Beta-D-(-)-arabinosaes una importante molécula de azúcar quiral con un amplio valor de aplicación. Tiene importantes aplicaciones en síntesis farmacéutica, aditivos alimentarios, agentes deshidratantes, cosméticos y otros campos. Por lo tanto, existen varios métodos para sintetizar Beta-D-(-)-arabinosa. Este artículo presentará principalmente algunos de los principales métodos sintéticos.
Extracción de Beta-D-(-)-Arabinosa de productos naturales:
El método de extracción de Beta-D-(-)-Arabinosa de productos naturales es el más directo y puede obtener productos de alta pureza. La fuente natural más común de Beta-D-(-)-Arabinosa es el xilano, que es un disacárido compuesto de D-xilosa y D-glucosa. La beta-D-(-)-arabinosa es una de las unidades estructurales del xilano. El xilano se puede encontrar en las paredes celulares de las plantas, como la lignina, los pinos que crecen en regiones frías, etc.
El método de extracción de Beta-D-(-)-Arabinosa es el mismo que el de xilano. En general, el método ácido es el método de extracción de xilano más utilizado. Primero se agrega una muestra de xilano a una solución ácida, se calienta hasta que los monómeros de azúcar se separan de los agregados, luego se filtra y se lava. Después del tratamiento con xilano, la beta-D-(-)-arabinosa contenida en la solución ácida se puede separar y purificar mediante neutralización y cristalización.
Síntesis química:
Actualmente, existen muchos métodos químicos efectivos disponibles para la síntesis de Beta-D-(-)-Arabinosa. Aquí hay algunas maneras:
1. Ruta del glucógeno:
Este es uno de los métodos sintéticos más comunes.
Paso 1: Obtenga xilosa de Xylan:
La síntesis de la ruta del glucógeno de Beta-D-(-)-Arabinosa comienza a partir de la xilosa. La xilosa es un azúcar de seis carbonos presente de manera ubicua en las paredes celulares de las plantas y puede obtenerse hidrolizando xilano (generalmente extraído de las plantas).
Xylan más H2O → Xilosa más otros azúcares
El xilano es un polisacárido compuesto por múltiples moléculas de xilosa y suele ser una sustancia pulverulenta incolora o marrón. La reacción de hidrólisis necesita ser catalizada por un ácido o una enzima, y normalmente se usa un catalizador ácido para la reacción de hidrólisis. Después de la hidrólisis, la xilosa se puede utilizar para sintetizar Beta-D-(-)-Arabinosa.
Paso 2: Convierta la xilosa en L-arabinosa:
La conversión de xilosa en L-arabinosa es un paso clave en la síntesis de Beta-D-(-)-arabinosa a través de la ruta del glucógeno. Este proceso requiere el uso de un conjunto de enzimas para catalizar una serie de reacciones que convierten la xilosa en arabinosa.
Primero, la xilosa se convierte en D-xilosa cetosa a través de una reacción catalítica.
Xilosa más ATP → D-xilosa cetosa más ADP
En segundo lugar, la D-xilosa cetosa se transformará en L-xilosa cetosa mediante una reacción de isomerización.
D-xilosa cetulosa → L-xilosa cetulosa
Luego, la reacción catalizada por L-xilosa glusidasa se sometió a ciclación de Cooper para obtener L-arabino-desoxi-hex-2-ulonato.
L-xilosa cetosa → ácido L-arabinurónico
Finalmente, bajo la acción del ácido arabinurónico, use NADPH y glucosidasa para reducir el ácido arabinurónico a L-arabinosa.
Ácido L-arabinurónico más NADPH más H más → L-arabinosa más NADP más
El tercer paso: convertir L-arabinosa en Beta-D-(-)-arabinosa:
La conversión de L-arabinosa a Beta-D-(-)-Arabinosa requiere un conjunto de enzimas para catalizar la reacción.
Primero, la L-arabinosa se fosforila para formar arabinosa-6-fosfato.
L-arabinosa más ATP → arabinosa-6-fosfato más ADP
Luego, una reacción de hidrólisis convierte la arabinosa-6-fosfato en beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfato (beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfato).
Arabinosa-6-fosfato más H2O → Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfato
Finalmente, Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfato sufre desfosforilación para formar Beta-D-(-)-arabinosa.
Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfato → Beta-D-(-)-arabinosa más Pi
La síntesis de la ruta del glucógeno de Beta-D-(-)-Arabinosa comienza a partir de la xilosa. Primero, la xilosa se obtiene del xilano, luego la xilosa se convierte en L-arabinosa y, finalmente, la L-arabinosa se convierte en Beta-D-(-)-arabinosa. Este proceso requiere el uso de múltiples reacciones catalizadas por enzimas, cada una de las cuales es crítica. Mediante este método de síntesis se puede obtener Beta-D-(-)-Arabinosa altamente eficiente, económica y pura, lo que proporciona una base sólida para su aplicación en los campos de la biología, la medicina y la síntesis química.
2. La reacción de Knight:
El método, desarrollado en la década de 1940, requiere hidrocarburos aromáticos policlorados como material de partida. En la reacción de Knight, los hidrocarburos aromáticos policlorados se hacen reaccionar con una mezcla de ácido y detergente, y luego se agrega Obencil-D-arabinosa junto con la mezcla. Después de una serie de pasos, se sintetiza Beta-D-(-)-Arabinosa.
Los pasos específicos son los siguientes:
Paso 1: Para preparar Beta-D-(-)-Arabinosa, primero debemos preparar Beta-D-(-)-Arabinosa azúcar y reactivos preagregados, y la oxigenación es uno de los métodos de fabricación más comunes. Consta de dos etapas: primero, el metil-D-glucofuranósido sufre una reacción de aromatización en presencia de sal de yodo para obtener derivados de 4,6-O-metilanisol; luego se aromatiza en la reacción estructurada de la posición del ángulo 5-O y luego se reduce para obtener Beta-D-(-)-arabinosa.
Paso 2: Prepare los reactivos y solventes necesarios para la reacción de Knight. Es necesario preparar un frasco de solución que contenga 30 ml de ácido acético al 50 por ciento y 10 g de azúcar Beta-D-(-)-arabinosa, y sobre esta base proceder a los pasos siguientes.
Paso 3: Agregar ácido sulfúrico como catalizador ácido. Antes de agregar el catalizador ácido, se debe agregar 100 ml de etanol al tubo de ensayo, seguido de 0,1 ml de ácido sulfúrico concentrado.
Paso 4: agregue ácido bórico en condiciones de enfriamiento. Después de que el sistema de disolventes se enfriara a temperatura ambiente, se añadieron 150 ml de isopropanol y luego se añadieron 0,1 ml de ácido bórico y se agitó suavemente.
Paso cinco: Calentamiento de reacción. Calentar en un baño de aceite a temperatura constante durante aproximadamente 40 a 50 minutos para hacer reaccionar completamente la aldosa en la solución para producir un producto de éster de enol de azúcar.
Paso 6: hidrogenación catalítica. Una vez completada la reacción, se sacó el tubo de ensayo del baño de aceite y se dejó enfriar a temperatura ambiente. Luego agregue 1 mililitro de n-heptano y 0.05 mililitros de solución de tungstato de sodio para llevar a cabo la reacción de hidrogenación catalítica, a menudo hay que esperar varios días.
Paso 7: Extraiga el producto. El producto se extrajo de la solución por método de inmersión, y el producto se identificó y caracterizó por métodos como espectroscopia ultravioleta, espectroscopia infrarroja y resonancia magnética nuclear, y se dedujo la estructura del producto de reacción.
3. Reacción de glucosidación:
Este método también es muy popular y su materia prima es el D-xilósido. Primero, haga reaccionar D-xilósido y metanol bajo la acción de un catalizador para obtener Obencil-D-arabinosa. A continuación, se hace reaccionar la obencil-D-arabinosa con NaIO4 oxidado en presencia del sustrato, seguido de la adición de sales secas de amonio cuaternario, obteniendo así Beta-D-(-)-arabinosa.
En una palabra, la beta-D-(-)-arabinosa se puede sintetizar mediante varios métodos mencionados anteriormente, cada método tiene sus ventajas y desventajas, y se pueden seleccionar diferentes métodos de acuerdo con las diferentes necesidades reales.