阅读说明：本技术 一种抗肿瘤活性蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA的合成方法 (Synthesis method of bagasse xylan phytate-g-BMA with antitumor activity ) 是由 李和平 葛文旭 李明坤 杨锦武 武晋雄 杨莹莹 耿恺 张淑芬 郑光绿 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗肿瘤活性蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA的合成方法。以蔗渣木聚糖为主要原料,甲基丙烯酸苄酯(BMA)为接枝单体,以过硫酸钾为引发剂,在水溶剂中合成蔗渣木聚糖-g-BMA的基础上,再以过硫酸铵与一水合次亚磷酸钠为复合催化剂,肌醇六磷酸为酯化剂,在离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑内经复合催化酯化反应合成了蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA。本发明经过接枝、酯化两步反应合成具有生物活性的蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA。在引入多种活性基团的共同作用下,蔗渣木聚糖的水溶性、热稳定性、生物活性得到显著改善,其抗肿瘤活性也明显增强,产物在医药领域具有广阔的应用前景。(The invention discloses a method for synthesizing anti-tumor active bagasse xylan phytate-g-BMA. Bagasse xylan is used as a main raw material, Benzyl Methacrylate (BMA) is used as a grafting monomer, potassium persulfate is used as an initiator, on the basis of synthesizing the bagasse xylan-g-BMA in a water solvent, ammonium persulfate and sodium hypophosphite monohydrate are used as a composite catalyst, phytic acid is used as an esterifying agent, and the bagasse xylan phytate-g-BMA is synthesized through a composite catalytic esterification reaction in ionic liquid chloro-1-allyl-3-methylimidazole. The bagasse xylan phytate-g-BMA with biological activity is synthesized through two-step reactions of grafting and esterification. Under the combined action of introducing various active groups, the water solubility, the thermal stability and the biological activity of the bagasse xylan are obviously improved, the anti-tumor activity of the bagasse xylan is also obviously enhanced, and the product has wide application prospects in the field of medicines.)

一种抗肿瘤活性蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA的合成方法

技术领域

本发明涉及精细化工技术领域，特别是一种抗肿瘤活性蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA的合成方法。

背景技术

肿瘤的治疗一直是世界性的难题，恶性肿瘤仍然是危害人类健康的主要疾病。肿瘤治疗效果差、复发转移率高且肿瘤治疗副作用大、精准性差等原因导致肿瘤治疗难度大。研究发现，木聚糖具有良好的生物相容性以及抗肿瘤、免疫调节等生物活性，这为木聚糖在抗肿瘤药物方面的应用提供了可能。目前，对紫杉醇及喜树碱等天然抗肿瘤药物的研究相对较多，而木聚糖在抗肿瘤方面的研究鲜有文献报道。

木聚糖接枝酯化衍生物能够有效地抑制肿瘤细胞的扩散、避免对正常细胞造成伤害而且可以更具有目的性地诱导肿瘤细胞凋亡。以甲基丙烯酸苄酯(BMA)为接枝单体与蔗渣木聚糖进行接枝共聚反应，不仅可以改善蔗渣木聚糖的水溶性与热稳定性，而且可以明显增强蔗渣木聚糖的抗肿瘤活性。肌醇六磷酸具有抗氧化、抗肿瘤等生理功能，可以显著地抑制癌细胞的增殖。以肌醇六磷酸为酯化剂对蔗渣木聚糖-g-BMA再进行酯化修饰，可以进一步增强蔗渣木聚糖的生物活性，而且能够更好地发挥靶向性抗肿瘤的作用。

本发明以蔗渣木聚糖为主要原料，甲基丙烯酸苄酯(BMA)为接枝单体，以过硫酸钾为引发剂，在水溶剂中合成蔗渣木聚糖-g-BMA的基础上，再以过硫酸铵与一水合次亚磷酸钠为复合催化剂，肌醇六磷酸为酯化剂，在离子液体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑(AmimCl)内经复合催化酯化反应合成了蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA。

发明内容

本发明的目的是为了增强蔗渣木聚糖的抗肿瘤活性，开发和利用其药用价值，提供一种蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA的合成方法。

本发明的具体步骤为：

(1)将20～25g蔗渣木聚糖置于50℃真空恒温干燥箱中干燥24小时，得干基蔗渣木聚糖。

(2)称取3～4g过硫酸钾于50mL烧杯中，加入20～30mL去离子水，于室温下搅拌5～8分钟得引发剂溶液，倒入100mL恒压滴液漏斗内，备用。

(3)称取15～20g步骤(1)所得干基蔗渣木聚糖，置于装有搅拌器、温度计、回流冷凝装置的250mL四口烧瓶中，再加入40～50mL去离子水，在室温下搅拌15～20分钟，得蔗渣木聚糖悬浮液。

(4)将步骤(3)体系升温至60～80℃，开始滴加步骤(2)配制的引发剂溶液，同时同步滴加15～20mL分析纯甲基丙烯酸苄酯即BMA单体，控制在3～4小时滴加完毕。待单体和引发剂溶液滴加完毕后，继续反应0.5～1小时，将物料冷却至室温。

(5)向步骤(4)所得物料中加入30～50mL分析纯无水乙醇，搅拌均匀，静置30～40分钟，过滤并依次用20～30mL分析纯无水乙醇和20～30mL分析纯丙酮洗涤、抽滤2～3次，得到蔗渣木聚糖-g-BMA粗产物。

(6)将步骤(5)所得蔗渣木聚糖-g-BMA粗产物放入索氏抽提器中，并加入150～200mL环己烷抽提24小时除去均聚物。抽提完毕后取出物料放入表面皿中，送入50℃真空恒温干燥箱中干燥24小时，得到纯化的接枝共聚物蔗渣木聚糖-g-BMA。

(7)量取40～45mL分析纯烯丙基氯和30～35mL分析纯1-甲基咪唑置于装有搅拌器、回流冷凝装置、温度计的250mL圆底烧瓶密封体系中，将温度控制在55～60℃，采用循环水式真空泵将该体系在连续抽真空状态下搅拌反应7～9小时。将得到的粗产品经旋转蒸发仪将过量的烯丙基氯蒸发后，得到离子液体氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑，将其冷却至室温后倒入100mL烧杯内。

(8)称取30～40g步骤(7)所得离子液体AmimCl为酯化反应溶剂置于装有搅拌器、温度计、回流冷凝装置的250mL四口烧瓶中，然后加入12～15g步骤(6)所得蔗渣木聚糖-g-BMA。将体系升温至80～95℃，搅拌40～60分钟。然后加入1～2g过硫酸铵与1.2～2.5g一水合次亚磷酸钠；开始滴加40～50mL含质量分数为50％肌醇六磷酸水溶液，控制在3～4小时滴加完毕；继续反应0.5～1小时，将物料冷却至室温。

(9)向步骤(8)所得物料中加入30～50mL分析纯无水乙醇，搅拌均匀后静置30～50分钟，过滤并依次分别用20～30mL分析纯无水乙醇和20～30mL分析纯丙酮洗涤、抽滤2～3次。滤饼放入表面皿中，置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时，即得产物蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA。

(10)采用GB/T5750.5-2006的磷钼蓝法测定磷含量，并用如下公式计算取代度：

式中：

31——肌醇六磷酸酰基相对分子质量；

132——蔗渣木聚糖脱水单元的相对分子质量；

W_p——样品中磷含量，％；

DS——取代度。

本发明经过接枝、酯化两步反应合成具有生物活性的蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA。在引入多种活性基团的共同作用下，蔗渣木聚糖的水溶性、热稳定性、生物活性得到显著改善，其抗肿瘤活性也明显增强，产物在医药领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为原蔗渣木聚糖的SEM照片。

图2为蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA的SEM照片。

图3为原蔗渣木聚糖和蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA的IR图。

图4为原蔗渣木聚糖的XRD图。

图5为蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA的XRD图。

图6为原蔗渣木聚糖的TG及DTG曲线。

图7为蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA的TG及DTG曲线。

具体实施方式

实施例：

(1)将20g蔗渣木聚糖置于50℃真空恒温干燥箱中干燥24小时，得干基蔗渣木聚糖。

(2)称取3g过硫酸钾于50mL烧杯中，加入20～30mL去离子水，于室温下搅拌5～8分钟得引发剂溶液，倒入100mL恒压滴液漏斗内，备用。

(3)称取15g步骤(1)所得干基蔗渣木聚糖，置于装有搅拌器、温度计、回流冷凝装置的250mL四口烧瓶中，再加入40mL去离子水，在室温下搅拌20分钟，得蔗渣木聚糖悬浮液。

(4)将步骤(3)体系升温至70℃，开始滴加步骤(2)配制的引发剂溶液，同时同步滴加15～20mL分析纯甲基丙烯酸苄酯即BMA单体，控制在4小时滴加完毕。待单体和引发剂溶液滴加完毕后，继续反应1小时，将物料冷却至室温。

(5)向步骤(4)所得物料中加入40mL分析纯无水乙醇，搅拌均匀，静置30分钟，过滤并依次用30mL分析纯无水乙醇和30mL分析纯丙酮洗涤、抽滤3次，得到蔗渣木聚糖-g-BMA粗产物。

(6)将步骤(5)所得蔗渣木聚糖-g-BMA粗产物放入索氏抽提器中，并加入150mL环己烷抽提24小时除去均聚物。抽提完毕后取出物料放入表面皿中，送入50℃真空恒温干燥箱中干燥24小时，得到纯化的接枝共聚物蔗渣木聚糖-g-BMA。

(7)量取40mL分析纯烯丙基氯和30mL分析纯1-甲基咪唑置于装有搅拌器、回流冷凝装置、温度计的250mL圆底烧瓶密封体系中，将温度控制在55℃，采用循环水式真空泵将该体系在连续抽真空状态下搅拌反应8小时。将得到的粗产品经旋转蒸发仪将过量的烯丙基氯蒸发后，得到离子液体氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑，将其冷却至室温后倒入100mL烧杯内。

(8)称取30～40g步骤(7)所得离子液体AmimCl为酯化反应溶剂置于装有搅拌器、温度计、回流冷凝装置的250mL四口烧瓶中，然后加入15g步骤(6)所得蔗渣木聚糖-g-BMA。将体系升温至80℃，搅拌40分钟。然后加入1g过硫酸铵与2.0g一水合次亚磷酸钠；开始滴加40mL质量分数为50％肌醇六磷酸水溶液，控制在4小时滴加完毕；继续反应1小时，将物料冷却至室温。

(9)向步骤(8)所得物料中加入40mL分析纯无水乙醇，搅拌均匀后静置40分钟，过滤并依次分别用30mL分析纯无水乙醇和20mL分析纯丙酮洗涤、抽滤3次。滤饼放入表面皿中，置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时，即得产物蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA。

(10)采用磷钼蓝法对步骤(9)所得蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA的酯化取代度进行测定，得到取代度DS为0.16。

产物蔗渣木聚糖肌醇六磷酸酯-g-BMA经SEM分析，样品表面变为光滑的凸起结构外形，颗粒表面形成了蘑菇云状酯化物。经IR分析，3425.7cm^-1为木聚糖骨架羟基的伸缩振动吸收峰，2922.06cm^-1为C—H对称伸缩振动吸收峰。产品产生新的特征峰：1640.15cm^-1为吸附水的吸收峰，1587cm^-1为P＝O的伸缩振动吸收峰，1044.22cm^-1、986cm^-1处P—O—C的伸缩振动吸收峰增强。经XRD分析，5～20°区间的6.4°、7.55°、10.08°、16.43°出现较小的衍射峰，结晶程度加强；20～30°区间的20.95°、23.13°、31.11°、38.13°出现了细尖的衍生峰但整体结晶区域变宽；40°以后未出现明显的衍射峰。分析产品的TG及DTG曲线，当温度低于180℃时，产物的质量损失为18％，主要为水分的丢失引起，也有部分易分解的磷酸分解；当温度处于180～290℃时，质量损失约为34％；当温度处于290～800℃时，质量损失约为17％，样品最终残余量约为31％，与蔗渣木聚糖的剩余率相比明显增多，说明产物的热稳定性增强。