本发明涉及精细化学品领域，具体涉及一种制备烷基麦芽糖苷的方法。
技术背景
烷基糖苷以碳水化合物和天然脂肪醇为原料制成(acscatalysis,2017,7(4),2990-2997)，作为一种环境友好的绿色表面活性剂，具有高表面活性(environ.sci.pollut.res.,2016,23,8286-8293)、良好的生态安全、相溶性(日用化学品科学，2016，39(4)：25-29)、可降解性(印染助剂，2016，33(8)：13-16)，发泡性强，无毒、无刺激，热稳定性良好等优点，被广泛应用于高效油污清洗剂、洗涤剂、化妆品、食品加工、农业医药、石油化工(现代化工，2019，39(4)：45-48)等行业，应用价值凸显。上海发凯化工有限公司等有关生产单位利用烷基糖苷原料可再生、温和、可降解性好等优点，将烷基糖苷应用于化妆品及洗涤剂配方中。
随着研究的展开，在已有烷基糖苷研发的基础上，有必要进一步设计和合成异头纯的烷基糖苷，开发其应用价值(j.org.chem.,2019,84(17),10606-10614)。已有研究表明，异头纯的1,2-反式的烷基麦芽糖苷性能优越(anal.chem.,2019,91(20),13071-13079)，具有潜在的应用价值(李泉等.脂肽的自组装特性及其与十二烷基麦芽糖苷的复配研究，化学与生物工程，2017，34(10)：16-19)。因此，进一步研发其合成工艺十分必要。
天然来源的淀粉可通过控制性水解获得廉价的大宗产品麦芽糖，以其水溶性好、耐热、低粘度等特点广泛应用于糕点、药物等中。同时，其也可用于制备富有实际价值的诸如糖苷类下游产品(j.am.chem.soc.,2019,141(50),19677-19687)。但是，随着人们的环保意识的增强，人们迫切要求降低有毒有害物质的使用量、减轻生产成本的压力(carbohydrateresearch，2010，345，2438-2449；langmuir,2000,16(19),7359-7367；cn105622681a，2016年；j.labelcompd.radiopharm2014,57,737-743)、加之已有工艺有所欠缺等问题(cn103265586a，2013年)，有必要对其制备方法进一步探索，优化反应条件，为工业化应用奠定基础和提供技术指导。
技术实现要素：
本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷，采用简短的合成路线，制备1,2-反式的异头纯的烷基-β-d-麦芽糖苷。其特征在于合成路线简短、原料低价易得、操作简便、绿色环保；同时，所获得的烷基-β-d-麦芽糖苷含有多个亲水的羟基、亲水性和水溶性好、表面活性强、具有良好的应用价值。
本发明所制备的糖苷为1,2-反式的异头纯的烷基-β-d-麦芽糖苷，其结构如式(i)所示：
式(i)中，烃基(r)为甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十四烷基、正十五烷基和正十六烷基中的任意一种；糖基为麦芽糖基。
本发明采用化学合成方法，以麦芽糖为原料，通过酰化保护、与脂肪醇缩合以及脱酰基保护，获得1,2-反式的烷基-β-d-麦芽糖苷，相应的反应式如下所示：
本发明所提供烷基-β-d-麦芽糖苷的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)在催化剂存在下，麦芽糖与保护剂发生酰化反应，得到酰基保护的d-麦芽糖(八-o-乙酰基-d-麦芽糖)；所使用的保护剂包括乙酸酐、丙酸酐、苯甲酸酐、乙酰氯、丙酰氯、苯甲酰氯中的至少一种；所使用的酰基保护剂为酰氯时相应的催化剂为吡啶、三乙胺中的任意一种；所使用的酰基保护剂为酸酐时相应的催化剂为该酸酐相应的无水钠盐，优选所述保护剂为乙酸酐，相应优选的催化剂为无水乙酸钠；采用乙酸酐作为酰化试剂时控温在80-140℃，优选90-130℃，更优选110-120℃；所述麦芽糖：保护剂：催化剂的摩尔比为1:8-20:0.3-1.2，优选1:10-18:0.5-1.2，更优选1:10-17:0.5-1.1。
(2)在催化剂存在下，将步骤(1)得到的酰基保护的d-麦芽糖与脂肪醇发生缩合反应，得到烷基-2,3,6,2’3’4’6’-七-o-酰基-β-d-麦芽糖苷；在该步骤中，所述的脂肪醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、正十一醇、正十二醇、正十三醇、正十四醇、正十五醇和正十六醇中的任意一种；所述缩合反应的催化剂可以包括三氟化硼乙醚(bf3·et2o)、三氟甲基磺酸三甲基硅酯(tmsotf)、四氯化锡中的至少一种，优选为三氟化硼乙醚；所用溶剂为分子筛干燥的二氯甲烷；采用三氟化硼乙醚作催化剂时控温为-10℃-40℃，优选为-10℃-10℃时加入催化剂，然后常温反应6h；所述酰基保护的麦芽糖：脂肪醇：催化剂的摩尔比为1：1-6：1-6，优选为1：1-3：3-5，更优选1：1.3-2：3.5-4.5。
(3)在催化剂存在下，将步骤(2)得到的烷基-2,3,6,2’3’4’6’-七-o-酰基-β-d-麦芽糖苷进行脱酰基保护，得到烷基-β-d-麦芽糖苷；其中所使用的脱酰基催化剂为氨、三乙胺、甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸钠和碳酸钾中的至少一种，优选为氨和甲醇钠中的至少一种，更优选为甲醇钠；所选溶剂为无水甲醇；采用甲醇钠作催化剂时控温为-5℃-45℃，优选为5℃-38℃，更优选为常温；溶液ph＝8-14，优选为ph＝8.5-12，更优选为ph＝9-10.5。
对于步骤(2)，采用洗涤、干燥、过滤、浓缩、柱层析分离和结晶等一系列后处理过程，得到烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-酰基-β-d-麦芽糖苷。
对于步骤(3)，采用酸性物质为中和剂中和达到反应终点的反应混合物，所述中和剂为阳离子交换树脂、乙酸、盐酸、磷酸和对甲苯磺酸中的至少一种，优选为阳离子交换树脂、乙酸中的至少一种，更优选为乙酸；采用浓缩和柱层析分离等一系列后处理过程，得到烷基-β-d-麦芽糖苷。
在本发明中，所述反应均在搅拌条件下实施，本发明对于搅拌速度并无限制；同时，对本发明所述方法中的各个反应时间没有特别的限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，通过tlc点板等手段检测反应进行的程度，当通过检测发现原料的转化不再发生变化，以及生成所需的中间体和产物斑点的大小不再增加时，即断定为反应终点。
本发明的优势在于，合成路线较短、工艺简单，生产成本低，原料可再生、廉价易得，反应条件温和，容易操作，绿色环保。
具体实施方式
在没有特别说明的情况下，以下制备例和实施例中所使用的各种试剂均来自市售。
以下将通过制备例和实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
制备例：八-o-乙酰基-d-麦芽糖的合成
向三颈圆底烧瓶中加入30.00g无水麦芽糖和132.55ml乙酸酐，搅拌下加热到90℃-100℃，分批加入7.19g无水乙酸钠，加热升温至120℃-130℃，保温回流反应，直至tlc(v石油醚：v乙酸乙酯＝1：1)检测反应完全(6h)。趁热将反应液迅速倒入碎冰水中，搅拌12h，水洗，抽滤，滤渣干燥，得到八-o-乙酰基-d-麦芽糖白色固体，产率83.9％。该产品直接用于后续实施例中的反应。
实施例
实施例1：正辛基-β-d-麦芽糖苷的合成
(1)在圆底烧瓶中，加入制备例所制备的5.00g八-o-乙酰基-d-麦芽糖和1.74ml正辛醇，并加入25ml分子筛干燥的二氯甲烷，冰水浴下搅拌溶解，低温下加入3.72ml三氟化硼乙醚，反应半小时后移除冰水浴，常温反应6h，tlc(v石油醚：v乙酸乙酯＝1：1)检测至反应完全。混合液依次用饱和碳酸氢钠水溶液中和，盐水洗涤，采用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，采用柱层析(v石油醚：v乙酸乙酯＝3：1)分离，得到正辛基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷，产率43.6％。直接用于下一步反应。
(2)向圆底烧瓶中加入上述所制备的2.00g正辛基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷和50ml无水甲醇，搅拌溶解，滴加质量分数为15％的甲醇钠/甲醇溶液，调节溶液ph值为10左右，搅拌反应4h，tlc(v乙酸乙酯：v甲醇＝3：1)检测至反应完全。用乙酸调节反应液的ph为7，浓缩，采用柱层析(v乙酸乙酯：v甲醇＝13：1)分离，得到正辛基-β-d-麦芽糖苷，产率86.9％。
实施例2：正癸基-β-d-麦芽糖苷的合成
(1)在圆底烧瓶中，加入制备例所制备的5.00g八-o-乙酰基-d-麦芽糖和2.11ml正癸醇，并加入25ml分子筛干燥的二氯甲烷，冰水浴下搅拌溶解，低温下加入3.72ml三氟化硼乙醚，反应半小时后移除冰水浴，常温反应6h，tlc(v石油醚：v乙酸乙酯＝1：1)检测至反应完全。混合液依次用饱和碳酸氢钠水溶液中和，盐水洗涤，采用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，采用柱层析(v石油醚：v乙酸乙酯＝3：1)分离，得到正癸基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷，产率41.3％。直接用于下一步反应。
(2)向圆底烧瓶中加入上述所制备的2.00g正癸基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷和50ml无水甲醇，搅拌溶解，滴加质量分数为15％的甲醇钠/甲醇溶液，调节溶液ph值为10左右，搅拌反应4h，tlc(v乙酸乙酯：v甲醇＝3：1)检测至反应完全。用乙酸调节反应液的ph为7，浓缩，采用柱层析(v乙酸乙酯：v甲醇＝13：1)分离，得到正癸基-β-d-麦芽糖苷，产率85.3％。
实施例3：正十二烷基-β-d-麦芽糖苷的合成
(1)在圆底烧瓶中，加入制备例所制备的5.00g八-o-乙酰基-d-麦芽糖和2.06g正十二醇，并加入25ml分子筛干燥的二氯甲烷，冰水浴下搅拌溶解，低温下加入3.72ml三氟化硼乙醚，反应半小时后移除冰水浴，常温反应6h，tlc(v石油醚：v乙酸乙酯＝1：1)检测至反应完全。混合液依次用饱和碳酸氢钠水溶液中和，盐水洗涤，采用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，采用柱层析(v石油醚：v乙酸乙酯＝3：1)分离，得到正十二烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷，产率46.8％。
(2)向圆底烧瓶中加入上述所制备的2.00g正十二烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷和50ml无水甲醇，搅拌溶解，滴加质量分数为15％的甲醇钠/甲醇溶液，调节溶液ph值为10左右，搅拌反应4h，tlc(v乙酸乙酯：v甲醇＝3：1)检测至反应完全。用乙酸调节反应液的ph为7，浓缩，采用柱层析(v乙酸乙酯：v甲醇＝13：1)分离，得到正十二烷基基-β-d-麦芽糖苷，产率88.7％。
实施例4：正十四烷基-β-d-麦芽糖苷的合成
(1)在圆底烧瓶中，加入制备例所制备的5.00g八-o-乙酰基-d-麦芽糖和2.37g正十四醇，并加入25ml分子筛干燥的二氯甲烷，冰水浴下搅拌溶解，低温下加入3.72ml三氟化硼乙醚，反应半小时后移除冰水浴，反应6h，tlc(v石油醚：v乙酸乙酯＝1：1)检测至反应完全。混合液依次用饱和碳酸氢钠水溶液中和，盐水洗涤，采用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，采用柱层析(v石油醚：v乙酸乙酯＝3：1)分离，得到正十四烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷，产率40.7％。直接用于下一步反应。
(2)向圆底烧瓶中加入上述所制备的2.00g正十四烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷和50ml无水甲醇，搅拌溶解，滴加质量分数为15％的甲醇钠/甲醇溶液，调节溶液ph值为10左右，搅拌反应4h，tlc(v乙酸乙酯：v甲醇＝3：1)检测至反应完全。用乙酸调节反应液的ph为7，浓缩，采用柱层析(v乙酸乙酯：v甲醇＝13：1)分离，得到正十四烷基-β-d-麦芽糖苷，产率86.9％。
实施例5：正十二烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷的合成
(一)在实施例3八-o-乙酰基-d-麦芽糖：脂肪醇：催化剂的摩尔比为1：1.5：4的基础上，八-o-乙酰基-d-麦芽糖和正十二醇的投料量和投料比不变，考察催化剂的投料量的变化对合成正十二烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷的产率的影响。
(1)八-o-乙酰基-d-麦芽糖：脂肪醇：催化剂的摩尔比为1：1.5：3
在圆底烧瓶中，加入制备例所制备的5.00g八-o-乙酰基-d-麦芽糖和2.06g正十二醇，并加入25ml分子筛干燥的二氯甲烷，冰水浴下搅拌溶解，低温下加入2.79ml三氟化硼乙醚，反应半小时后移除冰水浴，常温反应6h，tlc(v石油醚：v乙酸乙酯＝1：1)检测至反应完全。混合液依次用饱和碳酸氢钠水溶液中和，盐水洗涤，采用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，采用柱层析(v石油醚：v乙酸乙酯＝3：1)分离，得到正十二烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷，产率44.3％。
(2)八-o-乙酰基-d-麦芽糖：脂肪醇：催化剂的摩尔比为1：1.5：5
在圆底烧瓶中，加入制备例所制备的5.00g八-o-乙酰基-d-麦芽糖和2.06g正十二醇，并加入25ml分子筛干燥的二氯甲烷，冰水浴下搅拌溶解，低温下加入4.65ml三氟化硼乙醚，反应半小时后移除冰水浴，常温反应6h，tlc(v石油醚：v乙酸乙酯＝1：1)检测至反应完全。混合液依次用饱和碳酸氢钠水溶液中和，盐水洗涤，采用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，采用柱层析(v石油醚：v乙酸乙酯＝3：1)分离，得到正十二烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷，产率45.2％。
(3)八-o-乙酰基-d-麦芽糖：脂肪醇：催化剂的摩尔比为1：1.5：6
在圆底烧瓶中，加入制备例所制备的5.00g八-o-乙酰基-d-麦芽糖和2.06g正十二醇，并加入25ml分子筛干燥的二氯甲烷，冰水浴下搅拌溶解，低温下加入5.58ml三氟化硼乙醚，反应半小时后移除冰水浴，常温反应6h，tlc(v石油醚：v乙酸乙酯＝1：1)检测至反应完全。混合液依次用饱和碳酸氢钠水溶液中和，盐水洗涤，采用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，采用柱层析(v石油醚：v乙酸乙酯＝3：1)分离，得到正十二烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷，产率44.9％。
(二)在实施例3八-o-乙酰基-d-麦芽糖：脂肪醇：催化剂的摩尔比为1：1.5：4的基础上，八-o-乙酰基-d-麦芽糖、正十二醇和三氟化硼乙醚的投入比不变，考察八-o-乙酰基-d-麦芽糖的投入量的变化对合成正十二烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷的产率的影响。
(1)在圆底烧瓶中，加入制备例所制备的2.00g八-o-乙酰基-d-麦芽糖和0.83g正十二醇，并加入13ml分子筛干燥的二氯甲烷，冰水浴下搅拌溶解，低温下加入1.49ml三氟化硼乙醚，反应半小时后移除冰水浴，常温反应6h，tlc(v石油醚：v乙酸乙酯＝1：1)检测至反应完全。混合液依次用饱和碳酸氢钠水溶液中和，盐水洗涤，采用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，采用柱层析(v石油醚：v乙酸乙酯＝3：1)分离，得到正十二烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷，产率46.8％。
(2)在圆底烧瓶中，加入制备例所制备的10.00g八-o-乙酰基-d-麦芽糖和4.12g正十二醇，并加入30ml分子筛干燥的二氯甲烷，冰水浴下搅拌溶解，低温下加入7.44ml三氟化硼乙醚，反应半小时后移除冰水浴，常温反应6h，tlc(v石油醚：v乙酸乙酯＝1：1)检测至反应完全。混合液依次用饱和碳酸氢钠水溶液中和，盐水洗涤，采用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩，采用柱层析(v石油醚：v乙酸乙酯＝3：1)分离，得到正十二烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷，产率46.3％。
上述各实施例分别给出了反应条件和相应的产率。鉴于通过该法所获得的烷基糖苷为1,2-反式的一系列烷基-β-d-麦芽糖苷，具有亲水的糖基头部和憎水的烷基链，作为环境友好的糖基中性表面活性剂具有良好的潜在市场。
值得注意的是，本发明所使用的溶剂二氯甲烷的量视情况而定，只要能使相关原料充分溶解即可。
本发明原料易得、成本低廉，合成路线简短、工艺简单，反应条件温和，绿色环保；同时，采用本发明制备烷基-β-d-麦芽糖苷时，各种烷基-2,3,6,2’,3’,4’,6’-七-o-乙酰基-β-d-麦芽糖苷的缩合产率均达到40％以上，通过脱酰基保护反应所得到的烷基-β-d-麦芽糖苷的产率均能达到85％以上。
以上详细描述了本发明的实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。