物，由于其结构经官能化后的可多样性、成本低、来源广泛、可再生和生物降解性，多糖基材料应用于纺织、药物传输、金属载体和复合材料等众多领域。直链淀粉是D-葡萄糖以α-(1→4)糖苷键连接的多糖，但是由于其不溶于常用的有机溶剂、极强的亲水性、分子量的稳定性较差和缺乏热塑性，极大地限制了对其加工和应用。通过化学修饰将具有其它特性的官能团引入到多糖骨架上可以有效地克服直链淀粉的这些缺点。研究表明含有氨基官能团的多糖在药物和生物医学应用方面表现出一些优异的特性，如壳聚糖[聚(1→4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖]，拥有止血、抑菌、可以通过生物膜促进药物分子和细胞之间的转运等性质，在药物和基因递送制剂的研制方面备受青睐。[(1)Liu S,Edgar K J,Staudinger reactions forselective functionalization of polysaccharides:A Review.Biomacromolecules,16(9),2015]这些性质主要归功于壳聚糖主链上的氨基，氨基不仅可以与细胞表面和粘液中的含阴离子分子相互作用，还能静电结合和包封阴离子分子(如核酸和一些蛋白质等)，从而保护阴离子分子免受体内普遍存在的降解酶的影响。因此，仿照天然多糖的结构，在直链淀粉的主链上引入氨基，制备氨基-脱氧-直链淀粉，对进一步扩大直链淀粉的应用范围，尤其对开发生物制药、药物递送等领域的新材料有着重要的意义。
Cimecioglu等[(2)Cimecioglu A L,Ball D H,Kaplan D L,et al.,Preparationof amylosederivatives selectively modified at C-6.6-Amino-6-deoxyamylose,Macromolecules,27(11):2917-2922,1994]用甲磺酰氯或溴代丁二酰亚胺(NBS)和三苯基膦区域选择性地修饰直链淀粉，由于空间位阻的影响，卤素原子只会区域选择性地进攻葡萄糖单元的伯羟基，生成6-卤素-6-脱氧直链淀粉；然后用叠氮化钠或叠氮化锂取代卤素，制备6-叠氮-6-脱氧直链淀粉；最后通过Staudinger还原反应，即用三苯基膦和水还原叠氮基，得到不同取代度的6-氨基-6-脱氧直链淀粉。他们发现所得到的高取代度(DS≈1)6-氨基-6-脱氧直链淀粉几乎不溶于所有的溶剂，只在二甲亚砜和水中溶胀，在2％的乙酸溶液中的溶解度为1％，但取代度较低(DS＜0.5)的6-氨基-6-脱氧直链淀粉溶于水或二甲亚砜。
Edgar等也利用Staudinger还原反应来还原多糖上的叠氮基团，得到的多种氨基多糖同样几乎不溶于所有的有机溶剂。他们认为可能不仅仅是氨基多糖本身的性质导致其在有机溶剂中溶解度较差，还有可能是反应过程中残留的三苯基膦或三苯基氧膦未除干净，甚至残留的磷化合物还以共价键的形式连接在多糖侧链上，从而导致6-氨基-6-脱氧直链淀粉溶解度较低。为此，Edgar等[(3)Zhang R,Edgar K J,Water-soluble aminocurdlanderivatives by chemoselectiveazide reduction using NaBH4,CarbohydratePolymers,122:84-92,2015]用硼氢化钠在100℃下还原6-叠氮-6-脱氧可德兰多糖成功制备了水溶性的6-氨基-6-脱氧可德兰多糖。但是由于制备的6-氨基-6-脱氧可德兰多糖是水溶性的，其产物不能用水洗涤，导致反应过程中产生的硼系物很难除干净。他们将反应液依次用盐酸和碳酸氢钠溶液处理，然后直接将溶液放入透析袋中，在乙醇中透析三天来纯化产物，但是用这种方法制备氨基多糖的纯化时间太长，而且无法大批量地制备，这极大地限制了氨基多糖的应用。
Baumann等[(4)Liu C,Baumann H,Exclusive and complete introduction ofamino groups and their N-sulfo and N-carboxymethyl groups into the 6-positionof cellulose without the use of protecting groups.Carbohydrate Research,337(14):1297-1307,2002]用对甲苯磺酰氯与纤维素上的羟基反应，再用叠氮化钠取代6号碳(简写为C6)上的对甲苯磺酸酯，最后用氢化铝锂还原叠氮基制备6-氨基-6-脱氧纤维素。但在此方法中对甲苯磺酰氯也能与葡萄糖单元上的C2和C3位羟基反应，而且用氢化铝锂还原叠氮基和多余的对甲苯磺酸酯时，反应体系中的铝盐会与6-氨基-6-脱氧纤维素的氨基和羟基产生较强的络合作用，只能通过长时间的透析获得产物，且产物中仍含有少量的铝，这种方式不适合用来规模化地制备6-氨基-6-脱氧纤维素。同样的，这种方法也不能用来规模化地制备6-氨基6-脱氧-直链淀粉。
总之，目前尚无一种方法可以大批量地制备取代度高、纯度高、溶解性好的6-氨基-6-脱氧直链淀粉。因此发明一种氨基-脱氧-直链淀粉的制备方法，对于扩大直链淀粉的应用范围具有重要的意义。
发明内容
针对文献(2)中的方法合成的6-氨基-6-脱氧直链淀粉中含有残余的三苯基膦或三苯基氧膦，导致6-氨基-6-脱氧直链淀粉纯度不够，且在常用溶剂中的溶解度很小，本发明所要解决的技术问题是填补现有的技术空白，提供一种纯度较高的、具有区域选择性的、高取代度的且溶解性好的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法，包括以下步骤：将6-叠氮-6-脱氧直链淀粉溶解在二甲亚砜溶液中，加入硼氢化钠，在一定的温度下反应适当的时间，先用酸性溶液调节反应混合物的pH值以猝灭过量的硼氢化钠，再用碱性水溶液调节反应混合物的pH值至碱性，最后用水洗涤，得到6-氨基-6-脱氧直链淀粉。
按上述方案，所述的6-叠氮-6-脱氧直链淀粉的制备方法包括有以下步骤：
1)6-氯-6-脱氧直链淀粉的制备：将干燥的直链淀粉溶解在氯化锂的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，逐滴加入甲磺酰氯，加热反应，然后将反应混合物滴加到蒸馏水中，得到沉淀，过滤，用碱性水溶液浸泡粗产物，得到6-氯-6-脱氧直链淀粉；
2)6-叠氮-6-脱氧直链淀粉的制备：将步骤1)得到的6-氯-6-脱氧直链淀粉溶解在二甲亚砜溶液中，加入叠氮化钠，加热反应，得到6-叠氮-6-脱氧直链淀粉。
按上述方案，步骤1)所述的碱性水溶液的pH值为9-10，且不为9。
按上述方案，步骤2)所述的叠氮化钠与6-氯-6-脱氧直链淀粉重复单元的摩尔比至少为5:1。
按上述方案，所述的使用硼氢化钠在一定的温度下反应适当的时间，其中反应温度在115-130℃之间，反应时间为10-48小时，反应温度越高所需反应时间越短。
按上述方案，所述使用酸性溶液调节反应混合物的pH值，其中反应混合物pH值应调节为5-7，使用碱性水溶液调节反应混合物的pH值至碱性，其中反应混合物的pH值应调节为8-9。
本发明所涉及的反应方程式如下：
Figure BDA0002136653790000031
本发明有益效果在于：
1、本发明建立了完整的6-氯-6-脱氧直链淀粉的制备方法，所制备的6-氯-6-脱氧直链淀粉具有高区域选择性、接近完全取代、无副产物生成。
在用甲磺酰氯修饰直链淀粉时，溶剂N,N-二甲基甲酰胺会与直链淀粉的羟基发生副反应生成甲酸酯。本发明用碳酸钠调节溶液的pH值为9-10时，由图1(b)的红外光谱图可知，在1725cm-1波数附近无酯基吸收峰，而且初始调节溶液pH值为9-10时，一段时间后，溶液pH值会趋于7-8，证明有酯基被水解除去。而图1(a)是按照文献(2)中的方法合成的6-氯-6-脱氧直链淀粉的红外光谱图，可明显看到于1725cm-1处仍有很强的酯基吸收峰。这说明用碳酸钠调节溶液pH值至8-9并不仅仅是除去反应过程中残留的甲磺酰氯，还可以水解反应过程中生成的酯基，且调节溶液pH值为8-9后，溶液的碱性还不够。因氯代物在碱性条件下能水解，氯被羟基取代，所以除酯只能在能使酯基水解，而氯又不被羟基取代的碱性条件下进行。经过反复摸索，发现在室温下和pH值在9-10时，6-氯-6-脱氧直链淀粉上的酯基基本上能完全除去，得到接近完全取代的、具有区域选择性的6-氯-6-脱氧直链淀粉[图1(b)]；
2、用本发明方法制备6-叠氮-6-脱氧直链淀粉可节约50％的叠氮化钠
本发明只需使用5倍当量的叠氮化钠便可制备完全取代的6-叠氮-6-脱氧直链淀粉，与现有文献(2)报道的需要使用10倍当量的叠氮化钠制备完全取代的6-叠氮-6-脱氧直链淀粉相比，减少了近50％的叠氮化钠用量，从而减少了由此产生的废液对环境的危害，并且大幅度降低了制备成本。
3、用本发明方法能制备出高取代度的6-氨基-6-脱氧直链淀粉，探索并优化了用硼氢化钠还原6-叠氮-6-脱氧直链淀粉的反应条件和产物纯化方法。
目前，尚无用硼氢化钠还原叠氮基来制备6-氨基-6-脱氧直链淀粉的报道。本发明利用硼氢化钠还原6-叠氮-6-脱氧直链淀粉，探索了反应时间和反应温度对还原反应的影响。图3为不同反应温度下制备的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的红外光谱图，由图3可以看出随着反应温度的升高，6-叠氮-6-脱氧直链淀粉中的叠氮基的还原程度明显增大。图4为在115℃和125℃下反应不同的时间所制备的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的红外光谱图，由该图可知，随着反应时间的延长，叠氮基的还原程度略有提升。比较图3和图4的结果可以看出，温度是影响还原反应的主要因素。如果反应温度不够高，即使延长反应时间，甚至进行两次还原反应也无法得到叠氮基被完全还原的6-氨基-6-脱氧直链淀粉。经过多次探索后发现，在用硼氢化钠还原6-叠氮-6-脱氧直链淀粉时，使叠氮基完全被还原的反应温度为115-130℃，反应时间为10-48小时，反应温度越高所需反应时间越短。在还原反应混合物的后处理中，先用稀盐酸淬灭多余的硼氢化钠，再用碱溶液调节反应液pH值至8-9，最后用蒸馏水洗涤，可得到纯度较高的6-氨基-6-脱氧直链淀粉。相比于文献中用氢化铝锂作还原剂，使用硼氢化钠作还原剂不需要用透析的方法来纯化产物，极大地缩短了纯化时间，而且还可以大批量的制备纯度较高的6-氨基-6-脱氧直链淀粉。而现有文献(2)报道的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法是用三苯基膦还原6-叠氮-6-脱氧直链淀粉，但此方法制备的产物中含有残留的三苯基膦或三苯基氧膦，在有机合成中，这两种化合物很难从产物中除尽。图5是对比例2中用三苯基膦和水还原叠氮基所制备的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的1H NMR图，由于其溶解度较差，所以在氘代三氟乙酸中添加了少量的氘代水以促进其溶解，从而导致其溶剂峰向高场发生了移动(δ≈7.5ppm)，但是仍然可以清晰地看出在7.15-7.46ppm有明显的苯环信号峰，说明利用Staudinger还原反应所制备的6-氨基-6-脱氧直链淀粉中还残留着少量的三苯基膦或三苯基氧膦，所得到的产物纯度不高。
4、本发明建立的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法能拓宽直链淀粉的应用范围
用本发明方法制得的6-氨基-6-脱氧直链淀粉具有高区域选择性、高取代度、高纯度、纯化时间短且可以大批量的制备。此外，其羟基和氨基可以进一步被修饰，制备出结构更加多样化的直链淀粉衍生物，以满足不同的需要，从而扩大直链淀粉的应用范围。
附图说明
图1为对比例1调节pH值为8-9所制备的6-氯-6-脱氧直链淀粉(a)和本发明调节pH值为9-10所制备的6-氯-6-脱氧直链淀粉(b)的红外光谱图；
图2为实施例1中所制备的6-叠氮-6-脱氧直链淀粉的红外光谱图；
图3为分别在65℃(a)、75℃(b)、100℃(c)、110℃(d)、115℃(e)下用硼氢化钠还原48小时所制备的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的红外光谱图；
图4为在115℃下用硼氢化钠还原8小时(a)、24小时(b)、48小时(c)和在125℃下用硼氢化钠还原8小时(d)、24小时(e)所制备的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的红外光谱图；
图5为对比例2中6-氨基-6-脱氧直链淀粉的1H NMR谱图；
图6为对比例3中6-苯甲酰氨基-6-脱氧直链淀粉(b)与6-氨基-6-脱氧直链淀粉(a)的红外光谱图；
图7为对比例3中6-苯甲酰氨基-6-脱氧直链淀粉的1H NMR谱图；
图8为对比例3中6-苯甲酰氨基-6-脱氧直链淀粉的13C-1H HSQC NMR谱图；
图9为对比例3中6-苯甲酰氨基-6-脱氧直链淀粉的1H-1H COSY NMR谱图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本发明所使用的N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜使用前均经过
Figure BDA0002136653790000051
分子筛干燥2—3次；氯化锂在使用前于300℃下煅烧3小时。
本发明所使用的直链淀粉均经过纯化，纯化方法均参照文献[(5)高炜丽，赵燕，李建科，丁醇沉淀法粗直链淀粉的研究，食品科学，28(09):271-273,2007]。
实施例1
6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备：(氯代反应后处理：碱性水溶液的pH值为9.5；叠氮化钠与6-氯-6-脱氧直链淀粉重复单元的摩尔比为10.06:1；用硼氢化钠在125℃下还原叠氮基24小时。)
1)6-氯-6-脱氧直链淀粉的制备：将已干燥的5.12g(31.60mmol重复单元)直链淀粉加入到250mL三口烧瓶中，并加入147mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺，升温至130-150℃搅拌2小时。然后降温至70℃加入6.82g干燥的氯化锂，搅拌使直链淀粉溶解至澄清，再逐滴加入36.10g(313.91mmol)甲磺酰氯，30分钟内滴加完毕后于70℃下继续反应2.5小时。反应完毕后，降温冷却，再将反应液滴入500mL的冰水中，用碳酸钠调节溶液pH值至8.5，搅拌过夜，过滤，加入100mL蒸馏水，用碳酸钠调节溶液pH值至9.5，待pH值稳定后再过夜搅拌，用蒸馏水和乙醇将产物洗至中性，干燥，得4.96g 6-氯-6-脱氧直链淀粉，产率：87％。
2)6-叠氮-6-脱氧直链淀粉的制备：将干燥的4.80g(26.59mmol重复单元)6-氯-6-脱氧直链淀粉加入到500mL三口烧瓶中，并加入250mL干燥的二甲亚砜，升温至70℃，搅拌使6-氯-6-脱氧直链淀粉溶解至清澈透明。再加入17.38g(267.38mmol)叠氮化钠于70℃下反应50小时，反应完毕后将反应液滴加到700mL冰水中，出现沉淀，过滤，用蒸馏水和乙醇各洗涤三遍，干燥得3.97g 6-叠氮-6-脱氧直链淀粉，产率：80％；红外谱图如图2所示：IR(KBr，cm-1)υ：3394(-OH)，2921(-C-H)，2102(-N3)，1639(直链淀粉骨架特征吸收峰)，666(-Cl)处的信号峰消失，说明6-氯-6-脱氧直链淀粉上的氯基本被叠氮基取代，成功制得6-叠氮-6-脱氧直链淀粉；元素分析(％)：计算值(C6H9N3O4·1.2H2O)C 34.52，H 5.50，N 20.13；实测值C 35.11，H 5.71，N 20.31。
3)6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备：将干燥的3.49g(18.66mmol重复单元)6-叠氮-6-脱氧直链淀粉加入到500mL三口烧瓶中，再加入310mL干燥的二甲亚砜，升温至125℃，搅拌使6-叠氮-6-脱氧直链淀粉溶解至清澈透明。再加入14.50g(383.29mmol)硼氢化钠于125℃下反应24小时，冷却降温，逐滴加入稀盐酸直至溶液无气泡冒出且调节溶液的pH值至6-7，再用碳酸钠溶液调节溶液pH值至8-9，搅拌12小时后过滤，用蒸馏水洗涤产物至滤液电导率低于100，干燥，得到1.63g 6-氨基-6-脱氧直链淀粉，产率：54.3％；红外光谱图如附图4(e)所示：IR(KBr，cm-1)υ：3370(-OH)，3370(-NH-)，2930(-C-H)，1644(直链淀粉骨架特征吸收峰)，1590(-NH-)。由图4(e)可知，经过硼氢化钠还原后生成的6-氨基-6-脱氧直链淀粉于2098cm-1处没有叠氮基的吸收峰，说明经过硼氢化钠于125℃下还原24小时后，叠氮基已经完全转化成氨基，成功的制备了6-氨基-6-脱氧直链淀粉。
实施例2
6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备：(氯代反应后处理：碱性水溶液的pH值为10；叠氮化钠与直链淀粉重复单元的摩尔比为10.17:1；用硼氢化钠在115℃下还原48小时。)
1)6-氯-6-脱氧直链淀粉的制备：将已干燥的10.40g(64.20mmol重复单元)直链淀粉加入到1000mL三口烧瓶中，并加入440mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺，升温至130-150℃搅拌2小时。然后降温至70℃加入25.9g干燥的氯化锂，搅拌使直链淀粉溶解至澄清，再逐滴加入72.83g(633.30mmol)甲磺酰氯，43分钟内滴加完毕后于70℃下反应2.5小时。反应完毕后，降温冷却，再将反应液滴入1200mL的冰水中，用碳酸钠调节溶液pH值至8，搅拌过夜，过滤，加入100mL蒸馏水，用碳酸钠调节溶液pH值至10，待pH值稳定后再过夜搅拌，用蒸馏水和乙醇将产物洗至中性，干燥，得10.74g 6-氯-6-脱氧直链淀粉，产率：92.7％。
2)6-叠氮-6-脱氧直链淀粉的制备：将干燥的10.63g(58.89mmol重复单元)6-氯-6-脱氧直链淀粉加入到500mL三口烧瓶中，并加入430mL干燥的二甲亚砜，升温至70℃，搅拌使6-氯-6-脱氧直链淀粉溶解至清澈透明。再加入38.94g(599.08mmol)叠氮化钠于70℃下反应50小时，反应完毕后将反应液滴加到1200mL冰水中，出现沉淀，过滤，用蒸馏水和乙醇各洗涤三遍，干燥得10.01g 6-叠氮-6-脱氧直链淀粉，产率：90.9％。
3)6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备：将干燥的9.9g(52.94mmol重复单元)6-叠氮-6-脱氧直链淀粉加入到1000mL三口烧瓶中，再加入600mL干燥的二甲亚砜，升温至115℃，搅拌使6-叠氮-6-脱氧直链淀粉溶解至清澈透明。再加入32.1(848.53mmol)硼氢化钠于115℃下反应48小时，冷却降温，逐滴加入稀盐酸直至溶液无气泡冒出且调节溶液的pH值至6-7，再用碳酸钠溶液调节溶液pH值至8-9，搅拌12小时后过滤，用蒸馏水洗涤至滤液电导率低于100，干燥，得到5.18g 6-氨基-6-脱氧直链淀粉，产率：60.8％；红外谱图如附图4(c)所示：IR(KBr，cm-1)υ：3370(-OH)，3370(-NH-)，2930(-C-H)，1644(直链淀粉骨架特征吸收峰)，1590(-NH-)。由红外谱图可看到，经过硼氢化钠还原后的6-氨基-6-脱氧直链淀粉于2098cm-1处没有叠氮基团的吸收峰，说明经过硼氢化钠于115℃下还原48小时后，叠氮基团已经完全转化成氨基，成功的制备了6-氨基-6-脱氧直链淀粉。
实施例3
6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备：(氯代反应后处理：碱性水溶液的pH值为9.5；叠氮化钠与直链淀粉重复单元的摩尔比为5.59:1；用硼氢化钠在125℃下还原24小时。)
1)6-氯-6-脱氧直链淀粉的制备：将已干燥的16.97g(104.75mmol重复单元)直链淀粉加入到1000mL三口烧瓶中，并加入650mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺，升温至130-150℃搅拌2小时。然后降温至70℃加入43.72g干燥的氯化锂，搅拌使直链淀粉溶解至澄清，再逐滴加入115.47g(1004.09mmol)甲磺酰氯，48分钟内滴加完毕后于70℃下反应2.5小时。反应完毕后，降温冷却，再将反应液滴入1800mL的冰水中，用碳酸钠调节溶液pH值至8.5，搅拌过夜，过滤，加入100mL蒸馏水，用碳酸钠调节溶液pH值至9.5，待pH值稳定后再过夜搅拌，过滤，用蒸馏水和乙醇将产物洗至中性，干燥，得17.65g 6-氯-6-脱氧直链淀粉，产率：93.3％。
2)6-叠氮-6-脱氧直链淀粉的制备：将干燥的16.33g(90.47mmol重复单元)6-氯-6-脱氧直链淀粉加入到1000mL三口烧瓶中，并加入680mL干燥的二甲亚砜，升温至70℃，搅拌使6-氯-6-脱氧直链淀粉溶解至清澈透明。再加入32.90g(506.15mmol)叠氮化钠于70℃下反应50小时，反应完毕后将反应液滴加到1200mL冰水中，出现沉淀，过滤，用蒸馏水和乙醇各洗涤三遍，干燥得15.60g 6-叠氮-6-脱氧直链淀粉，产率：92.2％。
3)6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备：将干燥的15.49g(82.83mmol重复单元)6-叠氮-6-脱氧直链淀粉加入到1000mL三口烧瓶中，再加入730mL干燥的二甲亚砜，升温至125℃，搅拌使6-叠氮-6-脱氧直链淀粉溶解至清澈透明。再加入64.2(1697.07mmol)硼氢化钠于125℃下反应24小时，冷却降温，逐滴加入稀盐酸直至溶液无气泡冒出且调节溶液的pH值至5-6，再用碳酸钠溶液调节溶液pH值至8-9，搅拌12小时后过滤，用蒸馏水洗涤至滤液电导率低于100，干燥过滤得到的沉淀，得到8.86g 6-氨基-6-脱氧直链淀粉，产率：66.4％。
对比例1
(参照文献(2)制备6-氯-6-脱氧直链淀粉，证明调节碱性水溶液的pH值为9-10才能将副产物甲酸酯完全除去。)
6-氯-6-脱氧直链淀粉的制备：将已干燥的5.03g(31.05mmol重复单元)直链淀粉加入到250mL三口烧瓶中，并加入147mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺，升温至130-150℃搅拌2小时。然后降温至70℃加入6.82g干燥的氯化锂，搅拌使直链淀粉溶解至澄清，再逐滴加入37.71g(327.91mmol)甲磺酰氯，30分钟内滴加完毕，于70℃下反应2.5小时。反应完毕后，冷却，再将反应液滴入500mL的冰水中，用碳酸钠调节溶液pH值至8.5，搅拌过夜，过滤，用蒸馏水和乙醇将产物洗至中性，干燥，得4.69g 6-氯-6-脱氧直链淀粉I，产率：81％；红外谱图如附图1(a)所示：IR(KBr，cm-1)υ：3397(-OH)，2925(-C-H)，1725(-CO2-),1645(直链淀粉骨架特征吸收峰)，670(-C-Cl)。将干燥后的4.69g 6-氯-6-脱氧直链淀粉I放入500mL烧杯中，加入100mL蒸馏水，用碳酸钠调节溶液pH值至9.5，待pH值稳定后搅拌过夜，过滤，用蒸馏水和乙醇将产物洗至中性，干燥，得4.17g 6-氯-6-脱氧直链淀粉II，产率：72％；红外谱图如附图1(b)所示：IR(KBr，cm-1)υ：3394(-OH)，2925(-C-H)，1631(直链淀粉骨架特征吸收峰)，667(-C-Cl)，在1725cm-1附近没有酯基峰。由附图1可看出，反应结束后，调节溶液pH值为8-9时，此时溶液的碱性还不够，不能将副反应生成的酯基完全除去。因氯代物在碱性条件下能水解，氯被羟基取代，所以除酯只能在能使酯基水解，而氯又不被羟基取代的碱性条件下进行。经过反复摸索，发现在室温下和pH值在9-10时，6-氯-6-脱氧直链淀粉上的酯基基本上能完全除去，得到接近完全取代的、具有区域选择性的6-氯-6-脱氧直链淀粉。
对比例2
(参照文献(2)的方法，使用三苯基膦还原叠氮基，发现产物6-氨基-6-脱氧直链淀粉中有三苯基膦或三苯基氧膦残留。)
6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备：将干燥的1.43g(7.65mmol重复单元)6-叠氮-6-脱氧直链淀粉和43mL干燥的二甲亚砜加入到100mL三口烧瓶中，室温下搅拌溶解，然后再加入4.07g三苯基膦(15.52mmol)，反应24小时后，升温至70℃，加入0.51g蒸馏水(28.33mmol)，再反应24小时，将反应溶液滴入乙酸乙酯中形成沉淀，过滤，将得到的沉淀用乙醇洗涤数次，再用乙酸乙酯抽提过夜，最后用正己烷洗涤，干燥，得1.08g 6-氨基-6-脱氧直链淀粉，产率：88％。1H NMR谱图如附图5所示：1H NMR(300MHz，25℃，CF3COOD/D2O，δ/ppm)：4.95-3.02(m，直链淀粉骨架H)，7.46-7.15(m，三苯基膦的苯环上氢吸收峰)，由1HNMR谱图(附图5)明显可以看出，利用Staudinger还原反应所制备的6-氨基-6-脱氧直链淀粉中还残留着少量的三苯基膦或三苯基氧膦，所得到的产物纯度不高。
对比例3
(确定制备的6-氨基-6-脱氧直链淀粉中氨基的取代度)
6-苯甲酰氨基-6-脱氧直链淀粉的制备：将0.39g苯甲酸和18.61g蒸馏水加入到250mL三口烧瓶中，加热搅拌至溶液澄清透明。再加入干燥的0.59g(3.66mmol重复单元)6-氨基-6-脱氧直链淀粉，搅拌至6-氨基-6-脱氧直链淀粉完全溶解，然后加入40g甲醇，再迅速降温至室温，搅拌均匀后，快速加入7.18g苯甲酸酐(31.74mmol)溶于35.1g甲醇的溶液，在25℃下反应7小时。反应完毕后将反应液倒入130mL 0.5mol/L的氢氧化钾-乙醇溶液中，搅拌12小时，过滤，将得到的沉淀反复用乙醇洗涤至中性，干燥，得到0.55g 6-苯甲酰氨基-6-脱氧直链淀粉，产率：57％。红外谱图如附图6(b)所示：IR(KBr，cm-1)υ：3376(-OH)，3376(-NH-)，2922(-C-H)，1638(直链淀粉骨架特征吸收峰，-CO-)，1546(-NH-)；1H NMR谱图如附图7所示：1H NMR(300MHz，25℃，CF3COOD，δ/ppm)：5.39-3.53(m，直链淀粉骨架H)，7.44-7.17(m，苯环H)，由积分面积比可以看出，直链淀粉上的6-羟基几乎完全转化为苯甲酰氨基(取代度为4.91/5＝0.982)，说明在所制备的6-氨基-6-脱氧直链淀粉中至少有98.2％的6位羟基转化成了氨基，故6-氨基-6-脱氧直链淀粉中氨基的取代度很高。
此外，还对6-苯甲酰氨基-6-脱氧直链淀粉进行了13C-1H HSQC NMR(图8)和1H-1HCOSYNMR(图9)表征，以确认氨基所在的位置。在图8中，因为C1与两个氧原子相连，所以其化学位移应该在F1轴的最低场，即(5.14，100.3)处的交叉峰值应指定为H1和C1(简称为H1-C1)的耦合峰。因为C6与两个氢原子(H6a和H6b)相连，所以在(3.71，41.4)和(3.36，41.4)处的交叉峰值对应H6a-C6和H6b-C6的耦合峰。基于H6a和H6b在图8中F2轴上的化学位移，可以发现图9中F1化学位移为8.13ppm处的质子与H6a和H6b偶合。该质子应该是苯甲酰氨基团中的质子而不是C5上的质子(称为H5)，因为H5的化学位移不可能在如此低场中。因此，氨基位于C6上。

Claims (4)

1.6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法，包括以下步骤：将6-叠氮-6-脱氧直链淀粉溶解在二甲亚砜溶液中，加入硼氢化钠，在一定的温度下反应适当的时间，先用酸性溶液调节反应混合物的pH值以猝灭过量的硼氢化钠，再用碱性水溶液调节反应混合物的pH值至碱性，最后用水洗涤，得到6-氨基-6-脱氧直链淀粉，所述的使用硼氢化钠在一定的温度下反应适当的时间，其中反应温度在115-130℃之间，反应时间为10-48小时，反应温度越高所需反应时间越短；所述使用酸性溶液调节反应混合物的pH值，其中反应混合物pH值应调节为5-7，使用碱性水溶液调节反应混合物的pH值至碱性，其中反应混合物的pH值应调节为8-9。
2.根据权利要求1所述的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法，其特征在于所述的6-叠氮-6-脱氧直链淀粉的制备方法包括有以下步骤：
1)6-氯-6-脱氧直链淀粉的制备：将干燥的直链淀粉溶解在氯化锂的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，逐滴加入甲磺酰氯，加热反应，然后将反应混合物滴加到蒸馏水中，得到沉淀，过滤，用碱性水溶液浸泡粗产物，得到6-氯-6-脱氧直链淀粉；
2)6-叠氮-6-脱氧直链淀粉的制备：将步骤1)得到的6-氯-6-脱氧直链淀粉溶解在二甲亚砜溶液中，加入叠氮化钠，加热反应，得到6-叠氮-6-脱氧直链淀粉。
3.根据权利要求2所述的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法，其特征在于步骤1)所述的碱性水溶液的pH值为9-10，且不为9。
4.根据权利要求2所述的6-氨基-6-脱氧直链淀粉的制备方法，其特征在于步骤2)所述的叠氮化钠与6-氯-6-脱氧直链淀粉重复单元的摩尔比至少为5:1。
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