专利名称：氨基葡萄糖酸及其衍生物的铬配合物及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及氨基葡萄糖酸及其衍生物的铬配合物及其制备方法和用途，本发明尤其指具有降糖作用的氨基葡萄糖酸和其衍生物的铬配合物和其一步法制备方法。尤其指具有药用降糖作用的氨基葡萄糖酸铬。
背景技术：
壳聚糖(Chitosan)亦称几丁糖，是一种由甲壳素脱乙酰基后的产物。壳聚糖是由大部分D-氨基葡萄糖和少量的N-乙酰-D-氨基葡萄糖组成，以β-(1，4)糖苷键连接起来的直链多糖酸，化学名为(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-葡萄糖，其结构类似于纤维素。由甲壳素脱乙酰基后可得几丁糖。几丁糖由大部分D-氨基葡萄糖和少量的N-乙酰-D-氨基葡萄糖组成，几丁糖经水解后得氨基葡萄糖。由于几丁糖是地球上第二大有机资源，取之不竭的巨大再生资源宝库。其量不低于纤维素，是一类除纤维素以外的又一大类多糖，几丁糖已经被认为是补充人体营养的第六要素。
壳聚糖经水解成氨基葡萄糖 氨基葡萄糖本质上是一种天然化合物，广泛存在于人和动物的软骨、肌腱和韧带组织中。人体合成氨基葡萄糖的能力差时会引发关节炎等疾病，补充氨基葡萄糖能降低骨关节炎或风湿性关节炎引起的关节肿胀等症状，氨基葡萄糖的保健品正风靡国际市场，氨基葡萄糖对人体有着营养和保健作用。(参见氨基葡萄糖的药理新进展，徐铮奎中国医药报2001-12-18)。国内以“健节康”和“傲骨力”等作为保健食品在市场上销售，并正在作新药申报。
此外，利用氨基葡萄糖对提高人体免疫活性还在其它药用上愈来愈发挥作用，如含5-氟尿嘧啶的氨基葡萄糖用于抗肿瘤活性研究取得进展。(参见ChinaMed J 2001；114(10)88-93)氨基葡萄糖经氧化生成氨基葡萄糖酸，氨基葡萄糖酸是手性药物合成的手性源中间体，也具有生理药理作用，氨基葡萄糖(酸)的氨基可以进一步被氧化成硝基成为硝基葡萄糖酸。
氨基葡萄糖及氨基葡萄糖酸等衍生物可与金属组成配合物，特别是可以与金属铬离子形成配合物、并具有医用降糖作用，这是未见报导的。
人体的铬的缺乏会导致糖、类脂体、蛋白质代谢的障碍，也与糖酸尿病和心血管病有关，铬是胰岛素的协同因子，铬已被公认为与胰岛素的活性有很大的关系(Boyle et al.，Southem Med.j.701449-1453，1977)。三价铬是人体必须元素，参加人体的新陈代谢，缺铬使糖代谢紊乱，胰岛功能下降，从而导致糖耐量异常，导致糖尿病，高血压、高血脂及心脑血管疾病。
几丁糖与铬的络合可以用于此，参见本发明人的专利申请“几丁糖铬及其制备方法和用途”。几丁糖铬在降糖方面的应用有较好的效果，能消除吡啶酸铬等可能给人体带来的付作用或危害。几丁糖被认为是人类所需要补充的第六要素。但几丁糖的分子量较大，在细胞水平上的与细胞的亲合力差，难以直接进入细胞发挥作用，未见有快速而显著的药效，而氨基葡萄糖作为几丁糖的单糖，无疑会有更好的效果。
现有的最常见的补铬剂是吡啶酸铬，它在人体内容易被吸收，因此，吡啶酸铬比其他存在形式的铬更有效地调节糖酸脂代谢，并减少体内脂肪，增强肌肉组织。与之相近的还有烟酸铬，有报导烟酸铬比吡啶酸铬对人体的付作用更小。吡啶酸铬在美国正成为继维生素C，维生素E和钙之后的四大单一营养元素补充剂之一。吡啶酸铬配合降糖药物治疗，可以改善糖尿病症状，降低血糖血脂。尽管吡啶酸铬的效果公认，但吡啶酸铬是否对人体有副作用或者不良影响仍在探讨Manygoats KY等发表的TEM分析吡啶酸铬对细胞微结构的影响一文中，认为吡啶酸铬可以使细胞变毛糙(Ultrastructual Damage in chromium picolinate-treatedcella TEM study，J of Bio Inorganic chemistry，7791-798 sep 2002)。
葡萄糖酸铬是另一类补铬剂，参见中国专利申请97102738，其应用研究亦有报导，目前所公开的葡萄糖酸铬及其制备方法并未阐明铬与葡萄糖酸的络合或配位结构。未见有葡萄糖酸对人体的生理作用的报导，同样也缺乏葡萄糖酸铬为人体吸收的较高效率方面的证据。此外，葡萄糖酸铬并没有比较重要的、在较短时间内的迅速降血糖的效果。
在降糖方面的应用有较好的效果，能消除吡啶酸铬等可能给人体带来的付作用或危害。几丁糖被认为是人类所需要补充的第六要素。但几丁糖的分子量较大，难以在细胞水平上直接被吸收，而氨基葡萄糖及衍生物是几丁糖的单糖。氨基葡萄糖、氨基葡糖酸和硝基葡萄糖酸铬在降糖方面的应用有更好的效果，不仅能消除吡啶酸铬等可能给人体带来的副作用或危害，而且、氨基葡萄糖及氨基葡萄糖酸是人体细胞的重要组成部分，与生物体的亲合性好，其铬化合物与吡啶酸铬相比可以预计会有更好的生物相容性，并能消除吡啶酸带来的对细胞等的危害。
发明内容
本发明的目的是提供一种氨基葡萄糖酸铬及其制备方法，该氨基葡萄糖酸铬能充分利用和提供生物活性的三价铬，对人体产生积极效果，又消除吡啶酸铬或烟酸铬等有机化合物可能给人类机体带来的潜在危害。
本发明的氨基葡萄糖及酸等配位的铬化合物，包括其制备方法、以及在降糖方面的应用，充分利用三价铬作用于人体的积极效果，消除吡啶酸铬等可能给人类带来的危害等方面至今未见有专门报导。氨基葡萄糖及酸等本身是生物体细胞的成分，是生物体友好的，至今未发现对人类的伤害方面的报道。
本发明的氨基葡萄糖及酸等配位的铬化合物包括1、由化学一般式表示的单核配位化合物Mf[Cr(gls-N，O)a(glst-N，O)b(nglct-O，O)c(OH)k(OH2)m](A)d式(1)式(1)中，a，b，c取O-3的整数并a+b+c＝1-3，较好为2-3，最好为3，N表示氨基的氮原子；O在氨基葡萄糖(glucosamine，以下略为gls)中表示与氨基邻位(α位)或间位(β位)的羟基的氧原子，该羟基也可以是脱质子；O在氨基葡萄糖酸(glucosaminic acid，以下略为glst)中表示羧基脱质子的氧原子；O在硝基葡萄糖酸(nitrogluconic acid，以下略为nglct)中表示羧基的脱质子的和硝基的氧原子；k+m＝0-4的整数，f，d为保持化合物电荷平衡取整数值。M表示带正电荷的离子，例如钾离子，A表示阴离子，例如OH-，Cl-，NO3-，SO42-等。
2、由化学一般式表示的单核配位化合物[Cr(glst-N，O，O)e]Rp式(2)式(2)中，e取1，2整数，最好取2，e取1时，铬离子的另外三个配位点可以是水，氢氧根，氯离子等；O为氨基葡萄糖酸(glst)中的羧基的脱质子的氧原子和氨基邻位或间位的羟基的氧原子，该羟基也可以是脱质子；N为氨基的氮原子；R表示带负电荷的离子例如氢氧根离子，p取值使化合物保持电荷平衡的整数。
3、由化学一般式表示的双核配位化合物Mf[Cr2(μ-OH)g(gls-N，O)h(glst-N，O)i(nglct-O，O)j] 式(3)式(3)中，，g，h，i，j取0-3的整数并g+i+j＝2-6，较好为4-6，g为1，2，(μ-OH)表示其中的氧原子同时连接两铬金属离子；N表示氨基的氮原子；O在氨基葡萄糖(gls)中表示与氨基邻位(α位)或间位(β位)的羟基的氧原子，该羟基也可以是脱质子；O在氨基葡萄糖酸(glst)中表示羧基的氧原子；O在硝基葡萄糖酸(nglct)中表示羧基和硝基的氧原子。M为平衡电荷的阳离子如K，Na离子，取f使分子式保持电荷平衡。
以上化合物，当不特定某个特定化合物时，以下用“氨基葡萄糖酸铬化合物”统称表示。
本发明的目的是可以有两类方法实现
第一类方法用氨基葡萄糖与高价铬化合物例如铬酸盐进行反应而生成，获得氨基葡萄糖，氨基葡萄糖酸以及硝基葡萄糖酸配位的铬化合物，特别是式(1)、式(2)和式(3)定义的铬化合物为主要成分的生成物，该生成物可以经分离得到特别是式(1)、式(2)和式(3)定义的铬化合物。
第二类方法用氨基葡萄糖酸和氨基葡萄糖与三价铬化合物在溶液中反应得到氨基葡萄糖及氨基葡萄糖酸配位的铬化合物，特别是式(1)(c＝0)、式(2)和式(3)(i＝o)定义的铬化合物。
在两类方法中获得的氨基葡萄糖、氨基葡萄糖酸及硝基葡萄糖酸的铬配合物中，氨基葡萄糖、氨基葡萄糖酸和硝基葡萄糖酸中的氨基(-NH2)、羧基(-COO-)、羟基(-OH)和硝基(-NO2)与铬离子配位而成铬配合物；其中羟基可以是部分脱质子化的。配合物中金属铬离子可以是单个也可以是两个或两个以上，与一个或数个氨基葡萄糖酸的氨基和/或羟基和或羧基结合形成本发明的配合物；两个或两个以上时，铬与铬之间即可以通过架桥的氢氧根离子连接也可通过羧基连接成双核或多核配合物。氨基葡萄糖酸中的氨基可以被进一步氧化成硝基与铬离子进行配位。
本发明中所用第一类方法中，氨基葡萄糖可以用氨基葡萄糖的盐例如氨基葡萄糖盐酸盐，硫酸盐等，只要容易获得不必加以特定，并可取盐酸盐用碱中和后，在使氨基葡萄糖分离的溶剂，较好是在醇性溶剂中获得的去盐的氨基葡萄糖使用更好，可以避免酸根离子如氯离子，硫酸根离子进入反应体系，以便后续处理方便。高价的铬源可以使用铬酸钾、重铬酸钾等溶液获得的高价铬化合物，不必限定，使用重铬酸钾可能使产物变得复杂，使用铬酸盐例如铬酸钾较好。氨基葡萄糖与铬化合物的投料量比可以根据要合成的氨基葡萄糖酸铬中铬的含量进行调整。通常可以氨基葡萄糖单元的个数与铬的个数进行投料估算。并适当过量氨基葡萄糖进行投料为好。所有的合成操作在惰性气氛中进行更好。所用反应介质，只要能溶解上述铬化合物和氨基葡萄糖和使化合物容易生成的溶剂，不必特别指定，可以采用公知的溶剂。这样的溶剂，例如可以使用水，甲醇，乙醇等。溶剂可以单独使用也可混合使用。其反应可以在水溶液或水性混合溶液中进行，在水溶液中进行较好。其反应的pH条件可以取弱酸性到弱硷性，以调节氧化还原能力控制反应产物中主产物的比例。使用的反应物浓度只要考虑到后处理的经济问题，可取较稀溶液，较好的避免糖的聚合物生成，但不必限定浓度。反应温度一般在室温下例如20-40度，较好在25-35度进行即可，为加快反应速度，可以加热进行，例如在35-70度进行。反应完成后，可采用最简便的方法分离出氨基葡萄糖酸铬，不必特定。作为一般手段，可以用降低反应产物溶解度的简便方法，例如可以向体系中加醇类例如甲醇、乙醇等或酮类例如丙酮等，使产物溶解度降低，可以使用过滤，也可使用离心分离或加压过滤，使分离过程加快。最后经用氨基葡萄糖酸铬化合物溶解性较小的溶剂例如醇类或醇水混合溶剂洗涤、干燥。产品还可进一步利用离子交换树脂进行分离各个主要成分。
本发明中所用第二类方法中，氨基葡萄糖可以用第一类方法中描述的原料。氨基葡萄糖酸可以从试剂提供商获得，也可用一般公知的氧化还原反应生成氨基葡萄糖酸使用。使用时先用碱例如氢氧化钠中和，后用酸例如盐酸调节pH中性偏碱后使用。三价铬可以使用容易获得的六水三氯化铬，硝酸铬，硫酸铬等，不必特别限定，只要考虑后续的处理和产品的杂质纯度因素即可。溶解在水中即可滴加入氨基葡萄糖酸溶液中反应。氨基葡萄糖酸与铬化合物的投料量比可以根据要合成的氨基葡萄糖酸铬中铬的含量要求进行调整。通常4∶1到3∶1，并适当过量氨基葡萄糖酸进行投料为好。反应介质只要能溶解上述铬化合物和适当分散氨基葡萄糖酸和使化合物容易生成的溶剂，不必特别指定，可以采用公知的溶剂。这样的溶剂，例如可以使用水，甲醇，乙醇等。溶剂可以单独使用也可混合使用，使用水做溶剂较好。为加快反应，适当加热，例如加热到50-85度，60-75度更好。等紫红色产物生成完成反应后，适当浓缩或添加醇类使产物溶解度降低而分离。获得产品。该产品可通过重结晶或离子交换树脂等手段进行分离。所有的合成操作在在惰性气氛中进行更好。
本发明的氨基葡萄糖酸铬化合物是由氨基葡萄糖、氨基葡萄糖酸和硝基葡萄糖酸与铬离子配位形成的中性的或带电荷的配合物和作为对离子的阳离子形成的配合物，可以用一般的化学分析手段进行表征。例如红外光谱，紫外光谱，x光电子能谱(XPS)，诱导结合等离子发光光谱(以下称ICP)，元素分析，热分析，离子色谱分析，电化学分析等。
氨基葡萄糖酸铬化合物中的铬的含量和与氨基葡萄糖酸的比，可通过元素分析确定组分中的碳元素和氮元素的含量，通过ICP测定铬及其他金属离子的含量。铬的价态可以通过电子能谱(XPS)表征。
本发明中的氨基葡萄糖酸铬化合物中，氨基葡萄糖、氨基葡萄糖酸对于铬离子的配位可以由红外光谱中源于氨基葡糖酸糖及酸酸的骨架振动峰的移动变化、电化学分析中的源于铬离子的氧化还原电位变化，(固体粉末反射)可见紫外谱中新的吸收峰的出现等进行确认。
本发明的氨基葡萄糖酸铬化合物作为微量生物活性元素铬的提供源的有用物质。特别在降低血糖方面有显著效果。
在作为铬元素提供时，不必特别限定配伍的其他物质，可与市场上的纤维素类、淀粉类等药用辅料、氨基葡萄糖酸、甲壳壳素等配伍使用，也可与市场上所用的降糖酸类药物或营养补充剂配合使用。为叙述方便，以下配伍的其他物质通称辅料。在配伍时，一般可按不超过国际公认铬的安全用量。每人每日约30-200mcg标准，把本发明的氨基葡萄糖酸铬化合物与上述辅料按含铬量配伍。从操作方便和公认的剂量，典型的可用含铬为200mcg的氨基葡萄糖酸铬与0.1-5g的氨基葡萄糖酸，更方便的是用含有200mcg与0.4-3g的氨基葡萄糖酸相配伍，在补充辅料例如氨基葡萄糖酸的同时可以补充微量生物活性铬元素。
本发明的特点是提供了一种氨基葡萄糖酸铬化合物及其制备方法，充分利用三价铬对人体的积极效果，同时充分氨基葡萄糖酸对人体的生物相容性和氨基葡萄糖(酸)自身特有的生物活性，是生物体细胞的成分，是生物提友好的，且兼有如降脂、减肥等效果。尤其是可以用于大剂量作用时快速降糖，消除吡啶酸铬等可能给人类带来的危害。
四
图1A为本发明氨基葡萄糖与铬酸钾的反应所产生的三种产物F1，F2，F3的红外光谱图，图1B氨基葡萄糖酸与产物F4的红外光谱2为本发明氨基葡萄糖的光电子能谱。A氨基葡萄糖B产物(图8)图3为本发明氨基葡萄糖酸铬配合物和氨基葡萄糖酸的热失重图谱。
图4为本发明氨基葡萄糖酸及氨基葡萄糖与硝酸铬反应产物的稳定常数的对数值InKp随pH的变化关系。
图5为gls(氨基葡萄糖)和glst(氨基葡萄糖酸)的循环伏安测试。0.1MNaOH(Ar2鼓泡)；25mM工作电极铂电极；参比电极甘汞电极；扫描速度100Mv/s图6为本发明产物F1，F2，F3，F4，的循环伏安图。工作电极铂电极；参比电极甘汞电极；扫描速度100Mv/s图7为本发明实施例2中产物中分离出氨基葡萄糖酸铬配合物的流程图五具体实施方式
以下通过实例进一步具体说明本发明内容，但本发明不受以下实例的限制。
实例1从氨基葡萄糖酸制氨基葡萄糖酸铬，参见图7流程图。
将1.17克氨基葡萄糖酸(6mmol)加入到10毫升含有0.24克氢氧化钠(6mmol)的水溶液中搅拌使溶。以2MHCl溶液调pH值至8.5后向溶液中加入0.532克CrCl3·6H2O(2mmol)，搅拌并加热至75℃。24小时后将所得到的紫红色溶液在50℃下真空浓缩至2毫升，向浓缩后的溶液中加入无水乙醇得紫红色粘性物质，将该物质重新溶解于1.5毫升水中，注入到QAE-Sephadex A-25(Cl-型3cm×20cm)的阴离子交换色谱柱，以水洗出后再注入到SP-Sephadex C-25(Na+型3cm×20cm)的阳离子交换色谱柱中，发现紫红色物质被吸附。0.075mol dm-3的氯化钠水溶液冲洗该吸附物质，洗涤出物注入至Sephadex G-10(3cm×20cm)凝胶色谱柱中脱盐，以水洗出后，将产物浓缩至1毫升，以无水乙醇得紫红色物质，经乙醇、乙醚反复三次洗涤后真空干燥得氨基葡萄糖配合物。
电喷雾质谱分子离子峰为439.9，而[Cr(glst-N，O，O)2]的计算值为440.325。事实表明合成的化合物为[Cr(glst-N，O，O)2]Cl (CrC12H24N2O12Cl)。ICP和元素分析结果与该分子式相符。产物为F4，其红外光谱的特征吸收峰(图1B)为3355s；2934sh；2351w；1636s；1495ms；1398ms；1343；1077s；1034s；881ms；574；413。
原料氨基葡萄糖酸在3300cm-1范围内出现一个宽大的不对称吸收并伴有一肩峰3360到3302cm-1，生成的氨基葡萄糖酸铬配合物在此范围内的吸收峰变得比较窄且肩峰也变得简单，这表明氨基葡萄糖酸在与金属铬配位后其自身的分子内氢键作用大部分被破坏(Chebrolu P.Raoandsharada P.Kaiwar Polyhedron 13.No12.1895-1906.1994.)。羧基振动1636s的位移，氮氢振动的位移(1495ms)及某种振动形式的消失(652s)表明了这些基团参与了配位。氧原子与金属离子的配位在红外光谱一般在600到300cm-1处有所体现，产物的氮原子与金属铬的振动在574及413cm-1处出现，表明产物中氮原子参与配位(Heaster H，Hoggard P，Polyhedron 1994，13，333；Lee KW，Eom Park，Inor Chim Acta 1997，254，131)。这些事实表明合成的配合物为氨基葡萄糖酸的羧基和羟基和氨基配位的化合物。
实例2一步法从氨基葡萄糖制氨基葡萄糖和氨基葡萄糖酸的铬配合物方法先配制铬酸钾水溶液在5升纯净水中加入1.94公斤铬酸钾九水化合物，通氮气20分钟使溶解。
在装有搅拌器，固体投料，液体投料口，反应液下充气口和反应液上充气口，底部放料口的100升反应罐中加饮用纯净水45dm3，利用氮气瓶从反应液下充气搅拌20分钟，加入氨基葡萄糖(南通双林公司提供)11.3公斤(含水5％)，充气搅拌20分钟，开动搅拌机搅拌。在通氮气下，在2个小时内滴加完配制好的铬酸钾溶液。温度25度。通气反应8小时。过夜，放料称重64公斤。加入甲醇132公斤，搅拌，调节pH7-7.5，搅拌后放置。用离心过滤即得产品，后用乙醇洗涤三次，晾干后减压烘干。
元素分析该配合物的ICP分析表明Cr含量为(10.413％)(重量百分比)XPS的测试结果列于表1和图2中，并与铬的标准化合物的XPS图谱相比较。标准物质CrO3或K2CrO4的BE(Binding Energy，束缚能)为579.8eV，在产物中表1电子束缚能的主要谱带的归属。Element C1SC1SC1SO1SO1SO1SN1SN1SCr2pCr2pGla 282 286291s 529532537s 399404s - -Products298 291s 300530533537s 404404s 581 591CrO3or K2CrO 579Cr2O3576AssigmentC-C C-NC＝OC＝O C-OO-HN-HC-NCr-O Cr-C-OC-O-C H2OO-C-O已经找不到该BE，说明产物中的不再含有正六价氧化态的铬。而产物中出现的BE为581和591eV被归属为三价铬分别与O原子，N原子配位后的束缚能。同三价铬的标准物质Cr2O3(576.2～576.5eV)相比较发现产物中的三价铬的BE要明显高于标准物质的BE，这可以归因于过渡金属与给电子配体配位后，其束缚能升高的结果，即证明了O原子，特别是N原子的配位对三价铬的电子缚束能的影响。同氨基葡萄糖中的各元素的BE相比较，可以看出反应前后C＝O，和C-O-C束缚能有较显著的变化，这是由于醛基被氧化成羧基后氧原子参与配位而造成的。
氮的1s的BE被转移到404eV的位置上是由于N原子与Cr配位后产生的电荷迁移跃迁所致。
X光电子能谱的结果告诉我们在反应产物中的Cr元素为正三价氧化态，与之配位的原子分别是氮原子和被氧化成羧基的氧原子。
在粉未固体反射可见紫外光谱中在620nm处的吸收峰，该特征氨基葡萄糖酸是没有的，是配位化合物的d-d电子跃迁吸收带。
热分析(图3)表明氨基葡萄糖酸铬配合物和氨基葡萄糖酸的热失重都在50度开始，但是，氨基葡萄糖酸的对应于失水在100度前完成，而氨基葡萄糖酸铬的失重比较平缓，拖延至200度以上。表示配合物的生成提高了氨基葡萄糖酸的热稳定性。
电喷雾质谱主要分子离子峰为621.3；1408.5；974.1；194；225；178与分子式(CrC18H36N3O17)、(CrC18H34N3O20)、(NaCr2C36H65N6O45)、Na2Cr2C24H44N4O30)、(C6H13NO6)、(C6H11NO8)相对应。
实例3从实例二的产物中分离出氨基葡萄糖酸铬配合物及从氨基葡萄糖酸与氯化铬的反应产物中分离出配合物，参见图7流程图取实例二的产物0.2克溶于1cm3水中，缓慢加入到装有QAE-SephadexA-25(Cl-型3cm×20cm)的阴离子交换色谱柱中，用水以1ml/min的流出速度淋洗后，一棕红色谱带洗出，编号S1。继续用0.075mol dm-3的氯化钠水溶液冲洗该柱洗涤出棕色谱带S2。余下的谱带用0.3mol dm-3的氯化钠水溶液洗涤出棕色谱带S3。
将S1浓缩后加入到装有SP-Sephadex C-25(Na+型3cm×20cm)的阳离子交换色谱柱中，经水淋洗后全部洗脱出来，仍记为S1。将S1，S2，S3分别经过SephadexG-10(3cm×20cm)凝胶色谱柱(用以除盐)，经水冲洗后分别得到溶液A1，A2，A3。向三种溶液中分别加入过量甲醇后，离心分离并以甲醇洗涤三次，以乙醚洗涤，真空干燥，产物分别是，F1棕红色粉末，F2棕黄色粉末，F3土黄色粉末。
元素分析结果F1C34.997；N6.699；H5.867F2C32.867；N5.877；H5.987F3C31.676；N5.683；H5.744红外光谱表征产物F1，F2，F3分别进行了红外光谱的测试。光谱数据列于表2中。自由的氨基葡萄糖单体在3443到3385cm-1范围内出现一个宽大的不对称吸收并伴有一肩峰3360到3302cm-1，而产物F1，F2，F3在此范围内的吸收变得比较窄且肩峰也变得简单，这表明氨基葡萄糖酸在与金属配位后其自身的分子内氢键作用大部分被破坏。在1646到1637cm-1范围内呈现的吸收归属为N-金属伸缩振动和羧基的C＝O振动，与氨基葡萄糖的醛基的振动相比较，表明其反应产物F1，F2，F3已经被氧化为羧酸，且羧基的对称伸缩与不对称伸缩吸收波数的差值Δυ＞200cm-1表明了配位的羧基为单齿配位形式，这一点见由氨基葡萄糖酸与三价铬反应得到的产物的红外谱图，并且F1(1637cm-1)，F2(1646cm-1)，F3(1636cm-1)相对于反应物的吸收位移表明了氨基葡萄糖中的N原子参与金属的配位反应。F1、F2、F3在1500cm-1左右出现硝基的不对称伸缩振动及820cm-1左右硝基的弯曲振动表明了产物中氨基葡萄糖配体上的氨基被氧化化为硝基而参与配位。氨基葡萄糖中的氮氢伸缩振动υN-H(3098cm-1)在F1，F2，F3中呈现在较低波数处，1482cm-1处的氮氢弯曲振δN-H在产物F1，F2，F3中也不同程度地向低波数移动，表明产物N-H键作用较之氨基葡萄糖中的作用强度要弱，是由于氨基上的氮原子参与配位而导致N-H作用变弱，并且636cm-1左右的氮氢弯曲振动形式在F1，F2，F3中的消失也表明了氨基氮原子由于键合了金属离子，其N-H振动形式有所减少。分别比较图1A中，F1，F2，F3的氨基与硝基振动峰吸收面积及强度的比例关系发现，在F1中氨基的吸收面积及强度比F2，F3中氨基的比例要大，而硝基的比例则相对小一些，表明F1中以氨基配位形式的氮所占的比例要比硝基配位的氮所占的比例大，即F1中参与配位的氨基氮的数目比硝基氮的数目多。而F2，F3中则为硝基配位的氮的数目相对较多。氧原子与金属离子的配位在红外光谱是一般在600到300cm-1处有所体现，此范围内五种产物中均有吸收。产物F1，F2，F3氮原子与金属铬的振动在400到430nm范围内出现，表明产物中氮原子参与配位。产物F4与其配体氨基葡萄糖酸相比较也出现类似的变化，羧基振动的位移，氮氢振动的位移及某种振动形式的消失表明了该基团的配位作用。
红外振动的研究说明了氨基葡萄糖与铬酸钾的反应R1所产生的三种产物F1，F2，F3中醛基均被氧化成羧基后以单齿形式配位，参与配位的原子为羧基上的氧和氨基上的氮原子及氧化为硝基的氮原子，且F1中参与配位的氨基氮的数目较多，F2，F3中硝基配位的氮的数目较多。F4中羧基及氨基氮参与配位作用。
F1的分析ICP 9.779，IR 1524w；1489w；1374wb；1343m；1160w；1088s；1037s；949ms；898w；839s；575w；416w电喷雾质谱621.3，推得分子式CrC18H36N3O17；Cr(gla-ox-H-1)2(gla-H-1)计算值Cr8.407 C34.956；H5.867；N6.794；O43.976或CrC18H34N3O20Cr(gla-ox-H-1)2(gla-ox-NO2-H-3)计算值Cr7.825 C32.537；H5.157；N6.324；O48.157元素分析C34.997；N6.699；H5.867F2的分析ICP 12.446，IR，1521w；1419w；1384msb；1050sb；807w；605ms；823s；558sh；414w电喷雾质谱1408.5，推得分子式NaCr2C36H65N6O45Na[Cr2(μ-OH)(gla-ox-H-1)2(gla-ox-NO2-H-3)4]计算值C30.261；N5.881；H4.585；O50.386 Na1.609 Cr7.278元素分析C32.867；N5.877；H5.987F3的分析ICP，11.749IR1523w；1457wl 1384msbl 1064sbl 856wl 819sl 553bl 423w电喷雾质谱974，推得分子式Na2Cr2C24H44N4O30Na2[Cr2(μ-OH)2(gla-ox-H-2)2(gla-ox-NO2-H-3)2]元素分析C31.676；N5.683；H5.744该配合物的ICP分析表明Cr含量为5.04％(重量百分比)。红外光谱分析(图1A)表明由于与金属铬离子配位，反映氨基葡萄糖酸的糖酸环骨架振动的吸收峰的峰型发生了变化。用AgNO3溶液实验有氯离子存在。
以上的分析结果表明，合成获得的配合物是氨基葡萄糖酸通过氨基或/和羟基配位的氨基葡萄铬盐酸盐。
表2 氨基葡萄糖，F1，F2，F3F4的红外光谱及其归属。
Gla Glucos-a F1F2F3F4Assignmernic acid3443s 3301s3374s 3423s 3418s3355sIntermolecrH-bonding3098w 3172sh 293sh 2925sh2934sh 2934sh υN-H3040s2907w 2964w2867m 2853w 2360m2351wυC-H2852s 2623w2341w1603m 1620s1637s 1646s 1636s1636sυasyCOO1582s N-Metal1524w 152w 152w υasyNO21482 1487s1489w 1419w 1457w1495ms δN-H1383 1456s1374w 1384 1384 1398ms υsyCOO+1406s msb msbCO+υCOH13821321s 1347ms 1343m 1343 δCO+1283s 1324ms C-C+δCOH1257s 1203w +δCH21211s1134s 1124ms 1160w 1050sh1064sh 1077sυCO+1106s 1084s1088s1034s CC+δOH1064s 1019s1037s1011s 963w 949ms 807w 856w 881msυCO+983s 934s 898w 605msCC+δCOC+894w δCH+CC+δCCH+δCO+τ839s 823s 819s δNO2636s 652s δN-H575w 558sh 553b 574 O-Metal416w 414w 423w 413 N-Metal实例4铬化合物在模拟胃液pH＝1.3中的稳定性氨基葡萄糖酸与硝酸铬的作用从硝酸铬与不同浓度下的氨基葡萄糖酸的反应的循环伏安图5、6中发现，铬离子的还原电位的变化趋势与氨基葡萄糖中的类似。在铬离子负方向处出现的配合物离子峰的变化同样说明了该条件下配合物的生成。与图5中氨基葡萄糖的循环伏安图相比，氨基葡萄糖酸与铬离子作用的体系在电极反应上表现出较明显的不可逆性。得到不同pH值下反应产物的稳定平衡常数的对数值及配合物的配位数，并与氨基葡萄在图5中的数据一同列于图5及图6中。
图4中氨基葡萄糖酸与硝酸铬反应产物的稳定平衡常数的对数值，并与氨基葡萄糖的数据相比较。图4中可以看出，同样pH下氨基葡萄糖与氨基葡萄酸所形成的配合物的稳定性常数关系为前者小于后者，氨基葡萄酸化合物的稳定常数随着pH的增加而增大，且在pH＝4.3～5.3中出现缓慢的增长，是由于氨基葡萄糖酸作为一种氨基酸，其配位能力受等电点的影响所致。
配体的氧化电势糖类与六价氧化态的铬的氧化还原反应的反应速率与该糖的氧化电势有关。我们在0.1M的NaOH溶液中，以铂电极为工作电极，甘汞电极为参比电极对配体D-2-脱氧-2氨基葡萄糖(GLA)和D-葡萄糖(GLU)进行了循环伏安的测试。如图6，GLU的氧化电势(17.6mv)比GLA的氧化电势(-249mv)要正，这可以说明同样条件下的葡萄糖的还原能力要比氨基葡萄糖弱。
反应产物的还原电势配位化合物中金属核的电极电势与其周围的配位环境有关，有人曾通过测试不同pH值下的电极电势来证明金属原子周围存在架桥羟基的结构及配合物的双核结构。我们将产物F1，F2，F3，F4，分别在pH值为2、4、6、7、8、10、12的情况下进行了循环伏安测试，见图6。图6中是pH为7时循环伏安谱图，在500my到-1000mv的范围内，产物F1，F2，F3表现出不可逆的CrIII-CrII还原峰。
表3F1，F2，F3F4，pH值下的还原电势pHF1(mV) F2(mV) F3(mV) F4(mV)2 -796 -777 -658 -8134 -776 -736 -754 -579-174 -1976 -762 -731 -754 -562-156 -1987 -188 -371 -754 -56118 -3698 -6.3 -405 -766 -577-201 -1627710-6.0 -181 -764 -54253 -17277
12-5.9-779-784-523-179-21284表3中列出了不同pH值下的氧化还原电势的变化，在上述pH值变化范围内，F1，F4始终表现出一个还原电极电势，这证明其配位结构中的Cr为单核结构；F2，F3分别表现出两个不可逆的还原峰，这表明F2，F3均为通过羟基架桥相连结的双金属核配位结构，且F2在pH较高时出现三个还原峰表明F2中的架桥羟基的数量未能使金属核达到配位饱和，从而使金属核受到高pH值时的OH-的影响，而F3中的金属核则为桥羟基配位饱和。
氨基葡萄糖酸铬的应用应用例1称取实例2合成获得的氨基葡萄糖酸铬(铬重量百分含量10.04％)1.912g，与2000g脱晶壳聚糖，分别碾磨至100目以下，混合均匀，调制成了铬含量为99.7mcg/g的样品。对该样品的进行了调节血糖的实验研究。
对照例1在应用例1中的称取吡啶酸铬(铬重量百分含量9.95％)2g代替氨基葡萄糖酸铬1.912g，进行相同的操作，调制成铬含量为99.7mcg/g的样品。用该样品作对照品进行了调节血糖的实验研究。
调节血糖的实验研究方法用正常小鼠和糖尿病模型小鼠，对空白样品，对照例1样品和应用例1样品，分别以167mg/kg.bw、333mg/kg.bw、1000mg/kg.bw剂量连续30d给予正常小鼠和糖尿病模型小鼠，30天后眼眶取血，测定其空腹血糖并进行糖耐量实验。其结果如下对四氧嘧啶引起的高血糖模型小鼠血糖的影响对四氧嘧啶引起的高血糖模型小鼠空腹血糖的影响结果见表4。试验后应用例1样品和对照例1样品均有降低高血糖模型小鼠空腹血糖的作用。其中应用例1样品高、中剂量组均有效(P＜0.05)。而对照例1样品仅在高剂量降低高血糖模型小鼠空腹血糖的作用(P＜0.05)表4样品对高血糖模型小鼠空腹血糖的影响组别 剂量 动物数 血糖(mmol/L)(mg/kg.bw) (只) 试验前试验后空白组 0 1024.57±10.49 30.20±6.77应用例1样品 167 1025.45±11.03 23.20±12.81333 1025.95±10.38 19.75+8.87*1000 1025.82±10.25 15.57±7.72**对照例1样品1671025.92±10.34 30.24±8.573331026.11±10.48 25.04±10.891000 1026.44±10.61 22.71±4.56*注*与空白对照组相比，P＜0.05；**与空白对照组相比，P＜0.01对四氧嘧啶引起的高血糖模型小鼠餐后血糖的影响结果见表5。应用例1样品的高、中剂量及对照例1的高剂量组0小时的餐后血糖值之间无显著差异，但明显低于空白组(P＜0.05)。
表5样品对四氧嘧啶引起的高血糖模型小鼠餐后血糖的影响组别剂量动物葡萄 血糖值(mmol/L)(mg/kg.b (只 (g/kg 0h 0.5h 2h)w)空白组 010 2.530.20±6.77 43.37±5.5731.60±9.59应用例 167 10 2.523.20±12.8 41.86±3.7225.42±9.85样品333 10 2.519.75±8.87**40.57±7.7428.6±10.051000 10 2.515.57±7.72**36.46±8.6627.11±7.58对照167 10 2.530.24±8.57 41.80±5.0028.25±4.39例1样 333 10 2.525.04±10.81 43.90±7.7231.26±8.341000 10 2.522.71±4.56 43.19±5.8429.44±5.44注*与空白对照组相比，P＜0.05；**与空白对照组相比，P＜0.01对四氧嘧啶引起的高血糖模型小鼠糖耐量影响结果见表6。应用例1样品与对照例1样品的底、中、高剂量组小鼠糖耐量的升高幅度及降低幅度无显著差异(P＞0.05)。
表6样品对四氧嘧啶引起的高血糖模型小鼠糖耐量的影响组别 剂量动物数血糖(mmol/L)(mg/kg.bw) (只) 0.5-0h 0.5-2h空白组 0 1013.17±7.4711.78±5.56应用例1样167 1018.66±12.8*16.44±10.0**333 1020.81±13.5**11.01±9.2410001020.89±8.939.36±9.46对照例1样167 1011.55±6.6513.54±3.71333 1018.85±9.8512.64±3.4010001020.47±8.7513.75±4.69上述调节血糖的实验研究表明，在铬浓度水平相同的条件下，本发明的氨基葡萄糖酸铬的调节血糖的能力优于吡啶酸铬。高剂量组还可降低小鼠0.5小时餐后血糖浓度的作用。
权利要求
1.氨基葡萄糖酸铬化合物，其特征是化学一般式表示的单核配位化合物为Mf[Cr(gls-N，O)a(glst-N，O)b(nglct-O，O)c(OH)k(OH2)m](A)d式(1)式(1)中，a，b，c取0-3的整数并a+b+c＝1-3，N表示氨基的氮原子；O在氨基葡萄糖(glucosamine，以下略为gls)中表示与氨基邻位(α位)或间位(β位)的羟基的氧原子，该羟基也可以是脱质子；O在氨基葡萄糖酸(glucosaminic acid，以下略为glst)中表示羧基脱质子的氧原子；O在硝基葡萄糖酸(nitrogluconic acid，以下略为nglct)中表示羧基的脱质子的和硝基的氧原子；k+m＝0-4的整数，f，d为保持化合物电荷平衡取整数值。M表示带正电荷的离子，A表示OH-，Cl-，NO3-，SO42-；或由化学一般式表示的单核配位化合物[Cr(glst-N，O，O)e]Rp式(2)式(2)中，e取1，2整数，e取1时，铬离子的另外三个配位点可以是水，氢氧根，氯离子；O为氨基葡萄糖酸(glst)中的羧基的脱质子的氧原子和氨基邻位或间位的羟基的氧原子；N为氨基的氮原子；R表示带负电荷的离子，p取值使化合物保持电荷平衡的整数；或由化学一般式表示的双核配位化合物Mf[Cr2(μ-OH)g(gls-N，O)h(glst-N，O)i(nglct-O，O)j] 式(3)式(3)中，，g，h，i，j取0-3的整数并g+i+j＝2-6，较好为4-6，g为1，2，(μ-OH)表示其中的氧原子同时连接两铬金属离子；N表示氨基的氮原子；O在氨基葡萄糖(gls)中表示与氨基邻位(α位)或间位(β位)的羟基的氧原子；O在氨基葡萄糖酸(glst)中表示羧基的氧原子；O在硝基葡萄糖酸(nglct)中表示羧基和硝基的氧原子；M为平衡电荷的阳离子如K，Na离子，取f使分子式保持电荷平衡。
2.氨基葡萄糖酸铬化合物的制备方法其特征是用氨基葡萄糖与铬酸盐进行反应而生成，获得氨基葡萄糖、氨基葡萄糖酸以及硝基葡萄糖酸配位的铬化合物，特别是式(1)、式(2)和式(3)定义的铬化合物为主要成分的生成物，该生成物可以经分离得到特别是式(1)、式(2)和式(3)定义的铬化合物。
3.氨基葡萄糖酸铬化合物的制备方法其特征是用氨基葡萄糖酸和氨基葡萄糖与三价铬化合物在溶液中反应得到氨基葡萄糖及氨基葡萄糖酸配位的铬化合物，特别是式(1)(c＝0)、式(2)和式(3)(i＝o)定义的铬化合物。
4.由权利要求1所述的氨基葡萄糖酸铬化合物，其特征是所获得的氨基葡萄糖、氨基葡萄糖酸及硝基葡萄糖酸的铬配合物中，氨基葡萄糖、氨基葡萄糖酸和硝基葡萄糖酸中的氨基(-NH2)和羧基(-COO-)羟基(-OH)和硝基(-NO2)与铬离子配位而成铬配合物；其中羟基是部分脱质子化的。
5.由权利要求1所述的氨基葡萄糖酸铬化合物，其特征是所述配合物中金属铬离子是单个或两个或两个以上，与一个或数个氨基葡萄糖酸的氨基和/或羟基和或羧基结合形成本发明的配合物；两个或两个以上时，铬与铬之间即可以通过架桥的氢氧根离子连接或通过羧基连接成双核或多核配合物。
6.由权利要求2所述的氨基葡萄糖酸铬化合物，其特征是氨基葡萄糖可以用氨基葡萄糖的盐例如氨基葡萄糖盐酸盐，硫酸盐、磷酸盐，并可取盐酸盐用碱中和后，在醇性溶剂中获得的去盐的氨基葡萄糖使用；高价的铬源可以使用铬酸钾、重铬酸钾溶液获得的高价铬化合物，其反应可以在水溶液或水性混合溶液中进行，反应溶剂使用水，甲醇或乙醇，其反应的pH条件可以取弱酸性到弱硷性，以调节氧化还原能力控制反应产物中主产物的比例。
7.由权利要求3所述的氨基葡萄糖酸铬化合物，其特征是氨基葡萄糖酸和六水三氯化铬，硝酸铬，硫酸铬；溶解在水中即可滴加入氨基葡萄糖酸溶液中反应；氨基葡萄糖酸与铬化合物的投料量比可以根据要合成的氨基葡萄糖酸铬中铬的含量要求进行调整。通常4∶1-3∶1，使用水，甲醇，乙醇溶剂加热到50-85度，60-75度更好；等紫红色产物生成完成反应后，适当浓缩或添加醇类使产物溶解度降低而分离；该产品通过重结晶或离子交换树脂等手段进行分离。
8.由权利要求6所述的氨基葡萄糖酸铬化合物，其特征是反应温度在室温-70度进行，较好的在25-35度；用减低反应产物溶解度的方法，使用过滤，也可使用离心分离或加压过滤，使分离过程加快，最后经用氨基葡萄糖酸铬化合物溶解性较小醇类或醇水混合溶剂洗涤、干燥，产物利用离子交换树脂进行分离。
9.由权利要求2或3所述的氨基葡萄糖酸铬化合物，其特征是氨基葡萄糖酸铬化合物是由氨基葡萄糖、氨基葡萄糖酸和硝基葡萄糖酸与铬离子配位形成的中性的或带电荷的配合物和作为对离子的阳离子形成的配合物，以红外光谱表征特征是CrC18H36N3O17Cr(gla-ox-H-1)2(gla-H-1)或CrC18H34N3O20Cr(gla-ox-H-1)2(gla-ox-NO2-H-3)红外特征光谱1524w；1489w1374wb；1343m；1160w；1088s；1037s；949ms；898w；839s；575w；416w；NaCr2C36H65N6O45Na[Cr2(μ-OH)(gla-ox-H-1)2(gla-ox-NO2-H-3)4]红外特征光谱1521w；1419w；1384msb；1050sb；807w；605ms；823s；558sh；414w；Na2Cr2C24H44N4O30Na2[Cr2(μ-OH)2(gla-ox-H-2)2(gla-ox-NO2-H-3)2]红外特征光谱1523w；1457wl 1384msbl 1064sbl 856wl 819sl 553bl 423w；[Cr(glst-N，O，O)2]Cl(CrC12H24N2O12Cl)红外特征光谱1636s；1495ms；1398ms；1343；1077s；1034s；881ms；574；413。
10.氨基葡萄糖酸铬配合物的应用其特征是氨基葡萄糖酸铬按含铬量每人每日30-200mcg/g标准配伍用补充微量生物活性元素，保健降糖。
全文摘要
氨基葡萄糖酸铬化合物，单核以下式表示M
文档编号C07H5/00GK1472217SQ0313153
公开日2004年2月4日 申请日期2003年5月23日 优先权日2003年5月23日
发明者白志平, 陈 光, 区升举, 段春迎, 邓西海 申请人:南京大学