一种6-氨基-6-脱氧海藻糖及其制备和应用
一种6-氨基-6-脱氧海藻糖及其制备和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农业领域及医药行业，具体讲是一种6-氨基-6-脱氧海藻糖及其制备 和应用。
【背景技术】
[0002] 海藻糖（Trehalose)是由两个葡萄糖分子以1，1-糖苷键构成的非还原性糖，分子 式为C 12H22O11,海藻糖结构稳定，化学惰性，无毒性，无色无味，口感稍甜，低热值。海藻糖是 最稳定的天然双糖，对热、酸都非常稳定。
[0003] 海藻糖是由Wiggers于1832年从黑麦的麦角菌中首次提取出来的，广泛存在于动 物、植物和微生物中，如蘑菇、海带、虾、啤酒酵母等。特别是在酵母、霉菌等真菌中，海藻糖 的含量可达干重的16%以上。
[0004] 海藻糖具有非常独特的生物性质，它是一种生物体内典型的应激代谢物，对环境 变化形成的应激状态具有高抗性。在环境恶劣时，海藻糖具有保护生物膜、蛋白质和核酸等 生物大分子的作用。但是由于海藻糖的分子结构没有较为活泼的基团，使得其利用范围受 到了限制。通过对海藻糖进行抑菌活性测定得知，海藻糖本身几乎没有抑菌活性，因此通过 适当的化学修饰可以成为解决这个问题的方法之一。目前很多在农业上广泛应用的农药在 预防病虫害的同时，由于毒性较大，既会对人体产生有害影响，还会污染环境，因此开发环 境友好无污染的杀菌剂是很必要的。壳聚糖是一种天然存在的多糖，由于分子结构中有氨 基的存在，其利用范围较广。为此，在海藻糖上接入氨基，可以使其成为一个更有利用价值 的化合物中间体。海藻糖接入氨基后，其高值化利用的可修饰度也随之提高，氨基可以进行 后续反应，比如形成季铵盐、希夫碱等，提高其利用范围。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于提供一种6-氨基-6-脱氧海藻糖及其制备和应用。
[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0007] -种6-氨基-6-脱氧海藻糖，6-氨基-6-脱氧海藻糖结构如式（1)所示，
[0008]
[0009] -种6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，将海藻糖的6-羟基经溴代，之后对其他位羟 基进行保护，而后再与叠氮化钠反应，叠氮反应后还原处理并脱保护，即得式（1)所示6-氨 基-6-脱氧海藻糖。
[0010] 所述海藻糖伯羟基进行溴代反应是海藻糖与N-溴代丁二酰亚胺（NBS)和三苯基 膦（PPh3)在70-80°C条件下反应3-8h，而后经纯化和冷冻干燥后备用；其中，NBS和PPhj9 摩尔量分别是海藻糖的3-5倍。
[0011] 所述经溴代后对海藻糖其他位羟基进行保护是将所得溴化海藻糖与乙酸酐在 10-25°C条件下反应12-24h，而后经纯化和冷冻干燥后备用；其中，乙酸酐的摩尔量是海藻 糖的8-10倍。
[0012] 所述叠氮反应是经溴代后对海藻糖他位羟基进行保护后与叠氮化钠在70-80°C条 件下反应4-16h得到6-叠氮-6-脱氧海藻糖；其中，叠氮化钠的摩尔量是海藻糖的3-5倍。
[0013] 所述叠氮反应后还原处理并脱保护是叠氮反应产物经三苯基膦还原，并在水合肼 或甲醇钠中脱保护，而后经纯化即得式（1)所示6-氨基-6-脱氧海藻糖。
[0014] 所述的三苯基膦还原是指6-叠氮-6-脱氧海藻糖与三苯基膦在10-25?条件下反 应24-48h后在体系中加入l-5mL纯净水后继续反应24-48h后经纯化和冷冻干燥后备用。
[0015] 所述的在水合肼中脱保护是还原产物与85%水合肼在80_90°C中反应4_8h ;其 中，水合肼的摩尔量是海藻糖的8-10倍；所述的在甲醇钠中脱保护是还原产物与甲醇钠在 10-25°C中反应4-8h ;其中，甲醇钠的摩尔量是海藻糖的8-10倍。
[0016] 所述纯化是指反应结束后将产物用乙醇析出，然后依次用乙醇、乙醚洗涤，真空冷 冻干燥后得到6-氨基-6-脱氧海藻糖。
[0017] -种6-氨基-6-脱氧海藻糖的应用，所述6-氨基-6-脱氧海藻糖用于制备杀菌 剂。
[0018] 本发明所具有的优点：
[0019] 1.本发明通过有效的合成手段得到6-氨基-6-脱氧海藻糖，合成条件容易控制， 所需设备及原料易得，成本较低。
[0020] 2.本发明在合成步骤中通过引入乙酰基保护的方法，降低了海藻糖的吸水性，中 间产物可直接水洗，操作简单并提高了产率，还减少了有机试剂的使用，增加了环境友好 度。
[0021] 3.本发明通过有效的合成手段对海藻糖引入了活性基团一一氨基，不但提供了一 种环境友好的杀菌剂，还提供了一种高值化利用的可修饰化合物中间体，为其他化合物如 季铵盐、希夫碱的合成奠定了基础。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例提供的海藻糖的红外光谱图。
[0023] 图2为本发明实施例提供的6-溴-2, 3, 4-乙酰化海藻糖的红外光谱图。从图2 可知，与海藻糖原料相比，1751CHT1处的强吸收峰是乙酰基的特征吸收峰，并且经过乙酰基 团保护后，3300~3500CHT 1处羟基的吸收峰明显减小。同时，溴代时由于空间位阻的存在， 6位伯羟基活性最强，在实验条件下使得反应特异性的发生在六位。
[0024] 图3为本发明实施例提供的6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖的红外光谱图。从图 3可以看出，在2109CHT1处新增的强吸收峰为叠氮基团的吸收峰，证明叠氮基团成功的接在 了海藻糖的结构上。
[0025] 图4为本发明实施例提供的6-氨基-2, 3, 4-乙酰化海藻糖的红外光谱图。从 图4可以看出，经三苯基膦还原后，2109CHT1处叠氮的吸收峰消失，图5为本发明实施例提 供的6-氨基-2, 3, 4-乙酰化海藻糖脱保护后的红外光谱图，与图2相比，脱保护后的产物 1751CHT1处的吸收峰消失，同时3390CHT 1处羟基的强吸收峰和1635CHT1及1581CHT1处氨基 的吸收峰出现，证明6-氨基-6-脱氧海藻糖合成成功。
【具体实施方式】
[0026] 下面再以实施例方式对本发明进行进一步说明，给出本发明的实施细节，但并不 旨在限定本发明的保护范围。
[0027] 本发明通过有效的手段合成得到的6-氨基-6脱氧海藻糖，使用溴代取代海藻糖 的伯羟基得到海藻糖的六位易离去基团，叠氮经亲核取代并还原后得到6-氨基-6-脱氧海 藻糖，利用乙酰基保护是为了利于产品纯化。本发明方法简单，易于推广，使用原料及设备 简单易得。所得衍生物提高了海藻糖的抑菌活性，大大提高了海藻糖的应用范围，可广泛用 于生物、医药、食品、化工等领域。
[0028] 本发明6-氨基-6-脱氧海藻糖为式（1)所示的化合物。
[0029]
[0030] 实施例1
[0031] (l)1.7g海藻糖（参见图1)和3.6g N-溴代丁二酰亚胺溶解于50mL N，N-二甲基 乙酰胺中，在冰水浴中加入5. 3g三苯基膦，冰水浴反应20min后将体系温度升至80°C，继 续反应3h，将反应液体倾入至200mL丙酮中，析出沉淀，抽滤后用丙酮洗涤三次，将沉淀溶 于50mL吡啶中，加入8mL乙酸酐，25°C反应12h后，将液体倾入至200mL冰水中，沉淀经蒸 馏水、乙醚洗涤后，真空冷冻干燥，备用（参见图2)。
[0032] (2)将步骤⑴所得的产品2.8g溶于50mL N，N-二甲基甲酰胺中，加入0.9g叠氮 化钠，80°C反应4h，将反应液倾入200mL冰水中，将析出的沉淀经蒸馏水、乙醚洗涤后，真空 冷冻干燥得6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖I. 7g，备用（参见图3)。
[0033] (3)将步骤（2)所得的6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖I. 7g溶于50mL丙酮中，加 入I. 9g三苯基膦，25°C下反应24h后加入ImL蒸馏水，继续反应24h。反应结束后，减压蒸 馏，用乙醚洗涤沉淀三次，真空冷冻干燥，备用（参见图4)。
[0034] (4)将步骤（3)得到的产物I. 2g溶于含0· 5g钠的30mL甲醇钠中，25°C反应4h。 反应结束后，减压蒸馏，用乙醇、乙醚分别洗涤沉淀，冷冻真空干燥，得到6-氨基-6-脱氧海 藻糖（参见图5)。
[0035] 由上述附图可见，从图2可知，与海藻糖原料相比，1751CHT1处的强吸收峰是乙酰 基的特征吸收峰，并且经过乙酰基团保护后，3300-3500CHT 1处羟基的吸收峰明显减小。同 时，溴代时由于空间位阻的存在，6位伯羟基活性最强，在实验条件下使得反应特异性的发 生在六位。从图3可以看出，在2109CHT 1处新增的强吸收峰为叠氮基团的吸收峰，证明叠氮 基团成功的接在了海藻糖的结构上。从图4可以看出，经三苯基膦还原后，2109CHT 1处叠氮 的吸收峰消失，由图5脱保护后的红外光谱图与图2相比，脱保护后的产物1751CHT1处的吸 收峰消失，同时3390CHT 1处羟基的强吸收峰和1635〇114及1581〇114处氨基的吸收峰出现，证 明6-氨基-6-脱氧海藻糖合成成功。
[0036] 实施例2
[0037] 与实施例1不同之处在于：
[0038] (l)3.4g海藻糖和7g N-溴代丁二酰亚胺溶解于80mL N，N-二甲基乙酰胺中，在冰 水浴中加入9. 8g三苯基膦，冰水浴反应30min后将体系温度升至70°C，继续反应3h，将反 应液体倾入至300mL丙酮中，析出沉淀，抽滤后用丙酮洗涤三次，将沉淀溶于75mL吡啶中， 加入15mL乙酸酐，25°C反应12h后，将液体倾入至30 0mL冰水中，沉淀经蒸馏水、乙醚洗涤 后，真空冷冻干燥，备用。
[0039] (2)将步骤⑴所得的产品4. 9g溶于80mL N，N-二甲基甲酰胺中，加入I. 5g叠氮 化钠，70°C反应8h，将反应液倾入300mL冰水中，将析出的沉淀经蒸馏水、乙醚洗涤后，真空 冷冻干燥得6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖3. 2g，备用。
[0040] (3)将步骤⑵所得的6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖3. 2g溶于SOmL丙酮中，加 入3. 5g三苯基膦，25°C下反应24h后加入ImL蒸馏水，继续反应24h。反应结束后，减压蒸 馏，用乙醚洗涤沉淀三次，真空冷冻干燥，备用。
[0041] (4)将步骤（3)得到的产物2. 5g溶于含I. Ig钠的40mL甲醇钠中，25°C反应4h。 反应结束后，减压蒸馏，用乙醇、乙醚分别洗涤沉淀，冷冻真空干燥，得到6-氨基-6-脱氧海 藻糖。
[0042] 实施例3
[0043] 与实施例1不同之处在于：
[0044] (l)1.7g海藻糖和3.6g N-溴代丁二酰亚胺溶解于50mL N，N-二甲基乙酰胺中， 在冰水浴中加入5. 3g三苯基膦，冰水浴反应20min后将体系温度升至80°C，继续反应3h， 将反应液体倾入至200mL丙酮中，析出沉淀，抽滤后用丙酮洗涤三次，将沉淀溶于50mL吡啶 中，加入8mL乙酸酐，25°C反应12h后，将液体倾入至200mL冰水中，沉淀经蒸馏水、乙醚洗 涤后，真空冷冻干燥，备用。
[0045] (2)将步骤⑴所得的产品2.8g溶于50mL N，N-二甲基甲酰胺中，加入0.9g叠氮 化钠，80°C反应4h，将反应液倾入200mL冰水中，将析出的沉淀经蒸馏水、乙醚洗涤后，真空 冷冻干燥得6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖I. 7g，备用。
[0046] (3)将步骤（2)所得的6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖I. 7g溶于50mL丙酮中，加 入I. 9g三苯基膦，25°C下反应24h后加入ImL蒸馏水，继续反应24h。反应结束后，减压蒸 馏，用乙醚洗涤沉淀三次，真空冷冻干燥，备用。
[0047] (4)将步骤（3)得到的产物1.28溶入6〇!^乙醇中，在体系中加入151^85%水 合肼溶液，80°C反应4h后，减压蒸馏，沉淀分别用乙醇、乙醚洗涤，真空冷冻干燥，得6-氨 基-6-脱氧海藻糖。
[0048] 应用例
[0049] 抑菌活性测定：
[0050] 1.供试菌种
[0051] 大肠杆菌（Es-cherichiacoli)、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus)，冰箱 内菌种经两次转管复壮后使用。
[0052] 2.培养基配方
[0053] LB培养基（pH = 7. 0) (IL):胰蛋白胨10g，酵母提取物5g，氯化钠10g，纯净水 lOOOmL。
[0054] 3.培养基配制及样品制备
[0055] 按照上述培养基配方比例配制1000 mL的培养基。用lmol/L NaOH(体系偏酸）或 ImolL HCl (体系偏碱）调节pH至7.0。将配好的培养基分装至锥形瓶内，分装体积分别为 18mL、19mL、和20mL三种。将分装好的培养基在115°C，30min高压蒸汽灭菌，冷却后取出备 用。
[0056] 将待测海藻糖、6-氨基-6-脱氧海藻糖用无菌水溶解，配制原始浓度均为10mg/mL 的水溶液。
[0057] 4.抑菌活性的测定
[0058] 采用比浊度法测定海藻糖及上述实施例获得6-氨基-6-脱氧海藻糖对革兰氏 阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的抑制效果。分别测试两个待测样品在 0. lmg/mL、0. 5mg/mL和lmg/mL 3个浓度下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌培养8h和16h的 抑制率。
[0059] 在超净工作台内，分别将2mL、ImL和0. 2mL样品液加入到18mL、19mL和20mL三种 培养基中，配制成样品浓度为lmg/mL、0. 5mg/mL和0. lmg/mL的培养基。试验分别以等浓 度的阿奇霉素作为阳性对照，以等体积的无菌水作为阴性对照，以等体积的培养基为空白 对照，分别向配制好的培养基中接入等体积的对数生长期的细菌菌液后，于37°C、120r/min 条件下培养。培养过程中分别测定锥形瓶内液体细菌培养8h和16h在波长为600nm的吸 光度，全部试验重复一次，按照以下公式计算样
[0060] 品的抑菌率。
[0061] 抑囷率（％ ) = [1_ (A样品-A样品0) / (A空白-A空白0) ] X 100%
[0062] 其中为培养的待测样品菌液在600nm处的吸光度，A#S(I为培养前待测样品
[0063] 菌液在600nm处的吸光度，Aea为培养的空白对照菌液在600nm处的吸光度，A ea 。为培养前的空白对照菌液在600nm处的吸光度。
[0064] 5.实验结果
[0065] 由表1和表2可以看出6-氨基-6-脱氧海藻糖在较高浓度时对大肠杆菌和金黄 色葡萄球菌有明显的抑制活性，相比较几乎没有抑菌作用的海藻糖来说，抑制效果有了较 大提尚。
[0066] 表1海藻糖、6-氨基-6-脱氧海藻糖及阿奇霉素对大肠杆菌培养8h的抑制效果
[0067]
[0068] 表2海藻糖、6-氨基-6-脱氧海藻糖及阿奇霉素对大肠杆菌培养16h的抑制效果
[0069]
[0070] 表3海藻糖、6-氨基-6-脱氧海藻糖及阿奇霉素对金黄色葡萄球菌培养8h的抑 制效果
[0071]
[0073] 表4海藻糖、6-氨基-6-脱氧海藻糖及阿奇霉素对金黄色葡萄球菌培养16h的抑 制效果
[0074]
【主权项】
1. 一种6-氨基-6-脱氧海藻糖，其特征在于：6-氨基-6-脱氧海藻糖结构如式（1)所 示，2. -种按权利要求1所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，其特征在于：将海藻糖的 6-羟基经溴代，之后对其他位羟基进行保护，而后再与叠氮化钠反应，叠氮反应后还原处理 并脱保护，即得式（1)所示6-氨基-6-脱氧海藻糖。3. 按权利要求2所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，其特征在于：所述海藻糖伯羟 基进行溴代反应是海藻糖与N-溴代丁二酰亚胺（NBS)和三苯基膦（PPh3)在70-80°C条件下 反应3-8h，而后经纯化和冷冻干燥后备用；其中，NBS和PPh3的摩尔量分别是海藻糖的3-5 倍。4. 按权利要求2所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，其特征在于：所述经溴代后对 海藻糖其他位羟基进行保护是将所得溴化海藻糖与乙酸酐在l〇_25°C条件下反应12-24h， 而后经纯化和冷冻干燥后备用；其中，乙酸酐的摩尔量是海藻糖的8-10倍。5. 按权利要求2所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，其特征在于：所述叠氮反应是 经溴代后对海藻糖他位羟基进行保护后与叠氮化钠在70-80°C条件下反应4-16h得到6-叠 氮-6-脱氧海藻糖；其中，叠氮化钠的摩尔量是海藻糖的3-5倍。6. 按权利要求2所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，其特征在于：所述叠氮反应后 还原处理并脱保护是叠氮反应产物经三苯基膦还原，并在水合肼或甲醇钠中脱保护，而后 经纯化即得式（1)所示6-氨基-6-脱氧海藻糖。7. 按权利要求6所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备方法，其特征在于：所述的三苯 基膦还原是指6-叠氮-6-脱氧海藻糖与三苯基膦在10-25?条件下反应24-48h后在体系 中加入l_5mL纯净水后继续反应24-48h后经纯化和冷冻干燥后备用。8. 按权利要求6所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备方法，其特征在于：所述的在水 合肼中脱保护是还原产物与85%水合肼在80-90°C中反应4-8h;其中，水合肼的摩尔量是 海藻糖的8-10倍； 所述的在甲醇钠中脱保护是还原产物与甲醇钠在l〇_25°C中反应4-8h ;其中，甲醇钠 的摩尔量是海藻糖的8-10倍。9. 按权利要求6所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备方法，其特征在于：所述纯化是 指反应结束后将产物用乙醇析出，然后依次用乙醇、乙醚洗涤，真空冷冻干燥后得到6-氨 基-6-脱氧海藻糖。10. -种权利要求1所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的应用，其特征在于：所述6-氨 基-6-脱氧海藻糖用于制备杀菌剂。
【专利摘要】本发明涉及农业领域及医药行业，具体讲是一种6-氨基-6-脱氧海藻糖及其制备和应用。6-氨基-6-脱氧海藻糖结构如式(1)所示。制备方法：海藻糖的伯羟基经溴代之后对其他位羟基进行保护，之后与叠氮化钠反应得6-叠氮乙酰化海藻糖，该产物经三苯基膦还原后得6-氨基-乙酰化海藻糖，最后用水合肼或甲醇钠脱保护得6-氨基-6-脱氧海藻糖。产物经乙醇、乙醚洗涤，真空冷冻干燥即得。本发明通过有效的手段合成得到的6-氨基-6脱氧海藻糖，使用溴代取代海藻糖的伯羟基得到海藻糖的六位易离去基团，叠氮经亲核取代并还原后得到6-氨基-6-脱氧海藻糖，利用乙酰基保护是为了利于产品纯化。
【IPC分类】C07H5/06, A01P1/00, A01P3/00, C07H1/00
【公开号】CN104892692
【申请号】CN201510337591
【发明人】郭占勇, 周婷婷, 董方, 李青, 李琬聪, 谭文强
【申请人】中国科学院烟台海岸带研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农业领域及医药行业，具体讲是一种6-氨基-6-脱氧海藻糖及其制备 和应用。
【背景技术】
[0002] 海藻糖（Trehalose)是由两个葡萄糖分子以1，1-糖苷键构成的非还原性糖，分子 式为C 12H22O11,海藻糖结构稳定，化学惰性，无毒性，无色无味，口感稍甜，低热值。海藻糖是 最稳定的天然双糖，对热、酸都非常稳定。
[0003] 海藻糖是由Wiggers于1832年从黑麦的麦角菌中首次提取出来的，广泛存在于动 物、植物和微生物中，如蘑菇、海带、虾、啤酒酵母等。特别是在酵母、霉菌等真菌中，海藻糖 的含量可达干重的16%以上。
[0004] 海藻糖具有非常独特的生物性质，它是一种生物体内典型的应激代谢物，对环境 变化形成的应激状态具有高抗性。在环境恶劣时，海藻糖具有保护生物膜、蛋白质和核酸等 生物大分子的作用。但是由于海藻糖的分子结构没有较为活泼的基团，使得其利用范围受 到了限制。通过对海藻糖进行抑菌活性测定得知，海藻糖本身几乎没有抑菌活性，因此通过 适当的化学修饰可以成为解决这个问题的方法之一。目前很多在农业上广泛应用的农药在 预防病虫害的同时，由于毒性较大，既会对人体产生有害影响，还会污染环境，因此开发环 境友好无污染的杀菌剂是很必要的。壳聚糖是一种天然存在的多糖，由于分子结构中有氨 基的存在，其利用范围较广。为此，在海藻糖上接入氨基，可以使其成为一个更有利用价值 的化合物中间体。海藻糖接入氨基后，其高值化利用的可修饰度也随之提高，氨基可以进行 后续反应，比如形成季铵盐、希夫碱等，提高其利用范围。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于提供一种6-氨基-6-脱氧海藻糖及其制备和应用。
[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0007] -种6-氨基-6-脱氧海藻糖，6-氨基-6-脱氧海藻糖结构如式（1)所示，
[0008]
[0009] -种6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，将海藻糖的6-羟基经溴代，之后对其他位羟 基进行保护，而后再与叠氮化钠反应，叠氮反应后还原处理并脱保护，即得式（1)所示6-氨 基-6-脱氧海藻糖。
[0010] 所述海藻糖伯羟基进行溴代反应是海藻糖与N-溴代丁二酰亚胺（NBS)和三苯基 膦（PPh3)在70-80°C条件下反应3-8h，而后经纯化和冷冻干燥后备用；其中，NBS和PPhj9 摩尔量分别是海藻糖的3-5倍。
[0011] 所述经溴代后对海藻糖其他位羟基进行保护是将所得溴化海藻糖与乙酸酐在 10-25°C条件下反应12-24h，而后经纯化和冷冻干燥后备用；其中，乙酸酐的摩尔量是海藻 糖的8-10倍。
[0012] 所述叠氮反应是经溴代后对海藻糖他位羟基进行保护后与叠氮化钠在70-80°C条 件下反应4-16h得到6-叠氮-6-脱氧海藻糖；其中，叠氮化钠的摩尔量是海藻糖的3-5倍。
[0013] 所述叠氮反应后还原处理并脱保护是叠氮反应产物经三苯基膦还原，并在水合肼 或甲醇钠中脱保护，而后经纯化即得式（1)所示6-氨基-6-脱氧海藻糖。
[0014] 所述的三苯基膦还原是指6-叠氮-6-脱氧海藻糖与三苯基膦在10-25?条件下反 应24-48h后在体系中加入l-5mL纯净水后继续反应24-48h后经纯化和冷冻干燥后备用。
[0015] 所述的在水合肼中脱保护是还原产物与85%水合肼在80_90°C中反应4_8h ;其 中，水合肼的摩尔量是海藻糖的8-10倍；所述的在甲醇钠中脱保护是还原产物与甲醇钠在 10-25°C中反应4-8h ;其中，甲醇钠的摩尔量是海藻糖的8-10倍。
[0016] 所述纯化是指反应结束后将产物用乙醇析出，然后依次用乙醇、乙醚洗涤，真空冷 冻干燥后得到6-氨基-6-脱氧海藻糖。
[0017] -种6-氨基-6-脱氧海藻糖的应用，所述6-氨基-6-脱氧海藻糖用于制备杀菌 剂。
[0018] 本发明所具有的优点：
[0019] 1.本发明通过有效的合成手段得到6-氨基-6-脱氧海藻糖，合成条件容易控制， 所需设备及原料易得，成本较低。
[0020] 2.本发明在合成步骤中通过引入乙酰基保护的方法，降低了海藻糖的吸水性，中 间产物可直接水洗，操作简单并提高了产率，还减少了有机试剂的使用，增加了环境友好 度。
[0021] 3.本发明通过有效的合成手段对海藻糖引入了活性基团一一氨基，不但提供了一 种环境友好的杀菌剂，还提供了一种高值化利用的可修饰化合物中间体，为其他化合物如 季铵盐、希夫碱的合成奠定了基础。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例提供的海藻糖的红外光谱图。
[0023] 图2为本发明实施例提供的6-溴-2, 3, 4-乙酰化海藻糖的红外光谱图。从图2 可知，与海藻糖原料相比，1751CHT1处的强吸收峰是乙酰基的特征吸收峰，并且经过乙酰基 团保护后，3300~3500CHT 1处羟基的吸收峰明显减小。同时，溴代时由于空间位阻的存在， 6位伯羟基活性最强，在实验条件下使得反应特异性的发生在六位。
[0024] 图3为本发明实施例提供的6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖的红外光谱图。从图 3可以看出，在2109CHT1处新增的强吸收峰为叠氮基团的吸收峰，证明叠氮基团成功的接在 了海藻糖的结构上。
[0025] 图4为本发明实施例提供的6-氨基-2, 3, 4-乙酰化海藻糖的红外光谱图。从 图4可以看出，经三苯基膦还原后，2109CHT1处叠氮的吸收峰消失，图5为本发明实施例提 供的6-氨基-2, 3, 4-乙酰化海藻糖脱保护后的红外光谱图，与图2相比，脱保护后的产物 1751CHT1处的吸收峰消失，同时3390CHT 1处羟基的强吸收峰和1635CHT1及1581CHT1处氨基 的吸收峰出现，证明6-氨基-6-脱氧海藻糖合成成功。
【具体实施方式】
[0026] 下面再以实施例方式对本发明进行进一步说明，给出本发明的实施细节，但并不 旨在限定本发明的保护范围。
[0027] 本发明通过有效的手段合成得到的6-氨基-6脱氧海藻糖，使用溴代取代海藻糖 的伯羟基得到海藻糖的六位易离去基团，叠氮经亲核取代并还原后得到6-氨基-6-脱氧海 藻糖，利用乙酰基保护是为了利于产品纯化。本发明方法简单，易于推广，使用原料及设备 简单易得。所得衍生物提高了海藻糖的抑菌活性，大大提高了海藻糖的应用范围，可广泛用 于生物、医药、食品、化工等领域。
[0028] 本发明6-氨基-6-脱氧海藻糖为式（1)所示的化合物。
[0029]
[0030] 实施例1
[0031] (l)1.7g海藻糖（参见图1)和3.6g N-溴代丁二酰亚胺溶解于50mL N，N-二甲基 乙酰胺中，在冰水浴中加入5. 3g三苯基膦，冰水浴反应20min后将体系温度升至80°C，继 续反应3h，将反应液体倾入至200mL丙酮中，析出沉淀，抽滤后用丙酮洗涤三次，将沉淀溶 于50mL吡啶中，加入8mL乙酸酐，25°C反应12h后，将液体倾入至200mL冰水中，沉淀经蒸 馏水、乙醚洗涤后，真空冷冻干燥，备用（参见图2)。
[0032] (2)将步骤⑴所得的产品2.8g溶于50mL N，N-二甲基甲酰胺中，加入0.9g叠氮 化钠，80°C反应4h，将反应液倾入200mL冰水中，将析出的沉淀经蒸馏水、乙醚洗涤后，真空 冷冻干燥得6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖I. 7g，备用（参见图3)。
[0033] (3)将步骤（2)所得的6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖I. 7g溶于50mL丙酮中，加 入I. 9g三苯基膦，25°C下反应24h后加入ImL蒸馏水，继续反应24h。反应结束后，减压蒸 馏，用乙醚洗涤沉淀三次，真空冷冻干燥，备用（参见图4)。
[0034] (4)将步骤（3)得到的产物I. 2g溶于含0· 5g钠的30mL甲醇钠中，25°C反应4h。 反应结束后，减压蒸馏，用乙醇、乙醚分别洗涤沉淀，冷冻真空干燥，得到6-氨基-6-脱氧海 藻糖（参见图5)。
[0035] 由上述附图可见，从图2可知，与海藻糖原料相比，1751CHT1处的强吸收峰是乙酰 基的特征吸收峰，并且经过乙酰基团保护后，3300-3500CHT 1处羟基的吸收峰明显减小。同 时，溴代时由于空间位阻的存在，6位伯羟基活性最强，在实验条件下使得反应特异性的发 生在六位。从图3可以看出，在2109CHT 1处新增的强吸收峰为叠氮基团的吸收峰，证明叠氮 基团成功的接在了海藻糖的结构上。从图4可以看出，经三苯基膦还原后，2109CHT 1处叠氮 的吸收峰消失，由图5脱保护后的红外光谱图与图2相比，脱保护后的产物1751CHT1处的吸 收峰消失，同时3390CHT 1处羟基的强吸收峰和1635〇114及1581〇114处氨基的吸收峰出现，证 明6-氨基-6-脱氧海藻糖合成成功。
[0036] 实施例2
[0037] 与实施例1不同之处在于：
[0038] (l)3.4g海藻糖和7g N-溴代丁二酰亚胺溶解于80mL N，N-二甲基乙酰胺中，在冰 水浴中加入9. 8g三苯基膦，冰水浴反应30min后将体系温度升至70°C，继续反应3h，将反 应液体倾入至300mL丙酮中，析出沉淀，抽滤后用丙酮洗涤三次，将沉淀溶于75mL吡啶中， 加入15mL乙酸酐，25°C反应12h后，将液体倾入至30 0mL冰水中，沉淀经蒸馏水、乙醚洗涤 后，真空冷冻干燥，备用。
[0039] (2)将步骤⑴所得的产品4. 9g溶于80mL N，N-二甲基甲酰胺中，加入I. 5g叠氮 化钠，70°C反应8h，将反应液倾入300mL冰水中，将析出的沉淀经蒸馏水、乙醚洗涤后，真空 冷冻干燥得6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖3. 2g，备用。
[0040] (3)将步骤⑵所得的6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖3. 2g溶于SOmL丙酮中，加 入3. 5g三苯基膦，25°C下反应24h后加入ImL蒸馏水，继续反应24h。反应结束后，减压蒸 馏，用乙醚洗涤沉淀三次，真空冷冻干燥，备用。
[0041] (4)将步骤（3)得到的产物2. 5g溶于含I. Ig钠的40mL甲醇钠中，25°C反应4h。 反应结束后，减压蒸馏，用乙醇、乙醚分别洗涤沉淀，冷冻真空干燥，得到6-氨基-6-脱氧海 藻糖。
[0042] 实施例3
[0043] 与实施例1不同之处在于：
[0044] (l)1.7g海藻糖和3.6g N-溴代丁二酰亚胺溶解于50mL N，N-二甲基乙酰胺中， 在冰水浴中加入5. 3g三苯基膦，冰水浴反应20min后将体系温度升至80°C，继续反应3h， 将反应液体倾入至200mL丙酮中，析出沉淀，抽滤后用丙酮洗涤三次，将沉淀溶于50mL吡啶 中，加入8mL乙酸酐，25°C反应12h后，将液体倾入至200mL冰水中，沉淀经蒸馏水、乙醚洗 涤后，真空冷冻干燥，备用。
[0045] (2)将步骤⑴所得的产品2.8g溶于50mL N，N-二甲基甲酰胺中，加入0.9g叠氮 化钠，80°C反应4h，将反应液倾入200mL冰水中，将析出的沉淀经蒸馏水、乙醚洗涤后，真空 冷冻干燥得6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖I. 7g，备用。
[0046] (3)将步骤（2)所得的6-叠氮-2, 3, 4-乙酰化海藻糖I. 7g溶于50mL丙酮中，加 入I. 9g三苯基膦，25°C下反应24h后加入ImL蒸馏水，继续反应24h。反应结束后，减压蒸 馏，用乙醚洗涤沉淀三次，真空冷冻干燥，备用。
[0047] (4)将步骤（3)得到的产物1.28溶入6〇!^乙醇中，在体系中加入151^85%水 合肼溶液，80°C反应4h后，减压蒸馏，沉淀分别用乙醇、乙醚洗涤，真空冷冻干燥，得6-氨 基-6-脱氧海藻糖。
[0048] 应用例
[0049] 抑菌活性测定：
[0050] 1.供试菌种
[0051] 大肠杆菌（Es-cherichiacoli)、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus)，冰箱 内菌种经两次转管复壮后使用。
[0052] 2.培养基配方
[0053] LB培养基（pH = 7. 0) (IL):胰蛋白胨10g，酵母提取物5g，氯化钠10g，纯净水 lOOOmL。
[0054] 3.培养基配制及样品制备
[0055] 按照上述培养基配方比例配制1000 mL的培养基。用lmol/L NaOH(体系偏酸）或 ImolL HCl (体系偏碱）调节pH至7.0。将配好的培养基分装至锥形瓶内，分装体积分别为 18mL、19mL、和20mL三种。将分装好的培养基在115°C，30min高压蒸汽灭菌，冷却后取出备 用。
[0056] 将待测海藻糖、6-氨基-6-脱氧海藻糖用无菌水溶解，配制原始浓度均为10mg/mL 的水溶液。
[0057] 4.抑菌活性的测定
[0058] 采用比浊度法测定海藻糖及上述实施例获得6-氨基-6-脱氧海藻糖对革兰氏 阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的抑制效果。分别测试两个待测样品在 0. lmg/mL、0. 5mg/mL和lmg/mL 3个浓度下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌培养8h和16h的 抑制率。
[0059] 在超净工作台内，分别将2mL、ImL和0. 2mL样品液加入到18mL、19mL和20mL三种 培养基中，配制成样品浓度为lmg/mL、0. 5mg/mL和0. lmg/mL的培养基。试验分别以等浓 度的阿奇霉素作为阳性对照，以等体积的无菌水作为阴性对照，以等体积的培养基为空白 对照，分别向配制好的培养基中接入等体积的对数生长期的细菌菌液后，于37°C、120r/min 条件下培养。培养过程中分别测定锥形瓶内液体细菌培养8h和16h在波长为600nm的吸 光度，全部试验重复一次，按照以下公式计算样
[0060] 品的抑菌率。
[0061] 抑囷率（％ ) = [1_ (A样品-A样品0) / (A空白-A空白0) ] X 100%
[0062] 其中为培养的待测样品菌液在600nm处的吸光度，A#S(I为培养前待测样品
[0063] 菌液在600nm处的吸光度，Aea为培养的空白对照菌液在600nm处的吸光度，A ea 。为培养前的空白对照菌液在600nm处的吸光度。
[0064] 5.实验结果
[0065] 由表1和表2可以看出6-氨基-6-脱氧海藻糖在较高浓度时对大肠杆菌和金黄 色葡萄球菌有明显的抑制活性，相比较几乎没有抑菌作用的海藻糖来说，抑制效果有了较 大提尚。
[0066] 表1海藻糖、6-氨基-6-脱氧海藻糖及阿奇霉素对大肠杆菌培养8h的抑制效果
[0067]
[0068] 表2海藻糖、6-氨基-6-脱氧海藻糖及阿奇霉素对大肠杆菌培养16h的抑制效果
[0069]
[0070] 表3海藻糖、6-氨基-6-脱氧海藻糖及阿奇霉素对金黄色葡萄球菌培养8h的抑 制效果
[0071]
[0073] 表4海藻糖、6-氨基-6-脱氧海藻糖及阿奇霉素对金黄色葡萄球菌培养16h的抑 制效果
[0074]
【主权项】
1. 一种6-氨基-6-脱氧海藻糖，其特征在于：6-氨基-6-脱氧海藻糖结构如式（1)所 示，2. -种按权利要求1所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，其特征在于：将海藻糖的 6-羟基经溴代，之后对其他位羟基进行保护，而后再与叠氮化钠反应，叠氮反应后还原处理 并脱保护，即得式（1)所示6-氨基-6-脱氧海藻糖。3. 按权利要求2所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，其特征在于：所述海藻糖伯羟 基进行溴代反应是海藻糖与N-溴代丁二酰亚胺（NBS)和三苯基膦（PPh3)在70-80°C条件下 反应3-8h，而后经纯化和冷冻干燥后备用；其中，NBS和PPh3的摩尔量分别是海藻糖的3-5 倍。4. 按权利要求2所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，其特征在于：所述经溴代后对 海藻糖其他位羟基进行保护是将所得溴化海藻糖与乙酸酐在l〇_25°C条件下反应12-24h， 而后经纯化和冷冻干燥后备用；其中，乙酸酐的摩尔量是海藻糖的8-10倍。5. 按权利要求2所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，其特征在于：所述叠氮反应是 经溴代后对海藻糖他位羟基进行保护后与叠氮化钠在70-80°C条件下反应4-16h得到6-叠 氮-6-脱氧海藻糖；其中，叠氮化钠的摩尔量是海藻糖的3-5倍。6. 按权利要求2所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备，其特征在于：所述叠氮反应后 还原处理并脱保护是叠氮反应产物经三苯基膦还原，并在水合肼或甲醇钠中脱保护，而后 经纯化即得式（1)所示6-氨基-6-脱氧海藻糖。7. 按权利要求6所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备方法，其特征在于：所述的三苯 基膦还原是指6-叠氮-6-脱氧海藻糖与三苯基膦在10-25?条件下反应24-48h后在体系 中加入l_5mL纯净水后继续反应24-48h后经纯化和冷冻干燥后备用。8. 按权利要求6所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备方法，其特征在于：所述的在水 合肼中脱保护是还原产物与85%水合肼在80-90°C中反应4-8h;其中，水合肼的摩尔量是 海藻糖的8-10倍； 所述的在甲醇钠中脱保护是还原产物与甲醇钠在l〇_25°C中反应4-8h ;其中，甲醇钠 的摩尔量是海藻糖的8-10倍。9. 按权利要求6所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的制备方法，其特征在于：所述纯化是 指反应结束后将产物用乙醇析出，然后依次用乙醇、乙醚洗涤，真空冷冻干燥后得到6-氨 基-6-脱氧海藻糖。10. -种权利要求1所述的6-氨基-6-脱氧海藻糖的应用，其特征在于：所述6-氨 基-6-脱氧海藻糖用于制备杀菌剂。
【专利摘要】本发明涉及农业领域及医药行业，具体讲是一种6-氨基-6-脱氧海藻糖及其制备和应用。6-氨基-6-脱氧海藻糖结构如式(1)所示。制备方法：海藻糖的伯羟基经溴代之后对其他位羟基进行保护，之后与叠氮化钠反应得6-叠氮乙酰化海藻糖，该产物经三苯基膦还原后得6-氨基-乙酰化海藻糖，最后用水合肼或甲醇钠脱保护得6-氨基-6-脱氧海藻糖。产物经乙醇、乙醚洗涤，真空冷冻干燥即得。本发明通过有效的手段合成得到的6-氨基-6脱氧海藻糖，使用溴代取代海藻糖的伯羟基得到海藻糖的六位易离去基团，叠氮经亲核取代并还原后得到6-氨基-6-脱氧海藻糖，利用乙酰基保护是为了利于产品纯化。
【IPC分类】C07H5/06, A01P1/00, A01P3/00, C07H1/00
【公开号】CN104892692
【申请号】CN201510337591
【发明人】郭占勇, 周婷婷, 董方, 李青, 李琬聪, 谭文强
【申请人】中国科学院烟台海岸带研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日
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