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