Βήτα-D-(-)-Αραβινόζηείναι ένα σημαντικό χειρόμορφο μόριο σακχάρου με ευρεία αξία εφαρμογής. Έχει σημαντικές εφαρμογές στη φαρμακευτική σύνθεση, στα πρόσθετα τροφίμων, στους αφυδατωτικούς παράγοντες, στα καλλυντικά και σε άλλους τομείς. Επομένως, υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τη σύνθεση Βήτα-D-(-)-Αραβινόζης. Αυτό το άρθρο θα παρουσιάσει κυρίως μερικές από τις κύριες συνθετικές μεθόδους.
Εκχύλιση Βήτα-D-(-)-Αραβινόζης από φυσικά προϊόντα:
Η μέθοδος εξαγωγής της Beta-D-(-)-Arabinose από φυσικά προϊόντα είναι η πιο άμεση και μπορεί να ληφθούν προϊόντα υψηλής καθαρότητας. Η πιο κοινή φυσική πηγή Βήτα-D-(-)-Αραβινόζης είναι η ξυλάνη, η οποία είναι ένας δισακχαρίτης που αποτελείται από D-ξυλόζη και D-γλυκόζη. Η βήτα-D-(-)-αραβινόζη είναι μία από τις δομικές μονάδες της ξυλάνης. Η ξυλάνη μπορεί να βρεθεί σε φυτικά κυτταρικά τοιχώματα όπως η λιγνίνη, τα πεύκα που αναπτύσσονται σε ψυχρές περιοχές κ.λπ.
Η μέθοδος εκχύλισης της Beta-D-(-)-Arabinose είναι η ίδια με αυτή της ξυλάνης. Γενικά, η μέθοδος με οξύ είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος εκχύλισης ξυλάνης. Ένα δείγμα ξυλάνης προστίθεται πρώτα σε ένα όξινο διάλυμα, θερμαίνεται έως ότου αποκολληθούν τα μονομερή σακχάρου από τα συσσωματώματα, στη συνέχεια διηθείται και πλένεται. Μετά την επεξεργασία με ξυλάνη, η Βήτα-D-(-)-Αραβινόζη που περιέχεται στο όξινο διάλυμα μπορεί να διαχωριστεί και να καθαριστεί με εξουδετέρωση και κρυστάλλωση.
Χημική σύνθεση:
Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές αποτελεσματικές χημικές μέθοδοι διαθέσιμες για τη σύνθεση της Beta-D-(-)-Arabinose. Εδώ είναι μερικοί τρόποι:
1. Οδός γλυκογόνου:
Αυτή είναι μια από τις πιο κοινές συνθετικές μεθόδους
Βήμα 1: Λάβετε ξυλόζη από το Xylan:
Η σύνθεση της οδού γλυκογόνου της Βήτα-D-(-)-Αραβινόζης ξεκινά από την ξυλόζη. Η ξυλόζη είναι ένα σάκχαρο έξι άνθρακα που υπάρχει παντού στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών και μπορεί να ληφθεί με υδρόλυση ξυλάνης (συνήθως εκχυλίζεται από φυτά).
Ξυλάνη συν H2O → Ξυλόζη συν άλλα σάκχαρα
Η ξυλάνη είναι ένας πολυσακχαρίτης που αποτελείται από πολλαπλά μόρια ξυλόζης και είναι συνήθως μια άχρωμη ή καφέ σκόνη ουσία. Η αντίδραση υδρόλυσης πρέπει να καταλυθεί από ένα οξύ ή ένα ένζυμο και συνήθως χρησιμοποιείται ένας όξινος καταλύτης για την αντίδραση υδρόλυσης. Μετά την υδρόλυση, η ξυλόζη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση Βήτα-D-(-)-Αραβινόζης.
Βήμα 2: Μετατροπή ξυλόζης σε L-αραβινόζη:
Η μετατροπή της ξυλόζης σε L-αραβινόζη είναι ένα βασικό βήμα στη σύνθεση της βήτα-D-(-)-αραβινόζης μέσω της οδού του γλυκογόνου. Αυτή η διαδικασία απαιτεί τη χρήση ενός συνόλου ενζύμων για την κατάλυση μιας σειράς αντιδράσεων που μετατρέπουν την ξυλόζη σε αραβινόζη.
Πρώτον, η ξυλόζη μετατρέπεται σε D-ξυλόζη κετόζη μέσω καταλυτικής αντίδρασης.
Ξυλόζη συν ATP → D-ξυλόζη κετόζη συν ADP
Δεύτερον, η κετόζη D-ξυλόζης θα μετατραπεί σε L-ξυλόζη κετόζη μέσω της αντίδρασης ισομερισμού.
D-ξυλόζη κετουλόζη → L-ξυλόζη κετουλόζη
Στη συνέχεια, η αντίδραση που καταλύθηκε από γλυκιδάση L-ξυλόζης υποβλήθηκε σε κυκλοποίηση Cooper για να ληφθεί L-αραβινο-δεοξυ-εξ-2-ουλονικό.
L-ξυλόζη κετόζη → L-αραβινουρονικό οξύ
Τέλος, υπό τη δράση του αραβινουρονικού οξέος, χρησιμοποιήστε NADPH και γλυκοσιδάση για να αναγάγετε το αραβινουρονικό οξύ σε L-αραβινόζη.
L-αραβινουρονικό οξύ συν NADPH συν Η συν → L-αραβινόζη συν NADP συν
Το τρίτο βήμα: μετατροπή L-αραβινόζης σε Beta-D-(-)-Arabinose:
Η μετατροπή της L-αραβινόζης σε βήτα-D-(-)-αραβινόζη απαιτεί ένα σύνολο ενζύμων για την κατάλυση της αντίδρασης.
Πρώτον, η L-αραβινόζη φωσφορυλιώνεται για να σχηματίσει-6-φωσφορική αραβινόζη.
L-αραβινόζη συν ATP → αραβινόζη-6-φωσφορική συν ADP
Στη συνέχεια, μια αντίδραση υδρόλυσης μετατρέπει τη-6-φωσφορική αραβινόζη σε βήτα-D-(-)-αραβινόζη-5-φωσφορική (βήτα-D-(-)-αραβινόζη-5-φωσφορική).
Αραβινόζη-6-φωσφορική συν H2O → Βήτα-D-(-)-αραβινόζη-5-φωσφορική
Τέλος, η βήτα-D-(-)-αραβινόζη-5-φωσφορική υφίσταται αποφωσφορυλίωση για να σχηματίσει βήτα-D-(-)-αραβινόζη.
Βήτα-D-(-)-αραβινόζη-5-φωσφορική → Βήτα-D-(-)-αραβινόζη συν Pi
Η σύνθεση της οδού γλυκογόνου της Βήτα-D-(-)-Αραβινόζης ξεκινά από την ξυλόζη. Αρχικά, η ξυλόζη λαμβάνεται από την ξυλάνη, στη συνέχεια η ξυλόζη μετατρέπεται σε L-αραβινόζη και τέλος η L-αραβινόζη μετατρέπεται σε βήτα-D-(-)-αραβινόζη. Αυτή η διαδικασία απαιτεί τη χρήση πολλαπλών αντιδράσεων που καταλύονται από ένζυμα, καθεμία από τις οποίες είναι κρίσιμη. Μέσω αυτής της μεθόδου σύνθεσης, μπορεί να ληφθεί εξαιρετικά αποτελεσματική, οικονομική και καθαρή Βήτα-D-(-)-Αραβινόζη, η οποία παρέχει μια σταθερή βάση για την εφαρμογή της στους τομείς της βιολογίας, της ιατρικής και της χημικής σύνθεσης.
2. Η αντίδραση του ιππότη:
Η μέθοδος, που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1940, απαιτεί πολυχλωριωμένους αρωματικούς υδρογονάνθρακες ως πρώτη ύλη. Στην αντίδραση Knight, οι πολυχλωριωμένοι αρωματικοί υδρογονάνθρακες αντιδρούν με ένα μείγμα οξέος και απορρυπαντικού και στη συνέχεια προστίθεται Obenzyl-D-αραβινόζη μαζί με το μείγμα. Μετά από μια σειρά βημάτων, συντίθεται η βήτα-D-(-)-αραβινόζη.
Τα συγκεκριμένα βήματα είναι τα εξής:
Βήμα 1: Για να παρασκευάσουμε το Beta-D-(-)-Arabinose, πρέπει να προετοιμάσουμε πρώτα τη ζάχαρη Beta-D-(-)-Arabinose και τα προ-προστιθέμενα αντιδραστήρια και η οξυγόνωση είναι μια από τις πιο κοινές μεθόδους παρασκευής. Αποτελείται από δύο στάδια: πρώτον, ο μεθυλ-D-γλυκοφουρανοσίδης υφίσταται αντίδραση αρωματισμού παρουσία άλατος ιωδίου για να ληφθούν 4,6-παράγωγα Ο-μεθυλ ανισόλης. στη συνέχεια αρωματίζεται στη θέση 5-Ο-γωνίας Δομημένη αντίδραση και στη συνέχεια ανάγεται για να ληφθεί Βήτα-D-(-)-Αραβινόζη.
Βήμα 2: Προετοιμάστε τα αντιδραστήρια και τους διαλύτες που απαιτούνται για την αντίδραση Knight. Είναι απαραίτητο να προετοιμάσετε ένα μπουκάλι διαλύματος που περιέχει 30 ml 50 τοις εκατό οξικού οξέος και 10 g ζάχαρης βήτα-D-(-)-αραβινόζης και να προχωρήσετε στα επόμενα βήματα σε αυτή τη βάση.
Βήμα 3: Προσθέστε θειικό οξύ ως όξινο καταλύτη. Πριν από την προσθήκη του όξινου καταλύτη, πρέπει να προστεθεί 100 ml αιθανόλης στον δοκιμαστικό σωλήνα, ακολουθούμενο από 0,1 ml πυκνού θειικού οξέος.
Βήμα 4: Προσθέστε βορικό οξύ υπό συνθήκες ψύξης. Αφού το σύστημα διαλύτη ψύχθηκε σε θερμοκρασία δωματίου, προστέθηκαν 150 ml ισοπροπανόλης και στη συνέχεια προστέθηκαν 0,1 ml βορικού οξέος και αναδεύτηκαν ήπια.
Βήμα πέμπτο: Θέρμανση με αντίδραση. Θερμάνετε σε λουτρό ελαίου σταθερής θερμοκρασίας για περίπου 40 έως 50 λεπτά για να αντιδράσει πλήρως η αλδόζη στο διάλυμα για να παραχθεί ένα προϊόν ενολεστέρα σακχάρου.
Βήμα 6: Καταλυτική υδρογόνωση. Μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης, ο δοκιμαστικός σωλήνας αφαιρέθηκε από το λουτρό ελαίου και αφέθηκε να κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου. Στη συνέχεια, προσθέστε 1 χιλιοστόλιτρο n-επτανίου και 0,05 χιλιοστόλιτρο διαλύματος βολφραμικού νατρίου για να πραγματοποιήσετε την καταλυτική αντίδραση υδρογόνωσης, συχνά πρέπει να περιμένετε για αρκετές ημέρες.
Βήμα 7: Εξάγετε το προϊόν. Το προϊόν εκχυλίστηκε από το διάλυμα με μέθοδο εμβάπτισης, και το προϊόν ταυτοποιήθηκε και χαρακτηρίστηκε με μεθόδους όπως φασματοσκοπία υπεριώδους, φασματοσκοπία υπερύθρου και πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό, και συνήχθη η δομή του προϊόντος αντίδρασης.
3. Αντίδραση γλυκοζίωσης:
Αυτή η μέθοδος είναι επίσης πολύ δημοφιλής και η πρώτη ύλη της είναι το D-xyloside. Αρχικά, αντιδρούν D-ξυλοσίδη και μεθανόλη υπό τη δράση ενός καταλύτη για να ληφθεί Obenzyl-D-αραβινόζη. Στη συνέχεια, η Οβενζυλ-ϋ-αραβινόζη αντιδρά με οξειδωμένο NaIO4 παρουσία του υποστρώματος, ακολουθούμενη από προσθήκη ξηρών αλάτων τεταρτοταγούς αμμωνίου, λαμβανομένου έτσι Βήτα-D-(-)-Αραβινόζης.
Με μια λέξη, η Beta-D-(-)-Arabinose μπορεί να συντεθεί με διάφορες μεθόδους που αναφέρονται παραπάνω, κάθε μέθοδος έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της και διαφορετικές μέθοδοι μπορούν να επιλεγούν σύμφωνα με διαφορετικές πραγματικές ανάγκες.