Beta-D-(-)-arabinozėyra svarbi chiralinio cukraus molekulė, turinti plačią taikymo vertę. Jis svarbus farmacijos sintezės, maisto priedų, sausinančių medžiagų, kosmetikos ir kitose srityse. Todėl yra įvairių metodų, kaip sintetinti beta-D-(-)-arabinozę. Šiame straipsnyje daugiausia bus pristatyti kai kurie pagrindiniai sintetiniai metodai.
Beta-D-(-)-arabinozės ekstrahavimas iš natūralių produktų:
Beta-D-(-)-arabinozės iš natūralių produktų ekstrahavimo būdas yra pats tiesiausias ir juo galima gauti labai grynus produktus. Labiausiai paplitęs natūralus beta-D-(-)-arabinozės šaltinis yra ksilanas, kuris yra disacharidas, sudarytas iš D-ksilozės ir D-gliukozės. Beta-D-(-)-arabinozė yra vienas iš ksilano struktūrinių vienetų. Ksilano galima rasti augalų ląstelių sienelėse, tokiose kaip ligninas, pušys, augančios šaltuose regionuose ir kt.
Beta-D-(-)-arabinozės ekstrahavimo metodas yra toks pat kaip ksilano. Apskritai, rūgšties metodas yra dažniausiai naudojamas ksilano ekstrahavimo metodas. Ksilano mėginys pirmiausia įpilamas į rūgštinį tirpalą, kaitinamas tol, kol cukraus monomerai atsiskiria nuo užpildų, tada filtruojamas ir plaunamas. Po apdorojimo ksilanu rūgštiniame tirpale esanti Beta-D-(-)-arabinozė gali būti atskirta ir išgryninta neutralizuojant ir kristalizuojant.
Cheminė sintezė:
Šiuo metu yra daug veiksmingų cheminių metodų beta-D-(-)-arabinozei sintezuoti. Štai keli būdai:
1. Glikogeno kelias:
Tai vienas iš labiausiai paplitusių sintetinių metodų
1 veiksmas: gaukite ksilozę iš Xylan:
Beta-D-(-)-arabinozės glikogeno sintezė prasideda iš ksilozės. Ksilozė yra šešių anglies cukrus, visur esantis augalų ląstelių sienelėse ir gali būti gaunamas hidrolizuojant ksilaną (paprastai išgaunamą iš augalų).
Ksilanas ir H2O → Ksilozė ir kiti cukrūs
Ksilanas yra polisacharidas, sudarytas iš kelių ksilozės molekulių ir paprastai yra bespalvė arba ruda miltelių pavidalo medžiaga. Hidrolizės reakciją reikia katalizuoti rūgštimi arba fermentu, o hidrolizės reakcijai paprastai naudojamas rūgštinis katalizatorius. Po hidrolizės ksilozę galima panaudoti beta-D-(-)-arabinozei sintetinti.
2 veiksmas: konvertuokite ksilozę į L-arabinozę:
Ksilozės pavertimas L-arabinoze yra pagrindinis beta-D-(-)-arabinozės sintezės žingsnis glikogeno keliu. Šiam procesui reikia naudoti fermentų rinkinį, kad būtų katalizuojama daugybė reakcijų, kurios ksilozę paverčia arabinoze.
Pirma, ksilozė paverčiama D-ksilozės ketoze per katalizinę reakciją.
Ksilozė ir ATP → D-ksilozės ketozė ir ADP
Antra, D-ksilozės ketozė per izomerizacijos reakciją bus paversta L-ksilozės ketoze.
D-ksilozės ketuliozė → L-ksilozės ketuliozė
Tada L-ksilozės gliuzidazės katalizuojama reakcija buvo ciklizuota su Cooper, kad gautų L-arabino-deoksi-heksa -2-ulonatą.
L-ksilozės ketozė → L-arabinurono rūgštis
Galiausiai, veikiant arabinurono rūgščiai, naudokite NADPH ir gliukozidazę, kad arabinurono rūgštis redukuotų į L-arabinozę.
L-arabinurono rūgštis plius NADPH plius H plius → L-arabinozė plius NADP plius
Trečias žingsnis: konvertuokite L-arabinozę į beta-D-(-)-arabinozę:
Norint paversti L-arabinozę į beta-D-(-)-arabinozę, reakcijai katalizuoti reikalingas fermentų rinkinys.
Pirma, L-arabinozė fosforilinama ir susidaro arabinozės -6-fosfatas.
L-arabinozė ir ATP → arabinozės{1}}fosfatas ir ADP
Tada hidrolizės reakcijos metu arabinozės -6-fosfatas paverčiamas beta-D-(-)-arabinozės-5-fosfatu (beta-D-(-)-arabinozės-5-fosfatu).
Arabinozės -6-fosfatas ir H2O → Beta-D-(-)-arabinozės-5-fosfatas
Galiausiai, beta-D-(-)-arabinozės-5-fosfatas defosforilinamas ir susidaro beta-D-(-)-arabinozė.
Beta-D-(-)-arabinozė-5-fosfatas → Beta-D-(-)-arabinozė ir Pi
Beta-D-(-)-arabinozės glikogeno sintezė prasideda iš ksilozės. Pirmiausia ksilozė gaunama iš ksilano, tada ksilozė paverčiama L-arabinoze, galiausiai L-arabinozė paverčiama beta-D-(-)-arabinoze. Šiam procesui reikia naudoti daugybę fermentų katalizuojamų reakcijų, kurių kiekviena yra labai svarbi. Taikant šį sintezės metodą galima gauti labai efektyvią, ekonomišką ir gryną Beta-D-(-)-arabinozę, kuri suteikia tvirtą pagrindą jos taikymui biologijos, medicinos ir cheminės sintezės srityse.
2. Riterio reakcija:
Metodas, sukurtas 1940-aisiais, reikalauja, kad pradinė medžiaga būtų polichlorinti aromatiniai angliavandeniliai. Knight reakcijoje polichlorinti aromatiniai angliavandeniliai reaguoja su rūgšties ir ploviklio mišiniu, tada kartu su mišiniu pridedama obenzil-D-arabinozė. Po kelių žingsnių susintetinama beta-D-(-)-arabinozė.
Konkretūs veiksmai yra tokie:
1 veiksmas: norėdami paruošti beta-D-(-)-arabinozę, pirmiausia turime paruošti beta-D-(-)-arabinozės cukrų ir iš anksto pridėtus reagentus, o deguonies prisotinimas yra vienas iš labiausiai paplitusių gamybos būdų. Jį sudaro du etapai: pirma, metil-D-gliukofuranozidas vyksta aromatizacijos reakcija dalyvaujant jodo druskai, kad būtų gauti 4,6-O-metilanizolio dariniai; tada aromatizuojama 5-O kampo padėtyje Struktūrinė reakcija, o tada redukuojama, kad gautų beta-D-(-)-arabinozę.
2 veiksmas: Paruoškite Knight reakcijai reikalingus reagentus ir tirpiklius. Būtina paruošti buteliuką tirpalo, kuriame yra 30 ml 50 procentų acto rūgšties ir 10 g beta-D-(-)-arabinozės cukraus, ir šiuo pagrindu pereiti prie tolesnių veiksmų.
3 veiksmas: kaip rūgšties katalizatorių įpilkite sieros rūgšties. Prieš įdedant rūgštinį katalizatorių, į mėgintuvėlį reikia įpilti 100 ml etanolio, po to 0,1 ml koncentruotos sieros rūgšties.
4 veiksmas: aušinimo sąlygomis įpilkite boro rūgšties. Tirpiklio sistemai atvėsus iki kambario temperatūros, įpilama 150 ml izopropanolio, po to 0,1 ml boro rūgšties ir švelniai maišoma.
Penktas žingsnis: reakcijos šildymas. Kaitinkite pastovios temperatūros aliejaus vonioje maždaug 40–50 minučių, kad tirpale esanti aldozė visiškai sureaguotų ir susidarytų cukraus enolio esterio produktas.
6 veiksmas: katalizinis hidrinimas. Pasibaigus reakcijai, mėgintuvėlis buvo ištrauktas iš aliejaus vonios ir leistas atvėsti iki kambario temperatūros. Tada įpilkite 1 mililitrą n-heptano ir 0,05 mililitro natrio volframo tirpalo, kad būtų atlikta katalizinė hidrinimo reakcija, dažnai tenka palaukti kelias dienas.
7 veiksmas: ištraukite produktą. Produktas buvo ekstrahuotas iš tirpalo panardinimo metodu, o produktas identifikuotas ir apibūdintas tokiais metodais kaip ultravioletinė spektroskopija, infraraudonoji spektroskopija ir branduolinio magnetinio rezonanso, taip pat nustatyta reakcijos produkto struktūra.
3. Glikozidacijos reakcija:
Šis metodas taip pat labai populiarus, o jo žaliava yra D-ksilosidas. Pirmiausia, veikiant katalizatoriui, sureaguokite D-ksilosidą ir metanolį, kad gautumėte obenzil-D-arabinozę. Tada obenzil-D-arabinozė reaguoja su oksiduotu NaIO4, dalyvaujant substratui, po to pridedama sausų ketvirtinių amonio druskų, taip gaunama beta-D-(-)-arabinozė.
Žodžiu, Beta-D-(-)-Arabinozę galima susintetinti keliais aukščiau minėtais būdais, kiekvienas metodas turi savo privalumų ir trūkumų, o pagal skirtingus faktinius poreikius galima pasirinkti skirtingus metodus.