[發明專利]一種催化體系制備木聚糖硫酸酯的方法

在審

• 申請號: 201910533696.7
• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110372811A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 李堅斌;張明均;王雪峰
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C08B37/14
• 分類號: C08B37/14
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 王素娥

本發明公開了一種催化體系制備木聚糖硫酸酯的方法，以三氧化硫為酯化劑，以N,N’?二甲基乙酰胺為綠色非質子極性溶劑，在4?二甲氨基吡啶/1?乙基?(3?二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽體系的催化作用下，對甘蔗渣木聚糖進行硫酸酯化修飾，合成取代度達1.67的甘蔗渣木聚糖硫酸酯。本發明具有制備過程簡單、產品取代度高、化學試劑綠色環保的特點，可用于工業化生產。

技術領域

本發明屬于生物化工技術領域，具體涉及一種催化體系制備木聚糖硫酸酯的方法。

背景技術

甘蔗是一種重要的經濟作物，它能影響到某些地區的社會經濟發展。甘蔗渣是甘蔗被壓碎以提取汁液后殘留的纖維物質，通常每噸甘蔗產生約280kg的甘蔗渣，是最大的農業副產品之一。但是這些甘蔗渣并沒有被充分利用，除少部分被用于肥料和混泥土，大部分用于造紙、鍋爐燃料或火力發電等低附加值的領域，這不但會產生一些空氣污染物如一氧化碳和揮發性有機碳(臭氧污染的主要原因之一)，而且會導致酸雨和水體的富營養化。隨著化石燃料的不斷減少和可持續發展意識的不斷提高，迫使人們尋求其它可替代的石油基產品。因此，研究甘蔗渣的定向轉化和高附加值產品的開發對于解決能源危機和緩解日益嚴峻的環境問題都具有重要意義。

目前，全球范圍內有大量的人患有不同類型的心血管疾病，如心肌梗塞、中風和動脈粥樣硬化等，這些威脅生命疾病的背后潛在病因是血栓的形成。治療血栓最重要的藥物是肝素，結構存在著大量硫酸酯基團，具有抗凝血作用強、起效快的優點。但會產生一些嚴重的并發癥，如出血、骨質疏松癥等；此外，肝素主要是從哺乳動物的腸粘膜中獲得，存在著病原體污染的可能性。為了避免致病物污染的風險，近年的研究集中在來自非哺乳動物，主要是植物來源。天然，半合成或全合成來源的硫酸化多糖顯示出多種生物活性，其抗凝血活性尤其被廣泛研究。研究發現，在木聚糖結構中引入硫酸根可以提高抗凝血性能，與肝素化學性質相似，是替代肝素的不錯選擇。

半纖維素是甘蔗渣的主要組成部分(30～35％)，其中最重要的是木聚糖，其是一種由β-D-吡喃木糖殘基經由β-1-4糖苷鍵連接而成聚合物。甘蔗渣中的木聚糖主要通過堿液提取得到。通過硫酸酯化修飾，將木聚糖合成類肝素藥物，可以有效減少肝素作為臨床藥物所帶來的不良副作用。

硫酸化修飾對木聚糖的生物活性促進作用取決于硫酸基團的引入情況。適當的硫酸化修飾方法對木聚糖獲得高生物活性起著較為關鍵的作用。目前主要采用氯磺酸/吡啶法或者三氧化硫/吡啶法，均使用高毒性氯磺酸、吡啶等有機試劑，對后期純化以及環境治理造成一定困難。因此，急需尋找一種高效綠色的合成方法。

發明內容

本發明的目的在于克服目前硫酸酯化合成技術的不足，提供一種催化體系制備木聚糖硫酸酯的方法，是高效綠色的技術工藝，以克服現有硫酸酯化技術中使用高毒性有機試劑、低取代度等問題，從而得到一種操作簡單，取代度高的制備方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種催化體系制備木聚糖硫酸酯的方法，是以甘蔗渣木聚糖為原料，N,N’-二甲基乙酰胺為溶劑，三氧化硫為酯化試劑，4-二甲氨基吡啶/1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽為催化試劑，合成了取代度達1.67的木聚糖硫酸酯。具體操作步驟為：

(1)催化試劑的制備：將50～300mg 4-二甲氨基吡啶和2～12g 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽加入到25mL N,N’-二甲基乙酰胺中，加熱攪拌后得澄清透明溶液A，冷卻至室溫備用；

(2)木聚糖的溶解：將0.5～4g木聚糖加入25mL N,N’-二甲基乙酰胺中，加熱攪拌后得澄清透明溶液B，冷卻至室溫備用；

(3)木聚糖的硫酸酯化：向25mL步驟(2)所得溶液B中加入步驟(1)所制備的25mL溶液A和2～22g三氧化硫進行酯化反應，酯化溫度為40～90℃，酯化時間為2～2h；