一种虾青素脂肪酸酯及其制备方法和应用与流程

本发明涉及虾青素，具体涉及一种虾青素脂肪酸酯及其制备方法和应用。

背景技术：

1、虾青素(astaxanthin，asta)是一种类胡萝卜素，天然存在两种形式：游离虾青素(free astaxanthin，f-asta)和虾青素衍生物(astaxanthin ester，asta-e)。虾青素分子中的一个β-紫罗兰酮环和一个多不饱和共轭双键，其具有强抗氧化性，因此虾青素是一种出色的活性氧清除剂。同时，虾青素可以有效的抑制炎症因子产生，但由于其水溶性差，生物利用度低而降低其功能发挥。在食品加工和存储过程中，游离虾青素在光、热和氧气等环境下极不稳定，从而降低其外观和营养价值。

2、蛋白质酪氨酸磷酸酶1b(ptp1b)被认为是二型糖尿病的新靶点。ptp1b与胰岛素抵抗的发展密切相关。它是胰岛素作用的负调节剂，通过使活化的胰岛素受体的磷酸酪氨酸(ptyr)的特定残基去磷酸化，从而中断由激素介导的信号通路。在胰岛素靶器官中，脂肪组织通过增加或减少可在局部和全身水平发挥作用的各种脂肪因子和细胞因子对内分泌和代谢信号作出反应。ptp1b下调瘦素的信号，瘦素是一种控制食物摄入并增加能量消耗的脂肪因子，因此在全球肥胖和心血管疾病问题中具有核心重要性。ptp1b过表达与胰岛素抵抗密切相关，而ptp1b抑制可改善葡萄糖稳态、细胞对胰岛素和瘦素的敏感性以及对饮食诱导的肥胖的抵抗力，而不会引起低血糖或毒性作用。因此，ptp1b的抑制可以作为肥胖或二型糖尿病患者新的治疗选择。开发有效和安全的ptp1b抑制剂可能是未来几年发现二型糖尿病及其并发症的新治疗干预措施最有趣的挑战之一。

3、基于上述内容，提供一种具有抑制ptp1b蛋白的稳定性良好、水溶性较好的化合物，具有重大意义。

技术实现思路

1、基于上述内容，本发明提供一种新型虾青素脂肪酸酯的制备方法，并开发了虾青素脂肪酸酯对ptp1b蛋白抑制的新用途。通过虾青素和短、中、长链脂肪酸反应得到虾青素脂肪酸酯粗品、再经柱层析纯化、半制备纯化方法得到高纯度的虾青素脂肪酸酯。在此基础上，将得到的虾青素脂肪酸酯进行对ptp1b蛋白抑制实验，实验结果显示，本发明的虾青素脂肪酸酯具有较好的抑制率，活性较好，具有良好的应用前景。

2、本发明的技术方案之一，提供一种虾青素脂肪酸酯，所述的虾青素脂肪酸酯具有如下结构：

3、

4、其中，r1选自h或烃基；r2选自h或-c(＝o)-r3，所述r3为烃基。

5、在一些实施方式中，上述的虾青素脂肪酸酯，其中，r1选自h、甲基、乙基、正丙基、异丙基、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、正十三烷基、正十五烷基、α-十七碳三烯基、十七碳二烯基、十七碳一烯基、十九碳四烯基、十九碳五烯基和二十一碳六烯基中的至少一种。

6、在一些实施方式中，r3选自h、甲基、乙基、正丙基、异丙基、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、正十三烷基、正十五烷基、α-十七碳三烯基、十七碳二烯基、十七碳一烯基、十九碳四烯基、十九碳五烯基和二十一碳六烯基中的至少一种。

7、在一些实施例中，一种虾青素脂肪酸酯，所述的虾青素脂肪酸酯具有如下结构：

8、

9、

10、

11、

12、

13、

14、本发明是技术方案之二，上述虾青素脂肪酸酯的制备方法，包括以下步骤：

15、(1)合成：将虾青素和脂肪酸置于有机溶剂中混合，加入催化剂和脱水剂，于氮气氛围下反应，得到虾青素脂肪酸酯；

16、(2)柱层析纯化：将步骤(1)中得到的虾青素脂肪酸酯进行柱色谱分离纯化，分别得到单酯部分和双酯部分，然后对收集单酯部分和双酯部分分别进行合并，去除溶剂，分别得到纯化后的单酯部分和纯化后的双酯部分；

17、(3)半制备纯化：将步骤(2)中得到的纯化后的单酯部分和纯化后的双酯部分，分别采用半制备液相色谱法进行纯化制备，根据样品的出峰时间进行收集，得到高纯度的虾青素脂肪酸酯。

18、在一些实施例中，所述步骤(1)中：虾青素为化学合成虾青素或者天然来源的虾青素。

19、在一些实施例中，所述步骤(1)还包括在所述反应后进行后处理。

20、在一些实施例中，所述脂肪酸选自甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、正己酸、正庚酸、正辛酸、正壬酸、正癸酸、十一酸、十二酸、十四酸、十六酸、α-亚麻酸、亚油酸、油酸、二十碳四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的一种或多种。

21、在一些实施例中，所述催化剂选自dmap(4-二甲氨基吡啶)、dcc(n,n'-二环己基碳二亚胺)、三乙胺、吡啶、酰氯和三苯基磷中的一种或多种。

22、在一些实施例中，所述脱水剂选自1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺或其盐和二异丙基碳二亚胺或其盐中的一种或多种。

23、在一些实施例中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、二氧六烷、丙酮、乙腈、乙酸乙酯、正已烷和氯仿中的一种或多种。

24、在一些实施例中，所述虾青素与脂肪酸的投料摩尔比为1：3至1：10。在一些实施例中，所述虾青素与脂肪酸的投料摩尔比为1：5。

25、在一些实施例中，所述虾青素在有机溶剂中的浓度为1g/10ml至1g/100ml。在一些实施例中，所述虾青素在有机溶剂中的浓度为1g/40ml。

26、在一些实施例中，所述反应的反应温度为20℃-50℃。

27、在一些实施例中，所述反应的反应时间为1h-10h。

28、在一些实施例中，所述柱层析纯化中所述柱色谱为以硅胶为填料，以石油醚以及石油醚和丙酮的混合溶液为洗脱剂。

29、在一些实施例中，所述柱层析纯化中的填料为300-400目的硅胶。

30、在一些实施例中，所述柱层析纯化包括采用300-400目的硅胶为填料，用丙酮溶解步骤(1)中得到的虾青素脂肪酸酯并上样，再用加入100-200目的硅胶保护样品，用石油醚冲洗出未反应的游离脂肪酸，再用石油醚：丙酮(98:2,v/v)溶液冲洗样品，然后增加丙酮的比例为石油醚：丙酮(92:8,v/v)进行洗脱，至反应物洗脱完全。

31、在一些实施例中，所述后处理还包括依次进行的分液、萃取、酸洗、碱洗、盐酸盐洗涤和去除溶剂。

32、在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述洗脱剂为石油醚：丙酮(98:2,v/v)至石油醚：丙酮(92:8,v/v)。

33、在一些实施例中，所述步骤(2)中，洗脱完全后，可进一步采用所述展开剂进行纯化，所述展开剂为正己烷：丙酮(3:1,v/v)至正己烷：丙酮(5:1,v/v)。在一些实施例中，所述步骤(2)中，洗脱完全后，可进一步采用所述展开剂进行纯化，所述展开剂为正己烷：丙酮(4:1,v/v)。

34、在一些实施例中，所述硅胶分离纯化使用的硅胶为300-400目的硅胶。

35、在一些实施例中，所述步骤(3)半制备纯化中所述半制备液相色谱法采用等度洗脱程序进行洗脱。

36、在一些实施例中，所述等度洗脱程序的流速为15ml/min-30ml/min。

37、在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述半制备液相色谱法中的色谱条件为：c18柱(21.2×150mm，5μm)；流动相：甲醇水溶液，所述流动相中甲醇与h2o的体积比为100:0～90:10；流速：15ml/min-30ml/min；检测波长：470nm～480nm；进样量为0.5ml-5ml；运行时间：20min-90min；等度洗脱。

38、本发明的技术方案之三，上述虾青素脂肪酸酯或上述制备方法所得虾青素脂肪酸酯在制备用于预防或治疗代谢相关的疾病的药物或用于抑制ptp1b蛋白的药物中的新用途。

39、在一些实施例中，所述代谢疾病包括糖尿病等。

40、在一些实施方式中，尤其是在抑制ptp1b蛋白的新用途。

41、本发明的虾青素脂肪酸酯在对ptp1b蛋白抑制活性试验中，相对于阳性对照物，活性较好，具有良好的应用前景。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果：

43、本发明将虾青素与脂肪酸进行合成可制得虾青素脂肪酸酯化合物，相比较于虾青素，具有更好的稳定性，为扩展虾青素的应用范围、提高虾青素的生物利用度等提供基础。

44、本发明制备虾青素脂肪酸酯的方法，合成步骤简单，反应条件温和，产物收率高，纯度高，三废少，适用于工艺放大，合成和纯化方法具备优势。

45、本发明通过检测制得虾青素脂肪酸酯化合物对ptp1b蛋白抑制活性，可知本发明的虾青素脂肪酸酯相对于阴性对照物，活性较好，具有良好的应用前景。

46、术语说明

47、本发明中，pph3表示三苯基磷；edci表示1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺；dic表示二异丙基碳二亚胺；dmap表示4-二甲氨基吡啶；dcc表示n,n'-二环己基碳二亚胺。

48、术语“多种”表示两种或两种以上，例如2种、3种、4种或5种等。

49、术语"以上"、"以下"、"以内"等理解为包括本数，例如两种以上是指≥两种。

50、术语“任选”、“任选的”或“任选地”表示其后所描述的事件可以存在也可以不存在。

51、本文使用的术语“治疗”，除非另外表明，否则意指逆转、减轻该术语所适用的病症或疾患或这样的病症或疾患的一个或多个症状、抑制所述病症或疾患或其一个或多个症状的进展或防止所述病症或疾患或其一个或多个症状。如本文使用的术语“治疗”是指治疗行为，如“治疗”在上文刚定义的。

52、在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

53、本发明中的部分化学名称或基团对应的化学结构：

54、

55、