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单β环糊精制备及影响因素 　　摘 要： 简要论述β-环糊精6位伯羟基磺酰化的方法，并在低温水浴中合成单-[6-对甲苯磺酰基-6-脱氧]-β-环糊精（TsO-β-CD），重点研究不同实验条件如反应时间、反应物配比等对产率的影响。研究发现，在0-5℃的冰水浴的环境下，当反应物配比为1.5:1（p-TsCl:β-CD），反应时间为5h时，产率是最高的。 　　关键词： β-环糊精；TsO-β-CD；对甲苯磺酰氯；乙腈；冰水浴 　　中图分类号：O636.1 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1120187－02 　　 　　β-环糊精（β-cyclodextrin，简称β-CD）是具有“灯罩”形圆锥状空腔结构的环状低聚糖，这种超分子结构具有“内疏水、外亲水”的特殊性能。因此，β-环糊精最大的特征是能够在分子的空腔包接或络合各种有机、无机分子，形成化学修饰环糊精，广泛应用于食品、生物医学和生物技术特别是制药等领域[1]。 　　一般来说，通过选择性的修饰，可生成具有专一识别能力的β-环糊精衍生物。β-环糊精的化学修饰是在其空腔上下缘的羟基进行，在β-环糊精的每个葡萄糖残基中，有三个不同的羟基，即6-位伯羟基，2-位和3-位仲羟基，选择性地将6-位伯羟基对甲苯磺酰化，得到单-[6-对甲苯磺酰基-6-脱氧]-β-环糊精（简称6-TsO-β-CD），难度相对比较大。6-TsO-β-CD是一种重要的医药中间体，它可以作为原料与其他物质反应，进一步生成β-环糊精的衍生物，如硫醇衍生物，具有分子识别功能；也可以直接与组装在金电极上的半胱胺进行反应制得β-环糊精修饰电极[2]，同样可以用于特定分子的识别与测定中，具有深远的应用前景。 　　目前，6-TsO-β-CD的制备方法主要有以下三种： 　　1）吡啶法[3-4]，此法优点是产率较高，但所用介质吡啶是一种有毒有害物质，用量大，且在使用前需要作无水处理，常用的方法是用粒状KOH固体干燥数天，再用无水苯（加Na回流除水重蒸）蒸馏，收集114℃馏分。这样的前期无水化处理也使实验步骤变得繁琐。 　　2）乙腈法[5]，此法较方法一产率低，但相对来说所用介质的毒性有所降低，且用量不大。 　　3）对甲苯磺酸酸酐法[6]，此法中不需要用到有毒溶剂，产率相对上述方法都有提高，不失为一种制备单-[6-对甲苯磺酰基-6-脱氧]-环糊精的好方法。但是当中用到的原料――对甲苯磺酸酸酐，国外虽有现成品可购，但价格昂贵。如果自行制备，由于条件很难控制，增加了实验的难度。 　　本人结合上述几种文献方法，在碱溶液中低温下合成单-[6-对甲苯磺酰基-6-脱氧]-环糊精，并利用正交实验方法[7]比较各种反应条件如反应温度、反应时间、反应物配比等对产率的影响。 　　1 实验方案 　　实验在0-5℃的冰水浴中进行，采用两因素三水平的实验方法着重研究反应时间、反应物配比对产率的影响，同时也会比较不同反应温度、溶剂对反应结果有无影响。 　　表1 正交实验方案 　　 　　 　　2 实验步骤 　　2.1 -环糊精（β-CD）预处理 　　将市场上新购的分析纯β-环糊精（江苏华康科技公司试剂厂）在去离子水中两次重结晶纯化后，于100～110℃真空干燥箱中干燥24h。 　　2.2 反应 　　将一定量β-CD悬浮于蒸馏水中，置于冰水浴中滴入NaOH溶液，保证PH值在12以上，待β-CD完全溶解后，滴入对甲苯磺酰氯乙腈溶液，继续在冰水浴中反应一定时间，用HCl调节PH约为6左右，有白色沉淀出现，溶液在4℃冰箱中过夜，抽滤得沉淀，室温干燥后，用水重结晶，得白色固体，即为单-[6-对甲苯磺酰基-6-脱氧]-环糊精。 　　3 实验结果、处理及讨论 　　3.1 正交实验相关数据及分析 　　表2 正交实验相关数据及分析 　　 　　 　　其中：Ki（第j列）=第j列中数字“i”对应的指标总和；ki=Ki（第j列）/第j列中“i”的重复次数；R（第j列）=第j列的k……中最大减最小的差。 　　3.2 因素与指标关系图 　　 　　 　　图1 平均产率与反应物配比关系图 　　 　　 　　图2 平均产率与反应时间关系图 　　3.3 正交结果分析 　　1）根据极差分析所得数据，比较三个因素的极差发现RA:RB，由此可知在两个影响因素中，反应物配比为主要因素，其次为反应时间。 　　2）从图1看出，对于主要因素――反应物配比，发现开始时，随着对甲苯磺酰氯的增多，平均产率上升。当p-TsCl:β-CD=1.5:1时，平均产率最高，若对甲苯磺酰氯的量继续增大，平均产率则成下降的趋势，这可能是由于2-位磺酰化和多酰化产物增多引起的。因此，适当提高对甲苯磺酰氯的量有利于提高产率。 　　3）从图2看出