Beta-D-(-)-arabinozeir svarīga hirālā cukura molekula ar plašu pielietojuma vērtību. Tam ir svarīgi pielietojumi farmaceitiskajā sintēzē, pārtikas piedevās, dehidratācijas līdzekļos, kosmētikā un citās jomās. Tāpēc ir dažādas metodes, kā sintezēt Beta-D-(-)-arabinozi. Šajā rakstā galvenokārt tiks iepazīstinātas ar dažām galvenajām sintētiskajām metodēm.
Beta-D-(-)-arabinozes ekstrakcija no dabīgiem produktiem:
Beta-D-(-)-arabinozes ekstrakcijas metode no dabīgiem produktiem ir vistiešākā un ar to var iegūt augstas tīrības pakāpes produktus. Visizplatītākais dabiskais beta-D-(-)-arabinozes avots ir ksilāns, kas ir disaharīds, kas sastāv no D-ksilozes un D-glikozes. Beta-D-(-)-arabinoze ir viena no ksilāna struktūrvienībām. Ksilānu var atrast augu šūnu sienās, piemēram, lignīnā, priedēs, kas aug aukstos reģionos utt.
Beta-D-(-)-arabinozes ekstrakcijas metode ir tāda pati kā ksilānam. Kopumā skābes metode ir visbiežāk izmantotā ksilāna ekstrakcijas metode. Ksilāna paraugu vispirms pievieno skābam šķīdumam, karsē, līdz cukura monomēri atdalās no pildvielām, pēc tam filtrē un mazgā. Pēc apstrādes ar ksilānu skābajā šķīdumā esošo Beta-D-(-)-arabinozi var atdalīt un attīrīt, neitralizējot un kristalizējot.
Ķīmiskā sintēze:
Pašlaik ir pieejamas daudzas efektīvas ķīmiskas metodes beta-D-(-)-arabinozes sintēzei. Šeit ir daži veidi:
1. Glikogēna ceļš:
Šī ir viena no visizplatītākajām sintētiskajām metodēm
1. darbība: iegūstiet ksilozi no ksilana:
Beta-D-(-)-arabinozes glikogēna sintēze sākas no ksilozes. Ksiloze ir sešu oglekļa cukurs, kas visur atrodas augu šūnu sieniņās, un to var iegūt, hidrolizējot ksilānu (parasti ekstrahējot no augiem).
Ksilāns plus H2O → Ksiloze un citi cukuri
Ksilāns ir polisaharīds, kas sastāv no vairākām ksilozes molekulām un parasti ir bezkrāsaina vai brūna pulverveida viela. Hidrolīzes reakcija ir jākatalizē ar skābi vai fermentu, un hidrolīzes reakcijā parasti izmanto skābes katalizatoru. Pēc hidrolīzes ksilozi var izmantot beta-D-(-)-arabinozes sintezēšanai.
2. darbība. Pārvērtiet ksilozi par L-arabinozi:
Ksilozes pārvēršana par L-arabinozi ir galvenais solis beta-D-(-)-arabinozes sintēzē, izmantojot glikogēna ceļu. Šim procesam ir nepieciešams izmantot enzīmu komplektu, lai katalizētu virkni reakciju, kas pārvērš ksilozi par arabinozi.
Pirmkārt, ksilozi pārvērš D-ksilozes ketozē, izmantojot katalītisku reakciju.
Ksiloze plus ATP → D-ksilozes ketoze plus ADP
Otrkārt, D-ksilozes ketoze izomerizācijas reakcijā tiks pārveidota par L-ksilozes ketozi.
D-ksilozes ketuloze → L-ksilozes ketuloze
Pēc tam reakcija, ko katalizēja L-ksilozes glusidāze, tika pakļauta Kūpera ciklizācijai, lai iegūtu L-arabino-deoksi-heks-2-ulonātu.
L-ksilozes ketoze → L-arabinuronskābe
Visbeidzot, arabinuronskābes iedarbībā izmantojiet NADPH un glikozidāzi, lai arabinuronskābi reducētu par L-arabinozi.
L-arabinuronskābe plus NADPH plus H plus → L-arabinoze plus NADP plus
Trešais solis: pārveidojiet L-arabinozi par beta-D-(-)-arabinozi:
L-arabinozes pārvēršanai par beta-D-(-)-arabinozi ir nepieciešams fermentu komplekts, lai katalizētu reakciju.
Pirmkārt, L-arabinoze tiek fosforilēta, veidojot arabinozes-6-fosfātu.
L-arabinoze plus ATP → arabinoze-6-fosfāts un ADP
Pēc tam hidrolīzes reakcija pārvērš arabinozes -6-fosfātu par beta-D-(-)-arabinozes-5-fosfātu (beta-D-(-)-arabinozes-5-fosfātu).
Arabinozes -6-fosfāts plus H2O → Beta-D-(-)-arabinoze-5-fosfāts
Visbeidzot, beta-D-(-)-arabinozes-5-fosfāts tiek pakļauts defosforilēšanai, veidojot beta-D-(-)-arabinozi.
Beta-D-(-)-arabinoze-5-fosfāts → beta-D-(-)-arabinoze plus Pi
Beta-D-(-)-arabinozes glikogēna sintēze sākas no ksilozes. Pirmkārt, ksilozi iegūst no ksilāna, pēc tam ksilozi pārvērš par L-arabinozi un visbeidzot L-arabinozi pārvērš par Beta-D-(-)-arabinozi. Šim procesam ir jāizmanto vairākas fermentu katalizētas reakcijas, no kurām katra ir kritiska. Izmantojot šo sintēzes metodi, var iegūt ļoti efektīvu, ekonomisku un tīru Beta-D-(-)-arabinozi, kas nodrošina stabilu pamatu tās pielietošanai bioloģijas, medicīnas un ķīmiskās sintēzes jomās.
2. Bruņinieka reakcija:
Metode, kas izstrādāta 1940. gados, kā izejmateriālu prasa polihlorētus aromātiskus ogļūdeņražus. Naita reakcijā polihlorētie aromātiskie ogļūdeņraži tiek reaģēti ar skābes un mazgāšanas līdzekļa maisījumu, un pēc tam kopā ar maisījumu pievieno obenzil-D-arabinozi. Pēc virknes darbību tiek sintezēta beta-D-(-)-arabinoze.
Konkrētas darbības ir šādas:
1. darbība. Lai sagatavotu beta-D-(-)-arabinozi, vispirms jāsagatavo beta-D-(-)-arabinozes cukurs un iepriekš pievienotie reaģenti, un skābekļa padeve ir viena no visizplatītākajām ražošanas metodēm. Tas sastāv no diviem posmiem: pirmkārt, metil-D-glikofuranozīds tiek pakļauts aromatizācijas reakcijai joda sāls klātbūtnē, lai iegūtu 4,6-O-metilanizola atvasinājumus; pēc tam aromatizējas 5-O-leņķa pozīcijā Strukturēta reakcija un pēc tam reducējas, lai iegūtu beta-D-(-)-arabinozi.
2. darbība. Sagatavojiet Knight reakcijai nepieciešamos reaģentus un šķīdinātājus. Ir nepieciešams sagatavot pudeli šķīduma, kas satur 30 ml 50 procentu etiķskābes un 10 g beta-D-(-)-arabinozes cukura, un, pamatojoties uz to, pārejiet pie turpmākajām darbībām.
3. darbība: pievienojiet sērskābi kā skābes katalizatoru. Pirms skābā katalizatora pievienošanas mēģenē jāpievieno 100 ml etanola un pēc tam 0,1 ml koncentrētas sērskābes.
4. darbība. Dzesēšanas apstākļos pievienojiet borskābi. Pēc tam, kad šķīdinātāju sistēma tika atdzesēta līdz istabas temperatūrai, pievienoja 150 ml izopropanola, pēc tam pievienoja 0,1 ml borskābes un viegli maisīja.
Piektais solis: reakcijas karsēšana. Karsē nemainīgas temperatūras eļļas vannā apmēram 40 līdz 50 minūtes, lai pilnībā reaģētu uz šķīdumā esošo aldozi, veidojot cukura enola estera produktu.
6. solis: katalītiskā hidrogenēšana. Kad reakcija bija pabeigta, mēģeni izņēma no eļļas vannas un ļāva atdzist līdz istabas temperatūrai. Pēc tam pievienojiet 1 mililitru n-heptāna un 0,05 mililitrus nātrija volframāta šķīduma, lai veiktu katalītiskās hidrogenēšanas reakciju, bieži vien jāgaida vairākas dienas.
7. darbība. Izņemiet produktu. Produkts tika ekstrahēts no šķīduma ar iegremdēšanas metodi, un produkts tika identificēts un raksturots ar tādām metodēm kā ultravioletā spektroskopija, infrasarkanā spektroskopija un kodolmagnētiskā rezonanse, kā arī tika secināta reakcijas produkta struktūra.
3. Glikozidācijas reakcija:
Šī metode ir arī ļoti populāra, un tās izejviela ir D-ksilozīds. Vispirms katalizatora iedarbībā reaģējiet D-ksilozīdu un metanolu, lai iegūtu obenzil-D-arabinozi. Pēc tam substrāta klātbūtnē obenzil-D-arabinozi reaģē ar oksidētu NaIO4, kam seko sauso ceturtdaļējo amonija sāļu pievienošana, tādējādi iegūstot Beta-D-(-)-arabinozi.
Vārdu sakot, beta-D-(-)-arabinozi var sintezēt ar vairākām iepriekš minētajām metodēm, katrai metodei ir savas priekšrocības un trūkumi, un dažādas metodes var izvēlēties atbilstoši dažādām faktiskajām vajadzībām.