Beta-D-(-)-Arabinozaeste o moleculă importantă de zahăr chiral cu valoare de aplicare largă. Are aplicații importante în sinteza farmaceutică, aditivi alimentari, agenți de deshidratare, cosmetice și alte domenii. Prin urmare, există diferite metode de sinteză a Beta-D-(-)-Arabinoza. Acest articol va prezenta în principal câteva dintre principalele metode sintetice.
Extragerea Beta-D-(-)-Arabinozei din produse naturale:
Metoda de extragere a Beta-D-(-)-Arabinozei din produsele naturale este cea mai directă și poate obține produse de înaltă puritate. Cea mai comună sursă naturală de Beta-D-(-)-Arabinoză este xilanul, care este o dizaharidă compusă din D-xiloză și D-glucoză. Beta-D-(-)-Arabinoza este una dintre unitățile structurale ale xilanului. Xylanul poate fi găsit în pereții celulelor vegetale, cum ar fi lignina, pinii care cresc în regiunile reci etc.
Metoda de extracție a Beta-D-(-)-Arabinozei este aceeași cu cea a xilanului. În general, metoda acidului este cea mai utilizată metodă de extracție cu xilan. O probă de xilan este adăugată mai întâi într-o soluție acidă, încălzită până când monomerii de zahăr se desprind de agregate, apoi se filtrează și se spală. După tratamentul cu xilan, Beta-D-(-)-Arabinoza conținută în soluția acidă poate fi separată și purificată prin neutralizare și cristalizare.
Sinteză chimică:
În prezent, există multe metode chimice eficiente disponibile pentru sinteza Beta-D-(-)-Arabinose. Iată câteva moduri:
1. Calea glicogenului:
Aceasta este una dintre cele mai comune metode sintetice
Pasul 1: Obțineți xiloză de la Xylan:
Sinteza pe calea glicogenului a Beta-D-(-)-Arabinozei începe de la xiloză. Xiloza este un zahăr cu șase atomi de carbon prezent omniprezent în pereții celulelor plantelor și poate fi obținută prin hidroliza xilanului (extras de obicei din plante).
Xylan plus H2O → Xiloză plus alte zaharuri
Xilanul este o polizaharidă compusă din mai multe molecule de xiloză și este de obicei o substanță pudră incoloră sau maro. Reacția de hidroliză trebuie să fie catalizată de un acid sau de o enzimă, iar pentru reacția de hidroliză se utilizează de obicei un catalizator acid. După hidroliză, xiloza poate fi folosită pentru a sintetiza Beta-D-(-)-Arabinoza.
Pasul 2: Convertiți xiloza în L-arabinoză:
Conversia xilozei în L-arabinoză este o etapă cheie în sinteza Beta-D-(-)-Arabinozei pe calea glicogenului. Acest proces necesită utilizarea unui set de enzime pentru a cataliza o serie de reacții care transformă xiloza în arabinoză.
În primul rând, xiloza este transformată în D-xiloză cetoză prin reacție catalitică.
Xiloză plus ATP → D-xiloză cetoză plus ADP
În al doilea rând, D-xiloză cetoză va fi transformată în L-xiloză cetoză prin reacția de izomerizare.
D-xiloză cetuloză → L-xiloză cetuloză
Apoi, reacția catalizată de L-xiloză gluzidază a fost supusă ciclizării Cooper pentru a obține L-arabino-deoxi-hex-2-ulonat.
L-xiloză cetoză → acid L-arabinuronic
În cele din urmă, sub acțiunea acidului arabinuronic, utilizați NADPH și glucozidaza pentru a reduce acidul arabinuronic la L-arabinoză.
Acid L-arabinuronic plus NADPH plus H plus → L-arabinoză plus NADP plus
Al treilea pas: convertiți L-arabinoză în Beta-D-(-)-Arabinoză:
Conversia L-arabinozei în Beta-D-(-)-Arabinoză necesită un set de enzime pentru a cataliza reacția.
În primul rând, L-arabinoza este fosforilată pentru a forma arabinoză-6-fosfat.
L-arabinoză plus ATP → arabinoză-6-fosfat plus ADP
Apoi, o reacție de hidroliză transformă arabinoza-6-fosfatul în Beta-D-(-)-Arabinoză-5-fosfat (Beta-D-(-)-arabinoză-5-fosfat).
Arabinoză-6-fosfat plus H2O → Beta-D-(-)-arabinoză-5-fosfat
În cele din urmă, Beta-D-(-)-arabinoză-5-fosfatul suferă defosforilare pentru a forma Beta-D-(-)-Arabinoză.
Beta-D-(-)-arabinoză-5-fosfat → Beta-D-(-)-arabinoză plus Pi
Sinteza pe calea glicogenului a Beta-D-(-)-Arabinozei începe de la xiloză. Mai întâi, xiloza este obținută din xilan, apoi xiloza este transformată în L-arabinoză și, în final, L-arabinoză este transformată în Beta-D-(-)-Arabinoză. Acest proces necesită utilizarea mai multor reacții catalizate de enzime, fiecare dintre acestea fiind critică. Prin această metodă de sinteză se poate obține Beta-D-(-)-Arabinoză extrem de eficientă, economică și pură, care oferă o bază solidă pentru aplicarea acesteia în domeniile biologiei, medicinei și sintezei chimice.
2. Reacția cavalerului:
Metoda, dezvoltată în anii 1940, necesită ca materie primă hidrocarburi aromatice policlorurate. În reacția Knight, hidrocarburile aromatice policlorurate reacţionează cu un amestec de acid şi detergent, apoi se adaugă Obenzil-D-arabinoză împreună cu amestecul. După o serie de pași, Beta-D-(-)-Arabinoza este sintetizată.
Pașii specifici sunt următorii:
Pasul 1: Pentru a prepara Beta-D-(-)-Arabinose, trebuie să pregătim mai întâi zahărul Beta-D-(-)-Arabinose și reactivii pre-adăugați, iar oxigenarea este una dintre cele mai comune metode de fabricație. Constă din două etape: în primul rând, metil-D-glucofuranozida suferă o reacție de aromatizare în prezența sării de iod pentru a obține derivați de 4,6-O-metil anisol; apoi aromatizează la 5-poziția unghiului O Reacție structurată și apoi redusă pentru a obține Beta-D-(-)-Arabinoză.
Pasul 2: Pregătiți reactivii și solvenții necesari pentru reacția Knight. Este necesar să se pregătească o sticlă de soluție care conține 30 ml de acid acetic 50 la sută și 10 g de zahăr Beta-D-(-)-Arabinoză și să se treacă la etapele următoare pe această bază.
Pasul 3: Adăugați acid sulfuric ca catalizator acid. Înainte de adăugarea catalizatorului acid, în eprubetă trebuie adăugat 100 ml de etanol, urmat de 0,1 ml de acid sulfuric concentrat.
Pasul 4: Adăugați acid boric în condiții de răcire. După ce sistemul de solvent a fost răcit la temperatura camerei, s-au adăugat 150 ml de izopropanol, apoi s-au adăugat 0,1 ml de acid boric şi s-au agitat uşor.
Pasul cinci: Încălzirea cu reacție. Se încălzește într-o baie de ulei cu temperatură constantă timp de aproximativ 40 până la 50 de minute pentru a reacționa complet aldoza din soluție pentru a produce un produs ester de zahăr enol.
Etapa 6: Hidrogenarea catalitică. După ce reacţia a fost completă, eprubeta a fost scoasă din baia de ulei şi lăsată să se răcească la temperatura camerei. Apoi adăugați 1 mililitru de n-heptan și 0.05 mililitri de soluție de tungstat de sodiu pentru a efectua reacția de hidrogenare catalitică, adesea trebuie să așteptați câteva zile.
Pasul 7: Extrageți produsul. Produsul a fost extras din soluție prin metoda imersiei, iar produsul a fost identificat și caracterizat prin metode precum spectroscopie ultravioletă, spectroscopie în infraroșu și rezonanță magnetică nucleară și s-a dedus structura produsului de reacție.
3. Reacția de glicozidare:
Această metodă este, de asemenea, foarte populară, iar materia sa primă este D-xilozida. În primul rând, reacționează D-xilozida și metanolul sub acțiunea unui catalizator pentru a obține Obenzil-D-arabinoză. Apoi, Obenzil-D-arabinoza reacţionează cu NaIO4 oxidat în prezenţa substratului, urmată de adăugarea de săruri cuaternare de amoniu uscate, obţinându-se astfel Beta-D-(-)-Arabinoză.
Într-un cuvânt, Beta-D-(-)-Arabinoza poate fi sintetizată prin mai multe metode menționate mai sus, fiecare metodă are avantajele și dezavantajele sale, iar diferite metode pot fi selectate în funcție de diferitele nevoi reale.