Beta-D-(-)-Arabinosaialah molekul gula kiral yang penting dengan nilai aplikasi yang luas. Ia mempunyai aplikasi penting dalam sintesis farmaseutikal, bahan tambahan makanan, agen penyahhidratan, kosmetik dan bidang lain. Oleh itu, terdapat pelbagai kaedah untuk mensintesis Beta-D-(-)-Arabinosa. Artikel ini terutamanya akan memperkenalkan beberapa kaedah sintetik utama.
Pengekstrakan Beta-D-(-)-Arabinosa daripada produk semulajadi:
Kaedah mengekstrak Beta-D-(-)-Arabinosa daripada produk semulajadi adalah yang paling langsung dan boleh mendapatkan produk ketulenan tinggi. Sumber semula jadi Beta-D-(-)-Arabinosa yang paling biasa ialah xylan, iaitu disakarida yang terdiri daripada D-xylose dan D-glucose. Beta-D-(-)-Arabinosa ialah salah satu unit struktur xilan. Xylan boleh didapati dalam dinding sel tumbuhan seperti lignin, pokok pain yang tumbuh di kawasan sejuk, dsb.
Kaedah pengekstrakan Beta-D-(-)-Arabinosa adalah sama seperti xylan. Secara umum, kaedah asid adalah kaedah pengekstrakan xylan yang paling biasa digunakan. Sampel xylan mula-mula ditambah kepada larutan berasid, dipanaskan sehingga monomer gula tertanggal daripada agregat, kemudian ditapis dan dicuci. Selepas rawatan xylan, Beta-D-(-)-Arabinosa yang terkandung dalam larutan berasid boleh diasingkan dan disucikan dengan peneutralan dan penghabluran.
Sintesis kimia:
Pada masa ini, terdapat banyak kaedah kimia yang berkesan untuk sintesis Beta-D-(-)-Arabinosa. Berikut adalah beberapa cara:
1. Laluan glikogen:
Ini adalah salah satu kaedah sintetik yang paling biasa
Langkah 1: Dapatkan Xylose daripada Xylan:
Sintesis laluan glikogen Beta-D-(-)-Arabinosa bermula daripada xilosa. Xylose ialah gula enam karbon yang terdapat di mana-mana dalam dinding sel tumbuhan dan boleh didapati dengan menghidrolisis xylan (biasanya diekstrak daripada tumbuhan).
Xylan tambah H2O → Xylose tambah gula lain
Xylan ialah polisakarida yang terdiri daripada berbilang molekul xilosa dan biasanya merupakan bahan serbuk tidak berwarna atau coklat. Tindak balas hidrolisis perlu dimangkinkan oleh asid atau enzim, dan mangkin asid biasanya digunakan untuk tindak balas hidrolisis. Selepas hidrolisis, xilosa boleh digunakan untuk mensintesis Beta-D-(-)-Arabinosa.
Langkah 2: Tukarkan xilosa kepada L-arabinose:
Penukaran xilosa kepada L-arabinose adalah langkah utama dalam sintesis Beta-D-(-)-Arabinosa melalui laluan glikogen. Proses ini memerlukan penggunaan satu set enzim untuk memangkinkan satu siri tindak balas yang menukarkan xilosa kepada arabinosa.
Pertama, xilosa ditukar kepada D-xylose ketosa melalui tindak balas pemangkin.
Xylose tambah ATP → D-xylose ketosa tambah ADP
Kedua, D-xylose ketosa akan diubah menjadi L-xylose ketosa melalui tindak balas pengisomeran.
D-xylose ketulose → L-xylose ketulose
Kemudian, tindak balas yang dimangkinkan oleh L-xylose glusidase telah tertakluk kepada kitaran Cooper untuk mendapatkan L-arabino-deoxy-hex-2-ulonate.
L-xylose ketosa → L-arabinuronik asid
Akhir sekali, di bawah tindakan asid arabinuronik, gunakan NADPH dan glukosidase untuk mengurangkan asid arabinuronik kepada L-arabinose.
Asid L-arabinuronik tambah NADPH tambah H tambah → L-arabinose tambah NADP tambah
Langkah ketiga: tukar L-arabinose kepada Beta-D-(-)-Arabinosa:
Penukaran L-arabinose kepada Beta-D-(-)-Arabinosa memerlukan satu set enzim untuk memangkinkan tindak balas.
Pertama, L-arabinose difosforilasi untuk membentuk arabinosa-6-fosfat.
L-arabinose tambah ATP → arabinosa-6-fosfat tambah ADP
Kemudian, tindak balas hidrolisis menukarkan arabinosa-6-fosfat kepada Beta-D-(-)-Arabinosa-5-fosfat (Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfat).
Arabinose-6-fosfat tambah H2O → Beta-D-(-)-arabinose-5-fosfat
Akhirnya, Beta-D-(-)-arabinose-5-fosfat menjalani penyahfosforilasian untuk membentuk Beta-D-(-)-Arabinosa.
Beta-D-(-)-arabinose-5-fosfat → Beta-D-(-)-arabinose tambah Pi
Sintesis laluan glikogen Beta-D-(-)-Arabinosa bermula daripada xilosa. Pertama, xilosa diperoleh daripada xilan, kemudian xilosa ditukar kepada L-arabinose, dan akhirnya L-arabinose ditukar kepada Beta-D-(-)-Arabinosa. Proses ini memerlukan penggunaan pelbagai tindak balas pemangkin enzim, yang setiap satunya adalah kritikal. Melalui kaedah sintesis ini, Beta-D-(-)-Arabinosa yang sangat cekap, menjimatkan dan tulen boleh diperoleh, yang menyediakan asas yang kukuh untuk aplikasinya dalam bidang biologi, perubatan dan sintesis kimia.
2. Reaksi Knight:
Kaedah yang dibangunkan pada tahun 1940-an memerlukan hidrokarbon aromatik polychlorinated sebagai bahan permulaan. Dalam tindak balas Knight, hidrokarbon aromatik polychlorinated bertindak balas dengan campuran asid dan detergen, dan kemudian Obenzyl-D-arabinose ditambah bersama-sama dengan campuran. Selepas beberapa langkah, Beta-D-(-)-Arabinosa disintesis.
Langkah-langkah khusus adalah seperti berikut:
Langkah 1: Untuk menyediakan Beta-D-(-)-Arabinosa, kita perlu menyediakan gula Beta-D-(-)-Arabinosa dan reagen pratambah terlebih dahulu, dan pengoksigenan adalah salah satu kaedah pembuatan yang paling biasa. Ia terdiri daripada dua peringkat: pertama, metil-D-glucofuranoside mengalami tindak balas aromatisasi dengan kehadiran garam iodin untuk mendapatkan 4,6-terbitan O-metil anisol; kemudian beraroma pada 5-kedudukan sudut-O Tindak balas berstruktur, dan kemudian dikurangkan untuk mendapatkan Beta-D-(-)-Arabinosa.
Langkah 2: Sediakan reagen dan pelarut yang diperlukan untuk tindak balas Knight. Ia perlu menyediakan sebotol larutan yang mengandungi 30ml 50 peratus asid asetik dan 10g gula Beta-D-(-)-Arabinosa, dan teruskan ke langkah seterusnya atas dasar ini.
Langkah 3: Tambah asid sulfurik sebagai mangkin asid. Sebelum menambah mangkin berasid, 100 ml etanol hendaklah ditambah ke dalam tabung uji, diikuti dengan 0.1 ml asid sulfurik pekat.
Langkah 4: Tambah asid borik dalam keadaan sejuk. Selepas sistem pelarut disejukkan ke suhu bilik, 150 ml isopropanol ditambah, dan kemudian 0.1 ml asid borik ditambah, dan dikacau perlahan-lahan.
Langkah lima: Pemanasan tindak balas. Panaskan dalam mandi minyak suhu malar selama kira-kira 40 hingga 50 minit untuk bertindak balas sepenuhnya aldosa dalam larutan untuk menghasilkan produk enol ester gula.
Langkah 6: Penghidrogenan bermangkin. Selepas tindak balas selesai, tabung uji dikeluarkan dari mandi minyak dan dibiarkan sejuk ke suhu bilik. Kemudian tambah 1 mililiter n-heptana dan 0.05 mililiter larutan natrium tungstat untuk menjalankan tindak balas penghidrogenan pemangkin, selalunya perlu menunggu selama beberapa hari.
Langkah 7: Ekstrak produk. Produk telah diekstrak daripada larutan melalui kaedah rendaman, dan produk telah dikenal pasti dan dicirikan oleh kaedah seperti spektroskopi ultraviolet, spektroskopi inframerah dan resonans magnetik nuklear, dan struktur produk tindak balas telah disimpulkan.
3. Tindak balas glikosida:
Kaedah ini juga sangat popular, dan bahan mentahnya ialah D-xyloside. Mula-mula, bertindak balas D-xyloside dan metanol di bawah tindakan mangkin untuk mendapatkan Obenzyl-D-arabinose. Seterusnya, Obenzyl-D-arabinose bertindak balas dengan NaIO4 teroksida dengan kehadiran substrat, diikuti dengan penambahan garam ammonium kuaternari kering, dengan itu memperoleh Beta-D-(-)-Arabinosa.
Secara ringkasnya, Beta-D-(-)-Arabinosa boleh disintesis oleh beberapa kaedah yang dinyatakan di atas, setiap kaedah mempunyai kelebihan dan kekurangannya, dan kaedah yang berbeza boleh dipilih mengikut keperluan sebenar yang berbeza.