阅读说明：本技术 抗病毒活性蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的合成方法 (Synthesis method of antiviral active bagasse xylan cinnamic acid/m-chlorobenzoic acid diester ) 是由 李和平 杨锦武 李明坤 葛文旭 郑光绿 武晋雄 张淑芬 柴建啟 耿恺 杨莹莹 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗病毒活性蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的合成方法。以蔗渣木聚糖为主要原料,以肉桂酰氯为酯化剂,三乙胺为催化剂,首先在二氯甲烷溶剂中经酯化反应合成了蔗渣木聚糖肉桂酸酯；再以间氯苯甲酸钠盐溶液为酯化剂,732型强酸性阳离子交换树脂、<I>N,</I><I>N</I>’-二异丙基碳二亚胺为复合催化剂,经过二次酯化反应合成蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯。本发明通过两步酯化复合催化反应合成了产物蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯。由于肉桂酸和间氯苯甲酸两种活性基团的引入,不仅改善了原蔗渣木聚糖的理化性质,而且增强了蔗渣木聚糖衍生物的抗病毒活性。(The invention discloses a method for synthesizing antiviral active bagasse xylan cinnamic acid/m-chlorobenzoic acid diester. Bagasse xylan is used as a main raw material, cinnamoyl chloride is used as an esterifying agent, triethylamine is used as a catalyst, and bagasse xylan cinnamate is synthesized through an esterification reaction in a dichloromethane solvent; then using sodium meta-chlorobenzoate solution as esterifying agent, 732 type strong acid cation exchange resin, N, N ' -diisopropylcarbodiimide is used as a composite catalyst, and bagasse xylan cinnamic acid/m-chlorobenzoic acid diester is synthesized through a secondary esterification reaction. The invention synthesizes the product bagasse xylan cinnamic acid/m-chlorobenzoic acid diester through two-step esterification composite catalytic reaction. Due to the introduction of two active groups, namely cinnamic acid and m-chlorobenzoic acid, the physicochemical property of the original bagasse xylan is improved, and the antiviral activity of the bagasse xylan derivative is enhanced.)

抗病毒活性蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的合成方法

技术领域

本发明涉及精细化工领域，特别是一种抗病毒活性蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的合成方法。

背景技术

对于人类健康有极大威胁的艾滋病(HIV)，在全世界范围内的传播速度较快。近年来，根据木聚糖酯化衍生物在抗HIV等方面显示出的生物活性，国内外对其进行了一些探索研究。木聚糖水溶性差，活性较低，通过酯化接枝、醚化等化学修饰改性可以弥补木聚糖的缺陷，并进一步提高木聚糖的生物活性。但由于木聚糖的单酯化只引入一种生物活性基团，一般产生的抗病毒效果不理想，如合成木聚糖硫酸酯、木聚糖磷酸酯、木聚糖羧酸酯等。

木聚糖间氯苯甲酸酯具有抗病毒效果，为进一步提高蔗渣木聚糖的生物活性，在蔗渣木聚糖链上引入第二种活性基团肉桂酸酯对蔗渣木聚糖进行双酯化反应得到的衍生物，可较大幅度提高蔗渣木聚糖衍生物的抗病毒等生物活性。

本发明以蔗渣木聚糖为主要原料，以肉桂酰氯为酯化剂，三乙胺为催化剂，首先在二氯甲烷溶剂中经酯化反应合成了蔗渣木聚糖肉桂酸酯；再以间氯苯甲酸钠盐溶液为酯化剂，732型强酸性阳离子交换树脂、N,N'-二异丙基碳二亚胺(DIC)为复合催化剂，经过二次酯化反应合成蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯。

发明内容

本发明的目的是为了增强蔗渣木聚糖的抗病毒活性，扩大其在医药、食品等领域的应用范围，提供了一种抗病毒活性蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的合成方法。

本发明的具体步骤为：

(1)将15～20g蔗渣木聚糖置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时，得干基蔗渣木聚糖。

(2)称取0.4～0.8g肉桂酰氯于50mL烧杯中，加入20～40mL分析纯二氯甲烷，得酯化剂溶液，倒入100mL恒压滴液漏斗内，备用。

(3)称取3～6g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，再依次加入25～35mL分析纯二氯甲烷、1～2mL分析纯三乙胺，在室温下搅拌30～50分钟，得蔗渣木聚糖活化液。

(4)将步骤(3)所得活化液升温至60～70℃，然后滴加步骤(2)所得酯化剂溶液至四口烧瓶中，控制滴加时间为20～40分钟。待酯化剂溶液滴加完毕后，继续反应2～3小时，将物料冷却至室温。

(5)将步骤(4)所得物料抽滤，依次分别用15～30mL无水乙醇、30～40mL分析纯丙酮和20～30mL去离子水洗涤、抽滤。滤饼置于50～60℃的恒温真空干燥箱中干燥24小时，得到蔗渣木聚糖肉桂酸酯。

(6)将8～10g间氯苯甲酸、30～40mL质量分数为3％～5％的氢氧化钠溶液依次加入到装有搅拌器、温度计、回流冷凝装置的250mL四口烧瓶中，在室温下搅拌20～40分钟，得对氯苯甲酸钠盐溶液。

(7)称取8～10g步骤(5)所得蔗渣木聚糖肉桂酸酯加入到步骤(6)所得间氯苯甲酸钠盐溶液中，在室温下搅拌30～60分钟。加入15～20mL质量分数为3％～5％的盐酸调节反应液pH至6～7，再加入0.2～0.3g 732型强酸性阳离子交换树脂、1.5～2mL分析纯N,N'-二异丙基碳二亚胺；体系升温至50～70℃，搅拌下反应3～5小时。反应结束后用10～20mL质量分数为3％～5％的盐酸溶液将体系pH调至4～5，降温至室温，继续搅拌40～60分钟。

(8)将步骤(7)所得物料倒入100mL烧杯中，加入20～30mL分析纯无水乙醇，搅拌均匀后沉析30～40分钟，过滤并依次分别用10～15mL去离子水、10～15mL分析纯无水乙醇洗涤、抽滤2～3次。将滤饼放入表面皿中，送入50℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得到产物蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯。

(9)采用酸碱滴定法对步骤(8)所得产物蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯进行酯化取代度测定，具体操作方法如下：精确称取0.5g产物样品放入50mL锥形瓶中，加入5mL去离子水并充分摇匀后，滴入2滴酚酞指试剂，用浓度为0.1mol/L的NaOH标准溶液滴定至浅红色，且能维持30秒内红色不退除；然后继续加入2.5mL浓度为0.5mol/L的NaOH标准溶液，在室温下震荡皂化2小时后，用浓度为0.5mol/L的盐酸标准溶液滴定至溶液体系为无色，记录滴定消耗的HCl标准溶液体积为V₁。在相同条件下，用酯化前的蔗渣木聚糖进行空白滴定，记录消耗的浓度为0.5mol/L的盐酸标准溶液体积V₀。目标产物酯化取代度(DS_c)的计算公式如下：

式中：

W_c——蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯中含有酯羰基的质量分数，％；

V₀——滴定蔗渣木聚糖消耗盐酸标准溶液体积，单位mL；

V₁——滴定目标产物样品消耗的盐酸标准溶液体积，单位mL；

C_HCl——盐酸标准溶液浓度，单位mol/L；

m——产物样品的质量，单位g；

DS_c——蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的酯化取代度；

M和132——羧酸酯化剂的酰基和蔗渣木聚糖脱水木糖单元的相对分子质量。

本发明通过两步酯化复合催化反应合成了产物蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯。由于肉桂酸和间氯苯甲酸两种活性基团的引入，不仅改善了原蔗渣木聚糖的理化性质，而且增强了蔗渣木聚糖衍生物的抗病毒活性。

附图说明

图1为原蔗渣木聚糖的SEM照片。

图2为蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的SEM照片。

图3为原蔗渣木聚糖的IR图。

图4为蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的IR图。

图5为原蔗渣木聚糖的XRD图。

图6为蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的XRD图。

图7为原蔗渣木聚糖的TG及DTG曲线。

图8为蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的TG及DTG曲线。

具体实施方式

实施例：

(1)将18g蔗渣木聚糖置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时，得干基蔗渣木聚糖。

(2)称取0.7g肉桂酰氯于50mL烧杯中，加入20mL分析纯二氯甲烷，得酯化剂溶液，倒入100mL恒压滴液漏斗内，备用。

(3)称取3.6g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，再依次加入25mL分析纯二氯甲烷，2mL分析纯三乙胺，在室温下搅拌45分钟，得蔗渣木聚糖活化液。

(4)将步骤(3)所得活化液升温至60℃，然后滴加步骤(2)所得酯化剂溶液至四口烧瓶中，控制滴加时间为20分钟。待酯化剂溶液滴加完毕后，继续反应2小时，将物料冷却至室温。

(5)将步骤(4)所得物料抽滤，依次分别用15mL无水乙醇、30mL分析纯丙酮和20mL去离子水洗涤、抽滤。滤饼置于50～60℃的恒温真空干燥箱中干燥24小时，得到蔗渣木聚糖肉桂酸酯。

(6)将10g间氯苯甲酸、35mL质量分数为5％的氢氧化钠溶液依次加入到装有搅拌器、温度计、回流冷凝装置的250mL四口烧瓶中，在室温下搅拌30分钟，得对氯苯甲酸钠盐溶液。

(7)称取10g步骤(5)所得蔗渣木聚糖肉桂酸酯加入到步骤(6)所得间氯苯甲酸钠盐溶液中，在室温下搅拌40分钟。加入20mL质量分数为5％的盐酸调节反应液pH至7，再加入0.2g 732型强酸性阳离子交换树脂、1.5mL分析纯N,N'-二异丙基碳二亚胺；体系升温至65℃，搅拌下反应3小时。反应结束后用15mL质量分数为5％的盐酸溶液将体系pH调至5，降温至室温，继续搅拌50分钟。

(8)将步骤(7)所得物料倒入100mL烧杯中，加入30mL分析纯无水乙醇，搅拌均匀后沉析30分钟，过滤并依次分别用15mL去离子水、15mL分析纯无水乙醇洗涤、抽滤3次。将滤饼放入表面皿中，送入50℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得到产物蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯。

(9)采用酸碱滴定法对步骤(9)所得蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的酯化度进行测定，测得DS_c为0.39。

产物蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯经SEM分析，可以看出蔗渣木聚糖颗粒的形貌为椭球形，颗粒较完整，凸凹不平；而产物的颗粒表面出现很多参差不平的沟壑，表面呈褶皱状，颗粒形状不规则，原本的形态已经发生了很大的变化，主要是引入间氯苯甲酰基引起的；对比SEM图说明结构亦发生了明显的的变化。经IR分析，在3405.18cm-¹左右都有一个较强的特征振动峰，这是多糖类物质结构中是O—H的伸缩振动峰，2925.60cm^-1左右为C—H的伸缩振动吸收峰；由于氯原子的吸电子作用使得酯基向高波数移动，在1786.69cm^-1和1724.12cm^-1处分别为间氯苯甲酸酯基和肉桂酸酯基的特征吸收峰；1629.62cm^-1处是烯烃类化合物的C＝C伸缩振动峰，1594.90cm^-1和1401.22cm^-1处是苯环上芳环骨架伸缩振动峰，750.18cm^-1为苯环上间位取代C—Cl特征吸收峰。经XRD分析，蔗渣木聚糖经过双酯化反应后，蔗渣木聚糖结晶峰较少，而蔗渣木聚糖肉桂酸酯在7°、18°、20°、26°等处出现了一些峰值较高的特征峰，变化较大。说明发生双酯化改性后蔗渣木聚糖分子排列的规整性提高，结晶度增加，较蔗渣木聚糖的结晶区域也有所变大。分析TG-DTG曲线，产物分解大致经历了三个阶段，第二个阶段的质量损失构成样品总质量损失的主要部分。前200℃在第一阶段，其质量损失和蔗渣木聚糖的差不多。在第二阶段，即200～450℃范围内，肉桂酸/对氯苯甲酸蔗渣木聚糖双酯的分解质量分数为58％。在第三阶段，即400℃之后范围内质量损失较少；对比分析可知，蔗渣木聚糖肉桂酸/间氯苯甲酸双酯的热稳定性提高。