专利名称：羧甲基茯苓聚糖的合成方法
技术领域：
本发明属于天然高分子多糖类领域，是关于将茯苓聚(多)糖(Pachyman or pachymaran)进行化学修饰合成水溶性羧甲基茯苓聚(多)糖[Carboxymethylpachymaran or Carboxymethylpachyman；CMP]的合成方法。
文献报道[Brit，1,313,373(1973)；Nature，225943(1970)；中草药，16(4)40(1985)]茯苓多糖，羧甲基茯苓多糖具有显著地抗肿瘤活性，对艾氏腹水癌，S180肉瘤有明显地抑制作用，可作为优良的细胞药物响应免疫促进剂。近年来有人将不具有抗肿瘤活性的茯苓聚糖经羧甲基化合成羧甲基茯苓聚糖(CMP)，也呈现出良好的抗肿瘤活性[Chem. pharm. Bull；36(3)1016(1988)天然产物研究与开发，(2)429(1990)；Chinese Chmical Letters 3(1)1(1992)]。
CMP的合成方法目前国内外一般都采用传统的异丙醇一水为介质一步加碱投料法[Brit，1,509,587(1978)；Natare，233486(1971)](溶媒法)或者采用不振荡半合成，流水透析法[福建医药杂志，445(1981)](水媒法)。无论是溶媒法还是水媒法合成CMP，在其取代度(D·S)≥0.9时，醚化剂ClCH2COOH的利用率都较低(15～40％)，而且产品的后处理及纯化需大量的乙醚、甲醇、丙酮、醋酸、乙醇等试剂，若进行工业化开放，工业废水排放量大，给环境造成一定的污染。
医学上CMP作为抗肿瘤辅剂已应用于临床，CMP同羧甲基纤维素(CMC)一样具有水溶性和增稠性，还可作为食品添加剂配制成茯苓系列保健食品如茯苓冰淇淋，茯苓奶油蛋糕、茯苓果酱等；并可同固体饮料如豆浆晶、菊花晶、麦乳晶、果汁晶配伍制成茯苓系列饮料[食品科技，416(1997)]。但由于CMP的生产成本高，售价较贵，作为食品添加剂难以开发，作为抗肿瘤辅剂用量较少，致使CMP的应用开发困难。因此降低CMP的生产成本，提高醚化剂ClCH2COOH的利用率，简化产品的纯化过程，减轻环境污染，则为本发明之目的。
鉴于乙醇无毒、且价格便宜，茯苓聚糖为无定形多糖类，分子链段呈无规排序，无结晶区，因而可用乙醇替代价格较贵的异丙醇。茯苓聚糖的羧甲基化反应中一个克分子的ClCH2COOH与茯苓聚糖的重复结构单元上的一个OH结合生成CMP要消耗2克分子NaOH；醚化时，NaOH与ClCH2CCOH反应先生成瞬间体，该瞬间体既能与茯苓聚糖钠盐反应生成主产物CMP，
因此，当反应体系中NaOH用量一次性加入时，体系内碱性过强(pH＞12)，这种副反应更容易发生。为了提高醚化剂ClCH2COOH的利用率，本发明采用二步加入NaOH投料法合成CMP，即先用部分NaOH碱化茯苓聚糖生成[C6H7O2(OH)2(O-Na+)]n(1)，然后再用部分NaOH同ClCH2COOH反应生成ClCH2COO-Na+(II)，醚化过程中，I同II发生SN2亲核取代反应生成CMP，整个反应过程中体系的pH值控制在≤10，最大限度的控制了副反应的发生，使醚化剂ClCH2COOH的利用率提高到75～80％，再加上用乙醇取代异丙醇作介质，可使CMP的生产成本大幅度地降低。在CMP的后处理及纯化过程中，本发明用36％HCl替代价格相应较贵的HAC中和过量的NaOH，用95％的工业乙醇取代有毒的甲醇及乙醚、丙酮等作CMP的纯化剂，一方面减轻了工业污染，另一方面使CMP的成本进一步降低，并且CMP产品后处理所产生的废液中的乙醇经回收可循环使用，经处理过的废液达到环保排放的要求，减轻了环境污染。
在本发明实施过程中，若升高介质(乙醇一水)中乙醇的含量，NaOH水溶液的浓度增大，大量的水合Na+渗入茯苓聚糖颗粒中，水合Na+与茯苓聚糖中的重复结构单元葡萄糖上的-OH形成活性中心[C6H7O2(OH)2(O-Na+]n，溶剂中含水量愈少，生成的活性中心数目愈多，主反应愈易进行。反之，若升高介质(乙醇-水)中水的含量，不仅会影响[C6H7O2(OH)2(O-Na+)]n的生成，而且稀释了醚化剂ClCH2COONa+浓度，致使[(C6H7O2(OH)2(O-Na+)]n同ClCH2COO-Na+碰撞几率下降，也会导致ClCH2COO-Na+的利用率降低。因此反应介质乙醇与水的体积比宜控制在2～10∶1。
根据化学方程式计，NaOH既耗于[C6H7O2(OH)2(O-Na+)]n的生成，又耗于ClCH2COO-Na+的生成，考虑到介质对NaOH的溶剂化作用，[C6H7O2(OH)2(O-Na+)]n将受到一定程度的削弱，NaOH应适当过量。NaOH与ClCH2COOH的克分子比宜控制在2.5～3.0∶1，确定了NaOH与ClCH2COOH适宜的克分子比后，ClCH2COOH与茯芩聚糖的重量比一般为0.2～0.7∶1。
茯苓聚糖碱化过程是一个放热反应，升高碱处理温度，不利于活性中心的生成，而且茯苓聚糖会因变性面色深，影响CMP的外观质量，当碱化时间取0.5小时左右时，生成的活性中心数目和微粒结构趋于平衡，在羧甲基化反应中，升高醚化温度，Na+向颗粒内部的扩散速率和[C6H7O2(OH)2(O-Na+)]n同ClCH2COO-Na+的有效碰撞频率增大，导致羧甲基化反应速率加快，但温度过高同样会引起茯苓聚糖的变性，羧甲基化温度控制在30℃～60℃，羧甲基化时间3～4小时为宜。
CMP的后处理及纯化过程采用计量的35％HCl中和过量的NaOH，经过滤、滤出物溶解于计量的水中，然后加入计量的95％的工业乙醇，将溶解于水中的CMP沉淀出来，再过滤、滤出物经干燥即为粉末状CMP产品。将二次过滤的滤液合并，蒸馏处理，回收乙醇，经回收的乙醇可循环使用，废液中仅含少量Na+，Cl-，可达到环保排放要求本发明的特征采用二步加入NaOH投料法合成CMP，在取代度(D·S)≥0.9时，醚化剂ClCH2COOH的利用率可由传统工艺的15～40％提高到75～80％，控制反应条件，在相同的能耗下，合成同样取代度的CMP，可以减少部分NaOH、ClCH2COOH的投料量，加之用工业乙醇取代价格较贵的异丙醇作反应介质和CMP产品的后处理纯化剂，降低了CMP的生产成本，并且简化了CMP的后处理及纯化过程，减轻了环境污染，其方法具有明显的经济效益及广阔的应用前景。
发明实施例在1000ml三口圆底烧瓶上，装上电动搅拌器、回流冷凝管和温度计，烧瓶外油浴，继电器控温。在装有上述装置的三口圆底烧瓶中加入50ml 30％的NaOH水溶液，搅拌下加入50克粉末状茯苓聚(多)糖(80目)，搅拌0.5小时，然后加入工业乙醇400ml，搅拌0.5小时加入30ml 60％ClCH2COOH水溶液和30ml 30％的NaOH水溶液，升温至60℃，搅拌下反应3小时，停止反应，冷却至30℃以下，搅拌下加入50ml水和20ml 38％的盐酸，调pH值6～8，过滤，滤出物溶解于500ml水中，加入500ml 95％的工业乙醇沉淀，离心过滤，滤出物在50℃下经干燥，得CMP产品58克，羧甲基取代度0.92，滤液收集，经蒸馏，回收95％的工业乙醇。
CMP无嗅，白色或淡褐色无定形粉末。
IR(KBr)(cm-1)3700～3000，2900，1610，1430，1330，1200～1000，890。
13C NMR(H2O)(ppm)178.7，103.5，84.9，77.0，74.7，71.7，61.7，[α]0202.8～-3.0，(C＝1，H2O)；pH6.5～8.0。
水份(％)≤10.0；氯化物(NaCl)(％)≤3.0；重金属(以Pb计)(％)≤0.002。
铁(Fe)(％)≤0.03；砷(As)(％)≤0.0002。
权利要求
1.一种羧甲基茯苓聚(多)糖的合成方法，其特征在于采用乙醇-水为反应介质，两步加入NaOH投料法，即先加入部分NaOH同茯苓聚糖生成茯苓聚糖钠盐，然后再加入部分NaOH同ClCH2COOH进行醚化反应合成CMP，反应终止时用36％HCl中和过量的NaOH，水溶CMP，乙醇沉淀，离心过滤，除去低分子盐类，滤出物经干燥即为产品。
2.按照权利要求1所述的合成方法，反应物料NaOH与ClCH2COOH的克分子比为2.5～3.0∶1；ClCH2COOH与茯苓聚糖的重量比为0.2～0.7∶1；反应介质乙醇与水的体积比为4～10∶1。
3.按照权利要求1所述的合成方法，茯苓聚糖碱化时间0.5～1小时；羧甲基化温度30～60℃；羧甲基化时间3小时。
4.按照权利要求1所述的合成方法，产品CMP的后处理及纯化过程采用盐酸取代醋酸中和过量的NaOH，水溶CMP，乙醇沉析，乙醇量与水量的体积比为1∶1。
全文摘要
本发明介绍一种采用乙醇替代价格较贵的异丙醇作介质,投料方式以改传统的一步加入NaOH为分步加入NaOH合成羧甲基茯苓聚糖的方法。该方法在能耗相同的情况下,控制反应条件,可将醚化剂ClCH
文档编号C08B37/00GK1241575SQ9811363
公开日2000年1月19日 申请日期1998年7月15日 优先权日1998年7月15日
发明者王利亚 申请人:王利亚