本发明涉及食品医疗化妆品领域，具体涉及一种吡啶席夫碱类菊糖衍生物的制备方法及应用，可用作抗氧化，应用于食品医药化妆品等领域。
背景技术：
菊糖(inulin)又称为菊粉。土木香粉，是一种线性直连多糖，由β-d-呋喃果糖和末端葡萄糖残基聚合而成，在自然界中分布广泛，主要来源于植物。菊糖本身具有良好的理化性质，具有控制血脂，降低血糖，促进肠道矿物质吸收，调节肠道微生物菌群，改善肠道健康，防止便秘，预防结肠癌和抑制肿瘤生长等生理功能，被广泛应用到食品、保健品、饲料、生物能源以及医药等诸多领域。作为一种天然的、安全的功能性食用多糖，菊糖的食用价值和保健功能越来越受到人们的关注。
多糖的抗氧化活性是评价其保健作用和药用价值的重要指标之一，然后目前具有抗衰老作用的保健品价格往往较高。菊糖，来源广泛，价格低廉，是一种具有良好生物相容性的天然多糖，然而其本身的抗氧化活性较低，基于活性叠加原理，通过席夫碱反应，将吡啶结构引入到菊糖分子中，通过化学改性提高菊糖的抗氧化活性，促进其在食品医疗化妆品等领域的应用。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种吡啶席夫碱类菊糖衍生物的制备方法及应用，先以菊糖为原料，制备出溴代菊糖衍生物，加入叠氮化钠制备出叠氮化菊糖衍生物，再将叠氮还原得到氨基聚糖衍生物，进一步与活泼羰基反应制得吡啶席夫碱类菊糖衍生物。
具体技术方案如下：
一种吡啶席夫碱类菊糖衍生物，所述吡啶席夫碱类菊糖衍生物结构式如下：
菊糖分子量在1万左右。
所述吡啶席夫碱类类菊糖衍生物可应用于食品医药化妆品等领域。
吡啶席夫碱类菊糖衍生物的制备方法，以菊糖为原料，利用n-溴代丁二酰亚胺，三苯基膦制备c-6溴代脱氧菊糖，进一步利用乙酸酐进行羟基的保护，制得疏水性c-6溴代脱氧菊糖衍生物，然后利用叠氮化钠，制备c-6叠氮脱氧菊糖，再利用三苯基磷，将叠氮基还原，制得两亲性c-6氨基脱氧菊糖，最后利用吡啶-2-甲醛，吡啶-3-甲醛，吡啶-4-甲醛进行席夫碱反应，分别制得2-吡啶席夫碱菊糖，3-吡啶席夫碱菊糖和4-吡啶席夫碱菊糖三种产物，包括如下步骤：
(1)c-6溴代脱氧菊糖的制备：取一定量的菊糖分散于n,n-二甲基甲酰胺中，加入一定量的n-溴代丁二酰亚胺，将所得溶液降温至0℃，取一定量的三苯基膦溶于n,n-二甲基甲酰胺中，用恒压漏斗将所得三苯基膦溶液缓慢滴加至反应液中，滴加完毕，氮气保护，冰水浴中反应30min，升温至80℃继续反应3h，反应结束倒入丙酮中，沉淀析出，抽滤，用丙酮洗涤多次后，样品冻干；
(2)疏水性c-6溴代脱氧菊糖的制备：取一定量上述c-6溴代脱氧菊糖溶于无水吡啶溶剂中，向反应液加入相应比例的乙酸酐，在氮气保护下，室温反应12h,冰水浴中沉淀，并进行抽滤，洗涤，样品冻干；
(3)c-6叠氮脱氧菊糖的制备：取一定量的上述疏水性c-6溴代脱氧菊糖溶于n,n-二甲基甲酰胺中，加入相应比例的叠氮化钠，氮气保护下，80℃搅拌反应4h，将反应液倒入冰水中，沉淀析出，抽滤，用冰水多次洗涤，样品冻干；
(4)c-6氨基脱氧菊糖的制备：取定量上述c-6叠氮脱氧菊糖溶于n,n-二甲基甲酰胺中，加入定量三苯基膦，60℃反应12h,然后加入乙醚乙醇的混合溶液进行沉淀，将沉淀进行抽滤，用无水乙醇多次洗涤，样品冻干；
(5)吡啶席夫碱类菊糖衍生物的制备：取定量上述c-6氨基脱氧菊糖溶于无水二甲基亚砜溶液中，分别加入定量的吡啶-2-甲醛，吡啶-3-甲醛，吡啶-4-甲醛于60℃反应12h，将反应液倒入乙醚中分层，取下层液加入丙酮，沉淀析出，抽滤，并用丙酮多次洗涤，样品冻干。
步骤(1)所述菊糖、n,n-二甲基甲酰胺、n-溴代丁二酰亚胺、三苯基膦用量为：每4.8g菊糖，50.0-100.0mln,n-二甲基甲酰胺，4.0-16.0gn-溴代丁二酰亚胺，15.0-23.6g三苯基膦。
步骤(2)所述c-6溴代脱氧菊糖、无水吡啶溶剂、乙酸酐用量为：每3.2gc-6溴代脱氧菊糖，20.0-40.0ml无水吡啶溶剂，5.0-11.2ml乙酸酐。
步骤(3)所述疏水性c-6溴代脱氧菊糖、n,n-二甲基甲酰胺、叠氮化钠用量为：每2.6g疏水性c-6溴代脱氧菊糖、50.0-100.0mln,n-二甲基甲酰胺、1.0-2.0g叠氮化钠。
步骤(4)所述c-6叠氮脱氧菊糖、n,n-二甲基甲酰胺、三苯基膦用量为：2.0gc-6叠氮脱氧菊糖，50.0-100.0mln,n-二甲基甲酰胺，5.4-7.9g三苯基膦。
步骤(5)所述c-6氨基脱氧菊糖、无水二甲基亚砜、吡啶-2-甲醛、吡啶-3-甲醛、吡啶-4-甲醛用量为：每2.4gc-6氨基脱氧菊糖，20.0-50.0ml无水二甲基亚砜，1.0-2.8ml吡啶-2-甲醛，1.0-2.8ml吡啶-3-甲醛，1.0-2.8ml吡啶-4-甲醛。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
吡啶作为一种重要的溶剂和试剂，广泛应用于农药、金属离子吸收、传感器和生物医学等领域，而席夫碱类化合物在医学、催化、分析化学、腐蚀以及光致变色等方面有重要应用。菊糖作为一种天然多糖，在食品添加剂化妆品中有良好的应用。在本发明中基于活性叠加原理，通过化学分子修饰，将吡啶、席夫碱两种活性基团引入到菊糖分子中，并探究了吡啶不同取代位置对抗氧化活性的影响。
附图说明
图1为菊糖的红外光谱图；
图2为本发明实施例4制备的c-6溴代脱氧菊糖的红外光谱图；
图3为本发明实施例4制备的疏水性c-6溴代脱氧菊糖的红外光谱图；
图4为本发明实施例4制备的c-6叠氮脱氧菊糖的红外光谱图；
图5为本发明实施例4制备的c-6氨基脱氧菊糖的红外光谱图；
图6为本发明实施例4制备的2-吡啶席夫碱菊糖的红外光谱图；
图7为本发明实施例4制备的3-吡啶席夫碱菊糖的红外光谱图；
图8为本发明实施例4制备的4-吡啶席夫碱菊糖的红外光谱图；
图9为本发明实施例4的清除羟基自由基的能力，2psl为2-吡啶席夫碱菊糖，3psl为3-吡啶席夫碱菊糖，4psl为4-吡啶席夫碱菊糖；
图10为本发明实施例4的清除超氧阴离子自由基的能力，2psl为2-吡啶席夫碱菊糖，3psl为3-吡啶席夫碱菊糖，4psl为4-吡啶席夫碱菊糖；
图11为本发明实施例4的清除dpph自由基的能力，2psl为2-吡啶席夫碱菊糖，3psl为3-吡啶席夫碱菊糖，4psl为4-吡啶席夫碱菊糖。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受附图和实施例所限。
实施例1：
(1)c-6溴代脱氧菊糖的制备：取4.8g的菊糖分散于50.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入4.0gn-溴代丁二酰亚胺，将所得溶液降温至0℃,取15.0g三苯基膦溶于10.0mln,n-二甲基甲酰胺中，用恒压漏斗将所得三苯基膦溶液缓慢滴加至反应液中，滴加完毕，氮气保护，冰水浴中反应10min，升温至80℃继续反应1h,反应结束倒入丙酮中，沉淀析出，抽滤，用丙酮洗涤多次后，样品冻干。
(2)疏水性c-6溴代脱氧菊糖的制备：取3.2g上述c-6溴代脱氧菊糖溶于20.0ml无水吡啶溶剂中，向反应液加入5.0ml乙酸酐，在氮气保护下，室温反应8h，冰水浴中沉淀，并进行抽滤，洗涤，样品冻干。
(3)c-6叠氮脱氧菊糖的制备：取2.6g上述疏水性c-6溴代脱氧菊糖溶于50.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入1.0g叠氮化钠，氮气保护下，80℃搅拌反应2h,将反应液倒入冰水中，沉淀析出，抽滤，用冰水多次洗涤，样品冻干。
(4)c-6氨基脱氧菊糖的制备：取2.0g上述c-6叠氮脱氧菊糖溶于50.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入5.4g三苯基膦，60℃反应6h,然后加入乙醚乙醇的混合溶液进行沉淀，将沉淀进行抽滤，用无水乙醇多次洗涤，样品冻干。
(5)吡啶席夫碱类菊糖衍生物的制备：取2.4g上述c-6氨基脱氧菊糖溶于20.0ml无水二甲基亚砜溶液中，分别加入1.0ml吡啶-2-甲醛，1.0ml吡啶-3-甲醛，1.0ml吡啶-4-甲醛于60℃反应8h，将反应液倒入乙醚中分层，取下层液加入丙酮，沉淀析出，抽滤，并用丙酮多次洗涤，样品冻干。
实施例2：
(1)c-6溴代脱氧菊糖的制备：取4.8g的菊糖分散于60.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入6.0gn-溴代丁二酰亚胺，将所得溶液降温至0℃，取17.0g三苯基膦溶于10.0mln,n-二甲基甲酰胺中，用恒压漏斗将所得三苯基膦溶液缓慢滴加至反应液中，滴加完毕，氮气保护，冰水浴中反应20min,升温至80℃继续反应2h,反应结束倒入丙酮中，沉淀析出，抽滤，用丙酮洗涤多次后，样品冻干。
(2)疏水性c-6溴代脱氧菊糖的制备：取3.2g上述c-6溴代脱氧菊糖溶于20.0ml无水吡啶溶剂中，向反应液加入7.0ml乙酸酐，在氮气保护下，室温反应10h,冰水浴中沉淀，并进行抽滤，洗涤，样品冻干。
(3)c-6叠氮脱氧菊糖的制备：取2.6g上述疏水性c-6溴代脱氧菊糖溶于60.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入1.5g叠氮化钠，氮气保护下，80℃搅拌反应3h,将反应液倒入冰水中，沉淀析出，抽滤，用冰水多次洗涤，样品冻干。
(4)c-6氨基脱氧菊糖的制备：取2.0g上述c-6叠氮脱氧菊糖溶于60.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入6.0g三苯基膦，60℃反应7h,然后加入乙醚乙醇的混合溶液进行沉淀，将沉淀进行抽滤，用无水乙醇多次洗涤，样品冻干。
(5)吡啶席夫碱类菊糖衍生物的制备：取2.4g上述c-6氨基脱氧菊糖溶于30.0ml无水二甲基亚砜溶液中，分别加入1.5ml吡啶-2-甲醛，1.5ml吡啶-3-甲醛，1.5ml吡啶-4-甲醛于60℃反应8h，将反应液倒入乙醚中分层，取下层液加入丙酮，沉淀析出，抽滤，并用丙酮多次洗涤，样品冻干。
实施例3：
(1)c-6溴代脱氧菊糖的制备：取4.8g的菊糖分散于70.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入9.0gn-溴代丁二酰亚胺，将所得溶液降温至0℃，取19.0g三苯基膦溶于20.0mln,n-二甲基甲酰胺中，用恒压漏斗将所得三苯基膦溶液缓慢滴加至反应液中，滴加完毕，氮气保护，冰水浴中反应30min，升温至80℃继续反应3h,反应结束倒入丙酮中，沉淀析出，抽滤，用丙酮洗涤多次后，样品冻干。
(2)疏水性c-6溴代脱氧菊糖的制备：取3.2g上述c-6溴代脱氧菊糖溶于30.0ml无水吡啶溶剂中，向反应液加入8.0ml乙酸酐，在氮气保护下，室温反应12h,冰水浴中沉淀，并进行抽滤，洗涤，样品冻干。
(3)c-6叠氮脱氧菊糖的制备：取2.6g上述疏水性c-6溴代脱氧菊糖溶于70.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入2.0g叠氮化钠，氮气保护下，80℃搅拌反应4h,将反应液倒入冰水中，沉淀析出，抽滤，用冰水多次洗涤，样品冻干。
(4)c-6氨基脱氧菊糖的制备：取2.0g上述c-6叠氮脱氧菊糖溶于80.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入6.5g三苯基膦，60℃反应7h，然后加入乙醚乙醇的混合溶液进行沉淀，将沉淀进行抽滤，用无水乙醇多次洗涤，样品冻干。
(5)吡啶席夫碱类菊糖衍生物的制备：取2.4g上述c-6氨基脱氧菊糖溶于40.0ml无水二甲基亚砜溶液中，分别加入2.0ml吡啶-2-甲醛，2.0ml吡啶-3-甲醛，2.0ml吡啶-4-甲醛于60℃反应8h，将反应液倒入乙醚中分层，取下层液加入丙酮，沉淀析出，抽滤，并用丙酮多次洗涤，样品冻干。
实施例4：
(1)c-6溴代脱氧菊糖的制备：取4.8g的菊糖分散于100.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入16.0gn-溴代丁二酰亚胺，将所得溶液降温至0℃，取23.6g三苯基膦溶于20.0mln,n-二甲基甲酰胺中，用恒压漏斗将所得三苯基膦溶液缓慢滴加至反应液中，滴加完毕，氮气保护，冰水浴中反应30min，升温至80℃继续反应3h,反应结束倒入丙酮中，沉淀析出，抽滤，用丙酮洗涤多次后，样品冻干。
(2)疏水性c-6溴代脱氧菊糖的制备：取3.2g上述c-6溴代脱氧菊糖溶于40.0ml无水吡啶溶剂中，向反应液加入11.2ml乙酸酐，在氮气保护下，室温反应14h,冰水浴中沉淀，并进行抽滤，洗涤，样品冻干。
(3)c-6叠氮脱氧菊糖的制备：取2.6g上述疏水性c-6溴代脱氧菊糖溶于100.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入2.0g叠氮化钠，氮气保护下，80℃搅拌反应6h，将反应液倒入冰水中，沉淀析出，抽滤，用冰水多次洗涤，样品冻干。
(4)c-6氨基脱氧菊糖的制备：取2.0g上述c-6叠氮脱氧菊糖溶于100.0mln,n-二甲基甲酰胺中，加入7.9g三苯基膦，60℃反应8h,然后加入乙醚乙醇的混合溶液进行沉淀，将沉淀进行抽滤，用无水乙醇多次洗涤，样品冻干。
(5)吡啶席夫碱类菊糖衍生物的制备：取2.4g上述c-6氨基脱氧菊糖溶于50.0ml无水二甲基亚砜溶液中，分别加入2.8ml吡啶-2-甲醛，2.8ml吡啶-3-甲醛，2.8ml吡啶-4-甲醛于60℃反应12h，将反应液倒入乙醚中分层，取下层液加入丙酮，沉淀析出，抽滤，并用丙酮多次洗涤，样品冻干。
图1为菊糖的红外光谱图，图2为本发明实施例4制备的c-6溴代脱氧菊糖的红外光谱图，从图2可知690cm-1处峰为c-br的吸收峰，证明c-6溴代脱氧菊糖合成成功。
图3为本发明实施例4制备的疏水性c-6溴代脱氧菊糖的红外光谱图；从图3可知与图2相比，1735cm-1处为羰基的吸收峰，证明乙酰基保护疏水性c-6溴代脱氧菊糖合成成功。
图4为本发明实施例4制备的c-6叠氮脱氧菊糖的红外光谱图；从图4可知与图3相比，2107cm-1处为叠氮的吸收峰，证明c-6叠氮脱氧菊糖合成成功。
图5为本发明实施例4制备的c-6氨基脱氧菊糖的红外光谱图，2107cm-1处吸收峰消失，证明c-6氨基脱氧菊糖合成成功。
图6为本发明实施例4制备的2-吡啶席夫碱菊糖的红外光谱图，1538，668cm-1处吸收峰位吡啶环的吸收峰，证明2-吡啶席夫碱菊糖合成成功。
图7为本发明实施例4制备的3-吡啶席夫碱菊糖的红外光谱图，1612，1538cm-1处吸收峰位吡啶环的吸收峰，证明3-吡啶席夫碱菊糖合成成功。
图8为本发明实施例4制备的4-吡啶席夫碱菊糖的红外光谱图，1600，1547,668cm-1处吸收峰位吡啶环的吸收峰，证明4-吡啶席夫碱菊糖合成成功。
抗氧化能力的测试：分别测定vc(阳性对照)，菊糖，2-吡啶席夫碱菊糖(2psl)，3-吡啶席夫碱菊糖(3psl)和4-吡啶席夫碱菊糖(4psl)的清除羟基自由基，清除超氧阴离子自由基，清除dpph自由基的抗氧化能力。图9为实施例4的清除羟基自由基的能力，图10为实施例4的清除超氧阴离子自由基的能力，图11为实施例4的清除dpph自由基的能力，如图所示，本发明所合成的吡啶席夫碱类菊糖衍生物明显提高了菊糖的抗氧化活性。在清除羟基自由基的活性测试中，在1.6mg/ml样品浓度时，菊糖有20％的清除能力，三种吡啶席夫碱类菊糖衍生物清除能力均高于54％，特别是3-吡啶席夫碱菊糖衍生物，清除能力为64％。在清除超氧阴离子自由基时，菊糖几乎对超氧阴离子没有清除能力，在1.6mg/ml样品浓度时，3-吡啶席夫碱菊糖衍生物的清除能力提高到50％。同时，在清除dpph自由基的过程中，在1.6mg/ml样品浓度时，3-吡啶席夫碱菊糖衍生物的清除能力高达97％。综上所述，吡啶席夫碱类菊糖明显提高了菊糖的抗氧化活性，可进一步应用到食品医疗化妆品等领域。