CN115197186B - 一种生物质基吡喃糖苷衍生物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质基吡喃糖苷衍生物的制备方法。具体涉及以糖类碳水化合物与丙三醇为原料,在有机金属配合物催化剂与路易斯酸催化剂作用下,于溶剂去离子水中进行选择脱羟基与碳碳偶联的多步串联反应获取吡喃糖苷衍生物。本申请所用原料可完全来自于生物质资源,过程简单、经济性高,具有较大的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成、生物质资源高效利用、精细化工、医药、日用化妆品等领域,涉及一种生物质基吡喃糖苷衍生物的制备方法,具体涉及以糖类碳水化合物与丙三醇为原料经连续多步串联反应获取吡喃糖苷衍生物的方法。
背景技术
C-糖苷具有优异的生物活性作用,并且有较佳的耐酸及酶催化水解性能,在有机合成、生物医药以及日用化妆品行业具有比较重要的应用。然而,目前文献中报道的C-糖苷合成方法有限。其中,US20040048785A1公开了一种以木糖和乙酰丙酮或二苯甲酰甲烷为原料经过两步反应合成C-糖苷衍生物的方法。CN202010643748.9公开的一种羟丙基四氢吡喃三醇的合成方法与US20040048785A1类似,以木糖和乙酰丙酮为原料,在碱与硼氢化钠连续作用下得到羟丙基四氢吡喃三醇。CN201910785216.6公开了以木糖和乙酰乙酸乙酯为原料,金属钪配合物为催化剂,通过促进酯基的水解脱羧与羰基还原,制得产物羟丙基四氢吡喃三醇(玻色因)的方法。CN202010629023.4公开了一种利用生物酶催化木糖和异丙醇反应一锅法制备C-吡喃糖苷即玻色因的方法。上述合成C-糖苷衍生物过程中,所用的乙酰丙酮、二苯甲酰甲烷、乙酰乙酸乙酯及异丙醇均来自于化石资源,难以得到100%的生物质基C-糖苷衍生物。因此,开发一种高效、便捷、经济性高的生物质基C-糖苷衍生物的制备方法十分重要。
发明内容
本发明目的在于提供一种生物质基吡喃糖苷衍生物的制备方法,具体以糖类碳水化合物与丙三醇为原料,在有机金属配合物催化剂与路易斯酸催化剂作用下,于去离子水溶剂中进行选择脱羟基与碳碳偶联的一锅多步串联反应获取吡喃糖苷衍生物。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
具体工艺方法为:将摩尔比为1:3~3:1的糖类碳水化合物与丙三醇反应原料,去离子水溶剂(糖类碳水化合物原料与去离子水溶剂的质量比为1:100~2:1),有机金属配合物催化剂(有机金属配合物催化剂的用量与糖类碳水化合物原料的摩尔比为1:100~1:10),路易斯酸催化剂(无水氯化物催化剂的用量与糖类碳水化合物原料的摩尔比为1:200~1:1;分子筛催化剂的用量与糖类碳水化合物原料的质量比为1:100~1:1)依次加入不锈钢反应釜中,控制反应温度为30~200℃,反应时间为0.5~24小时。反应停止后,反应液经过滤除去路易斯酸催化剂,乙酸乙酯萃取三次除去有机金属配合物催化剂,收集水层,减压蒸馏除去溶剂水,得到浅黄色油状液体,用无水乙醇溶解,过滤除去未反应的原料,减压蒸馏浓缩得到目标产物C-吡喃糖苷衍生物;本发明的实施例在不锈钢反应釜中进行性能评价和工艺条件测试,但并不局限于不锈钢反应釜。
所述糖类碳水化合物选自葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、乳糖、麦芽糖、纤维二糖中的一种;
所述有机金属配合物催化剂选自8-羟基喹啉钼、1,10-邻菲啰啉二氯二氧钼、四苯基卟啉钼、四(对烷氧基苯基)卟啉钼、四(对甲基苯基)卟啉钼、四(对氯苯基)卟啉钼中的至少一种;
所述路易斯酸催化剂选自无水氯化物催化剂或分子筛催化剂中的至少一种;
所述无水氯化物催化剂选自无水SnCl4、TiCl4、LaCl3、GaCl3、AlCl3中的至少一种;
所述分子筛催化剂选自Hβ、Snβ、Zrβ分子筛中的至少一种。
可选的,所述的糖类碳水化合物与去离子水溶剂的质量比下限选自1:100、1:50、1:25、1:20、1:10、1:1;上限选自2:1、3:2、1:1;
可选的,所述的糖类碳水化合物与丙三醇的摩尔比下限选自1:3、1:2、1:1;上限选自3:1、3:2、1:1;
可选的,所述的有机金属配合物催化剂的用量与糖类碳水化合物原料的摩尔比下限选自1:100、1:50、1:25、1:20;上限选自1:1、1:10、1:20;
可选的,所述的无水氯化物催化剂的用量与糖类碳水化合物原料的摩尔比下限选自1:200、1:100、1:50;上限选自1:1、1:20、1:25、1:50;
可选的,所述的分子筛催化剂的用量与糖类碳水化合物原料的质量比下限选自1:100、1:50、1:25;上限选自1:1、1:20、1:25;
可选的,所述的反应温度为150℃。
可选的,所述的反应时间为12小时。
与现有技术路线相比,本发明方法具有以下特点:
本发明提供一种生物质基吡喃糖苷衍生物的制备方法,具体以糖类碳水化合物与丙三醇为原料,在有机金属配合物催化剂与路易斯酸催化剂协同作用下,于去离子水溶剂中进行选择脱氧与碳碳偶联多步串联反应获取吡喃糖苷衍生物。原料可完全来自于生物质资源,过程简单、溶剂绿色、可操作性强,具有规模化前景。
具体实施方式
下列实施例将有助于理解本发明,但本发明内容并不局限于此。
如无特殊说明,本申请的实施例中的原料和催化剂均通过商业途径购买。
葡萄糖、麦芽糖等糖类购自于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
无水SnCl4、LaCl3等购自于国药集团化学试剂有限公司。
分子筛Hβ、Zrβ、Snβ等购自于天津南化催化剂有限公司。
有机金属配合物催化剂8-羟基喹啉钼、1,10-邻菲啰啉二氯二氧钼、四苯基卟啉钼、四(对烷氧基苯基)卟啉钼、四(对甲基苯基)卟啉钼、四(对氯苯基)卟啉钼等利用配体交换法自制。以1,10-邻菲啰啉二氧钼典型的制备过程为例,分别将0.1mol的二氯二氧钼与1,10-邻菲啰啉溶于100mL四氢呋喃中,完全溶解配制成两份溶液。边搅拌边将二氯二氧钼的四氢呋喃溶液加入到1,10-邻菲啰啉的四氢呋喃溶液中。滴加完毕后,混合溶液在室温下继续搅拌24h。搅拌结束后,过滤、洗涤得到浅粉色固体。25℃真空干燥过夜,得到1,10-邻菲啰啉二氯二氧钼。
产物吡喃糖苷衍生物产率按以下公式计算:
实施例1
将1.08kg葡萄糖完全溶于3.00kg去离子水中,加入20L的不锈钢反应釜中,搅拌溶解;将0.36kg丙三醇溶于3.00kg去离子水中,边搅拌边用蠕动泵把丙三醇溶液泵入反应釜中,混合均匀。加入0.05kg的过渡金属催化剂1,10-邻菲啰啉二氯二氧钼与0.09kg路易斯酸催化剂无水LaCl3,密闭反应釜,搅拌,升温至150℃,反应12小时。反应停止后,反应液经过滤除去固体催化剂,乙酸乙酯萃取三次(每次用量0.5L)除去有机金属配合物催化剂,收集水层,减压蒸馏除去溶剂,得到浅黄色油状液体,用1L无水乙醇溶解,过滤除去未反应的原料,减压蒸馏浓缩得到目标产物C-吡喃葡萄糖苷衍生物0.45kg,产率为33.8%。
实施例2
将1.08kg葡萄糖完全溶于3.00kg去离子水中,加入20L的不锈钢反应釜中,搅拌溶解;将0.36kg丙三醇溶于3.00kg去离子水中,边搅拌边用蠕动泵把丙三醇溶液泵入反应釜中,混合均匀。加入0.05kg的过渡金属催化剂1,10-邻菲啰啉二氯二氧钼与0.10kg路易斯酸催化剂无水SnCl4,密闭反应釜,搅拌,升温至150℃,反应12小时。反应停止后,反应液经过滤除去固体催化剂,乙酸乙酯萃取三次(每次用量0.5L)除去有机金属配合物催化剂,收集水层,减压蒸馏除去溶剂,得到浅黄色油状液体,用1L无水乙醇溶解,过滤除去未反应的原料,减压蒸馏浓缩得到目标产物C-吡喃葡萄糖苷衍生物0.96kg,产率为72.1%。
实施例3
将1.08kg葡萄糖完全溶于3.00kg去离子水中,加入20L的不锈钢反应釜中,搅拌溶解;将0.36kg丙三醇溶于3.00kg去离子水中,边搅拌边用蠕动泵把丙三醇溶液泵入反应釜中,混合均匀。加入0.05kg的过渡金属催化剂1,10-邻菲啰啉二氯二氧钼与0.10kg路易斯酸催化剂Hβ,密闭反应釜,搅拌,升温至150℃,反应12小时。反应停止后,反应液经过滤除去固体催化剂,乙酸乙酯萃取三次(每次用量0.5L)除去有机金属配合物催化剂,收集水层,减压蒸馏除去溶剂,得到浅黄色油状液体,用1L无水乙醇溶解,过滤除去未反应的原料,减压蒸馏浓缩得到目标产物C-吡喃葡萄糖苷衍生物0.83kg,产率为62.3%。
实施例4
将1.08kg葡萄糖完全溶于3.00kg去离子水中,加入20L的不锈钢反应釜中,搅拌溶解;将0.36kg丙三醇溶于3.00kg去离子水中,边搅拌边用蠕动泵把丙三醇溶液泵入反应釜中,混合均匀。加入0.05kg的过渡金属催化剂1,10-邻菲啰啉二氯二氧钼与0.10kg路易斯酸催化剂Zrβ,密闭反应釜,搅拌,升温至150℃,反应12小时。反应停止后,反应液经过滤除去固体催化剂,乙酸乙酯萃取三次(每次用量0.5L)除去有机金属配合物催化剂,收集水层,减压蒸馏除去溶剂,得到浅黄色油状液体,用1L无水乙醇溶解,过滤除去未反应的原料,减压蒸馏浓缩得到目标产物C-吡喃葡萄糖苷衍生物1.01kg,产率为76.0%。
实施例5
将1.08kg葡萄糖完全溶于3.00kg去离子水中,加入20L的不锈钢反应釜中,搅拌溶解;将0.36kg丙三醇溶于3.00kg去离子水中,边搅拌边用蠕动泵把丙三醇溶液泵入反应釜中,混合均匀。加入0.05kg的过渡金属催化剂1,10-邻菲啰啉二氯二氧钼与0.10kg路易斯酸催化剂Snβ,密闭反应釜,搅拌,升温至150℃,反应12小时。反应停止后,反应液经过滤除去固体催化剂,乙酸乙酯萃取三次(每次用量0.5L)除去有机金属配合物催化剂,收集水层,减压蒸馏除去溶剂,得到浅黄色油状液体,用1L无水乙醇溶解,过滤除去未反应的原料,减压蒸馏浓缩得到目标产物C-吡喃葡萄糖苷衍生物1.21kg,产率为90.8%。
实施例6
将1.08kg葡萄糖完全溶于3.00kg去离子水中,加入20L的不锈钢反应釜中,搅拌溶解;将0.36kg丙三醇溶于3.00kg去离子水中,边搅拌边用蠕动泵把丙三醇溶液泵入反应釜中,混合均匀。加入0.06kg的过渡金属催化剂八羟基喹啉钼与0.10kg路易斯酸催化剂Snβ,密闭反应釜,搅拌,升温至150℃,反应12小时。反应停止后,反应液经过滤除去固体催化剂,乙酸乙酯萃取三次(每次用量0.5L)除去有机金属配合物催化剂,收集水层,减压蒸馏除去溶剂,得到浅黄色油状液体,用1L无水乙醇溶解,过滤除去未反应的原料,减压蒸馏浓缩得到目标产物C-吡喃葡萄糖苷衍生物0.66kg,产率为49.5%。
实施例7
将2.05kg麦芽糖完全溶于3.00kg去离子水中,加入20L的不锈钢反应釜中,搅拌溶解;将0.36kg丙三醇溶于3.00kg去离子水中,边搅拌边用蠕动泵把丙三醇溶液泵入反应釜中,混合均匀。加入0.05kg的过渡金属催化剂1,10-邻菲啰啉二氯二氧钼与0.23kg路易斯酸催化剂Snβ,密闭反应釜,搅拌,升温至150℃,反应12小时。反应停止后,反应液经过滤除去固体催化剂,乙酸乙酯萃取三次(每次用量0.5L)除去有机金属配合物催化剂,收集水层,减压蒸馏除去溶剂,得到浅黄色油状液体,用1L无水乙醇溶解,过滤除去未反应的原料,减压蒸馏浓缩得到目标产物C-吡喃麦芽糖苷衍生物1.90kg,产率为82.5%。
综上,本申请提供了一种全生物质基吡喃糖苷衍生物的制备方法,以糖类碳水化合物与丙三醇为原料,在有机金属配合物催化剂与路易斯酸催化剂协同作用下,于去离子水溶剂中进行一锅多步串联反应获取吡喃糖苷衍生物。原料可完全来自于生物质资源,过程简单、绿色、可操作性强,具有规模化前景。
以上所述,仅是本申请的几个实施例,并非对本申请做任何形式的限制,虽然本申请以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限制本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例,均属于技术方案范围内。
Claims (11)
1.一种生物质基吡喃糖苷衍生物的制备方法,其特征在于,
至少包括以下步骤:以含有糖类碳水化合物与丙三醇的混合物为原料,在有机金属配合物催化剂与路易斯酸催化剂作用下,在溶剂中进行选择脱羟基与碳碳偶联的多步串联反应获得生物质基吡喃糖苷衍生物;
所述糖类碳水化合物选自葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖中的一种;
所述有机金属配合物催化剂选自8-羟基喹啉钼、1,10-邻菲啰啉二氯二氧钼中的至少一种;
所述路易斯酸催化剂选自无水氯化物催化剂或分子筛催化剂中的至少一种;
所述无水氯化物催化剂选自无水SnCl4、LaCl3中的至少一种;
所述分子筛催化剂选自Hβ、Snβ、Zrβ分子筛中的至少一种;
所述溶剂为去离子水。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
至少包括以下步骤:将糖类碳水化合物加入去离子水中,搅拌溶解,同时用蠕动泵加入丙三醇,再加入有机金属配合物催化剂和路易斯酸催化剂,升温反应;
反应结束后过滤,乙酸乙酯萃取,收集水层,减压蒸馏后用无水乙醇溶解,过滤再减压蒸馏得到生物质基吡喃糖苷衍生物。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述的糖类碳水化合物与去离子水溶剂的质量比为1:100~2:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述的糖类碳水化合物与丙三醇的摩尔比为1:3~3:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述的有机金属配合物催化剂的用量与糖类碳水化合物原料的摩尔比为1:100~1:10。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述的无水氯化物催化剂的用量与糖类碳水化合物原料的摩尔比为1:200~1:1。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述的分子筛催化剂的用量与糖类碳水化合物原料的质量比为1:100~1:1。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
反应温度为30~200℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
反应温度为150℃。
10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
反应时间为0.5~24小时。
11.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
反应时间为12小时。
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