一種氨基葡萄糖合成甲殼素及其衍生物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及功能糖及材料領(lǐng)域，尤其涉及通過氨基葡萄糖合成甲殼素及其衍生物 殼聚糖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 葡萄糖的一個羥基被一個氨基取代的化合物。分子式C6H13O5N,俗稱氨基葡萄糖， 簡稱氨糖又名葡萄糖胺，廣泛存在于自然界，2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖通常以N-乙酰基 衍生物（如甲殼素）或以N-硫酸酯和N-乙酰-3-0-乳酸醚（胞壁酸）形式存在于微生 物、動物來源的多糖和結(jié)合多糖中。N-乙酰-D-氨基葡萄糖是新型生化藥品，是生物體內(nèi)多 種多糖的組成單位，尤其是甲殼類動物的外骨骼含量最高，它在臨床上是治療風(fēng)濕性及類 風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的藥物。N-乙酰-D-氨基葡萄糖（NAG)，是甲殼素的單體，經(jīng)脫乙?；蟪蔀?氨基葡萄糖。目前，NAG的生產(chǎn)方法有兩種，一種是甲殼素經(jīng)酸水解后得到氨基葡萄糖鹽酸 鹽，然后后者經(jīng)乙?；?、結(jié)晶得NAG;另一種方法是通過微生物發(fā)酵，將葡萄糖轉(zhuǎn)為NAG。它 也可以作為食品抗氧化劑及嬰幼兒食品添加劑，糖尿病患者甜味劑。主要用于臨床增強人 體免疫系統(tǒng)的功能，抑制癌細胞或纖維細胞的過度生長，對癌癥和惡性腫瘤起到抑制和治 療作用；對于各種炎癥，能起到有效的治療，對骨關(guān)節(jié)炎及關(guān)節(jié)疼痛也有治療作用。
[0003] 甲殼素大量存在于海洋節(jié)肢動物（如蝦、蟹）的甲殼中，也存在于昆蟲、藻類細胞 膜和高等植物的細胞壁中，分布極其廣泛，在自然界的儲量僅次于纖維素，每年生物合成的 甲殼素有100億噸之多。因此，它是一種取之不盡、用之不竭的再生資源。甲殼素的化學(xué)名 稱為（1，4) -2-乙酰氨基-2-脫氧-e-D-葡聚糖，它是通過0 -1，4糖苷鍵相連的線性生物 高分子，分子量從幾十萬到幾百萬。甲殼素脫除乙?；蟮漠a(chǎn)物是殼聚糖，其化學(xué)名稱為 (1，4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-0 -D-葡聚糖。甲殼素和殼聚糖具有與纖維素很相近的化學(xué) 結(jié)構(gòu)，它們的區(qū)別僅是在C2位上的羥基分別被一個乙酰氨基和氨基所取代，但它們的化學(xué) 性質(zhì)卻有較大差別。甲殼素和殼聚糖具有生物降解性、細胞親和性和生物效應(yīng)等許多獨特 的性質(zhì)，尤其是含有游離氨基的殼聚糖，是天然多糖中唯一的堿性多糖。因此，它們已在廢 水處理、食品工業(yè)、紡織、化工、日用化學(xué)品、農(nóng)業(yè)、生物工程和醫(yī)藥等方面得到應(yīng)用。
[0004] 殼聚糖的血液相容性、生物官能性、安全性、微生物降解性等優(yōu)良性能被廣泛關(guān) 注，在醫(yī)藥、食品、化工、化妝品、水處理、金屬提取及回收、生化和生物醫(yī)學(xué)工程等諸多領(lǐng)域 的應(yīng)用研宄取得了重大進展。在臨床醫(yī)療中可促進血液凝固和傷口愈合，由于殼聚糖的無 毒、能被生物體吸收的特點，可以作為臨床用藥的緩釋基質(zhì)，還具有激活機體系統(tǒng)、介導(dǎo)機 體系統(tǒng)的系列生物學(xué)效應(yīng)，在臨床醫(yī)療中很有利用價值。
[0005] 但現(xiàn)有殼聚糖的制備主要是動物來源，存在生物安全隱患，通過單體來合成殼聚 糖仍存在技術(shù)難關(guān)。目前的合成方法主要有以下兩種，化學(xué)合成法：在合成過程涉及基團的 保護和基團的脫去等過程，步驟較為復(fù)雜，大量合成三糖以上的低聚體在實踐上是不可取 的。酶法合成：酶法合成條件溫和，且不需要對羥基進行保護。酶法合成的過程是低聚合度 寡糖在某些具有轉(zhuǎn)糖苷作用的甲殼素酶及溶菌酶的作用下，延長糖鏈成為高聚合度的低聚 殼聚糖。但是目前合成法仍處于研宄階段，即使成功，其應(yīng)用也只能是局限在某些寡糖的合 成上。因此，亟待一種方法來合成甲殼素和殼聚糖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種操作較為簡單， 重復(fù)性和穩(wěn)定性較高的氨基葡萄糖合成甲殼素及其衍生物的方法。
[0007] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種氨基葡萄糖合成甲殼素及其衍 生物的方法，其特征在于，該方法以氨基葡萄糖為單體，利用糖端基離去基團，在Lewis酸 催化下合成2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖或N-乙酰-D-氨基葡萄糖為單體的甲殼素及其衍 生物。
[0008] 所述的氨基葡萄糖包括2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖和N-乙酰-D-氨基葡萄糖， 所述的甲殼素的衍生物包括以N-乙酰-D-氨基葡萄糖為基本單體的甲殼素及幾丁寡糖、以 2_氨基-2-脫氧-D-葡萄糖為基本單體的殼聚糖或殼寡糖。
[0009] 所述的糖端基離去基團包括分子篩和無水二氯甲烷，其中氨基葡萄糖與分子篩和 無水二氯甲烷的質(zhì)量比為：1:0. 9~3.0 :0.5~2. 5。
[0010] 所述的Lewis酸包括三氟甲基磺酸甲酯、三氟甲基磺酸三甲硅酯；氨基葡萄糖與 Lewis酸的摩爾比為：1:0. 005~3〇
[0011] 所述的分子篩為粒徑為〇. 2~0. 5nm的粉末狀分子篩。
[0012] 所述的單體與糖端基離去基團的反應(yīng)條件為：先將單體與糖端基離去基團在室溫 下攪拌30min，然后冷卻至0°C，然后在避光條件下加入Lewis酸，再升溫至室溫，反應(yīng)2~ 3h〇
[0013]甲殼素的合成：是以N-乙酰-D-氨基葡萄糖為單體，在Lewis酸作為催化劑的條 件下進行反應(yīng)制成，反應(yīng)式如下所示：
【主權(quán)項】
1. 一種氨基葡萄糖合成甲殼素及其衍生物的方法，其特征在于，該方法以氨基葡萄糖 為單體，利用糖端基離去基團，在Lewis酸催化下合成2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖或N-乙 酰-D-氨基葡萄糖為單體的甲殼素及其衍生物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基葡萄糖合成甲殼素及其衍生物的方法，其特征在 于，所述的氨基葡萄糖包括2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖和N-乙酰-D-氨基葡萄糖，所述的 甲殼素的衍生物包括以N-乙酰-D-氨基葡萄糖為基本單體的甲殼素及幾丁寡糖、以2-氨 基-2-脫氧-D-葡萄糖為基本單體的殼聚糖或殼寡糖。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基葡糖合成甲殼素及其衍生物的方法，其特征在于， 所述的糖端基離去基團包括分子篩和無水二氯甲烷，其中氨基葡萄糖與分子篩和無水二氯 甲烷的質(zhì)量比為：1:0. 9~3.O:0? 5~2. 5 ; 所述的Lewis酸包括三氟甲基磺酸甲酯、三氟甲基磺酸三甲硅酯；氨基葡萄糖與Lewis酸的摩爾比為：1:0. 005~3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氨基葡糖合成甲殼素及其衍生物的方法，其特征在于， 所述的分子篩為粒徑為〇. 2~0. 5nm的粉末狀分子篩。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基葡糖合成甲殼素及其衍生物的方法，其特征在于， 所述的單體與糖端基離去基團的反應(yīng)條件為：先將單體與糖端基離去基團在室溫下攪拌 30min，然后冷卻至0°C，然后在避光條件下加入Lewis酸，再升溫至室溫，反應(yīng)2~3h。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氨基葡萄糖合成甲殼素及其衍生物的方法，該方法以氨基葡萄糖為單體，利用糖端基離去基團，在Lewis酸催化下合成脫氧葡萄糖的殼寡糖及其衍生物。與現(xiàn)有的從蝦蟹殼化學(xué)法制備甲殼素然后進一步制備聚糖和寡糖的技術(shù)相比，本發(fā)明方法是一種綠色、環(huán)境友好的甲殼素及其衍生物的方法，具有成本低、環(huán)境友好、操作較為簡單、重復(fù)性和穩(wěn)定性較高等優(yōu)點。
【IPC分類】C08B37-08, C07H5-06
【公開號】CN104788585
【申請?zhí)枴緾N201510114679
【發(fā)明人】趙黎明, 朱俊穎, 施張宇, 馮世鵬, 魏杰, 張敏, 邱勇雋
【申請人】華東理工大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月16日