一种BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA的制备方法

摘要

本发明公开了一种BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯‑g‑AM/MA的合成方法。以混合的蔗渣木聚糖、罗汉果多糖为主要原料，丙烯酰胺、丙烯酸甲酯为混合接枝单体，首先在水溶剂中合成了蔗渣木聚糖/罗汉果多糖‑g‑AM/MA即BX/SGPS‑g‑AM/MA；然后将3‑硝基对甲基苯甲酰氯与BX/SGPS‑g‑AM/MA进行催化酯化，在有机溶剂中合成最终产物BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯‑g‑AM/MA。本发明所得目标产物较原蔗渣木聚糖热稳定性有了较大提高，有望在医药、食品、功能材料等领域获得广泛应用。

说明书

技术领域

本发明涉及精细化工技术领域，特别是一种具有活性的BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA的合成方法。

背景技术

半纤维素是自然界中含量仅次于纤维素的天然高分子多糖，绿色可降解、生物相容性好，具有潜在的利用价值。木聚糖作为半纤维素的主要成分，在甘蔗渣中广泛存在。已有研究表明，木聚糖可通过调节机体的免疫活性发挥一定程度的抗癌作用，且其本身是一种天然的高分子植物多糖，绿色安全，因此可广泛应用于食品、材料、医药等领域。

由于蔗渣木聚糖(BX)存在分子内氢键，不溶于水，大大限制了对其深入的开发利用过程。通过化学改性引入活性功能基团，能显著改善其物理化学与生物性能，其中以酯化、接枝对木聚糖进行改性较为常见。已知罗汉果对机体的免疫功能有一定的增强调节作用，且含有大量可修饰的植物多糖。但由于天然的木聚糖和罗汉果多糖(SGPS)各自生物活性较弱，故设计将蔗渣木聚糖、罗汉果多糖先按一定比例混合均匀后搅拌活化，再选用常见的反应活性高的丙烯酰胺(AM)、丙烯酸甲酯(MA)等单体进行接枝改性，有望大幅提高两种原材料的生物活性。有研究发现，4-甲基-3-硝基苯甲酸能抑制多种肿瘤细胞的趋化运动，具有潜在的抗癌活性，且4-甲基-3-硝基苯甲酸对人体友好。将接枝产物与4-甲基-3-硝基苯甲酸进行酯化反应得到的产物中存在硝基，属于强吸电子基，会使其中的苯环发生钝化，不易发生亲电取代反应，意味着产物较同类物质具有更好的稳定性。

本发明以混合的蔗渣木聚糖、罗汉果多糖为主要原料，丙烯酰胺、丙烯酸甲酯为混合接枝单体，首先在水溶剂中合成了蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-AM/MA即BX/SGPS-g-AM/MA；在N,N-二甲基甲酰胺的催化下，将3-硝基对甲基苯甲酸与二氯亚砜反应生成3-硝基对甲基苯甲酰氯，再与BX/SGPS-g-AM/MA进行催化酯化，在有机溶剂中合成了最终产物BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA。

发明内容

本发明的目的是通过对木聚糖/罗汉果多糖复配物进行接枝、酯化的化学修饰，以提高蔗渣木聚糖和罗汉果多糖的生物活性，扩大其在药物方向的应用，并提供一种BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA的制备方法。

本发明的具体步骤为：

(1)将蔗渣木聚糖、罗汉果多糖按质量比1:1混合均匀，取8～10g该混合物于50～60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物。

(2)依次称取0.60～0.80g过硫酸铵和0.30～0.40g亚硫酸氢钠于50mL烧杯中，加入20～30mL蒸馏水，搅拌均匀得引发剂溶液，倒入100mL恒压滴液漏斗中，备用。

(3)在50mL烧杯中，加入1.0～3.0g丙烯酰胺、1.0～2.5mL分析纯丙烯酸甲酯和10～25mL蒸馏水，搅拌溶解得单体混合液，倒入另一100mL恒压滴液漏斗中，备用。

(4)取6.0～8.0g步骤(1)中所得的干基蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物于250mL四口烧瓶中，加入50～80mL的蒸馏水，加热至50～60℃后，搅拌活化20～30分钟。

(5)先加入约四分之一步骤(2)所得混合引发剂溶液至步骤(4)所得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖活化液，搅拌20～30分钟后，开始同步滴加步骤(3)所得单体混合液和剩余约四分之三步骤(2)所得引发剂溶液，控制体系温度在50～70℃、滴加时间在2～3小时，待滴加完毕后继续反应2～5小时；待单体混合液、引发剂溶液滴加完毕后，向体系中加入0.10～0.20g交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续反应3～5小时。反应结束后，将所得物料冷却至室温。

(6)向步骤(5)所得物料中加入40～60mL分析纯丙酮，沉析20～30分钟，抽滤后，沉析物依次用20～30mL分析纯无水乙醇和20～30mL分析纯丙酮洗涤、抽滤2～3次。滤饼置于60℃恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-AM/MA粗产物。

(7)将步骤(6)所得蔗渣木聚糖-g-AM/MA粗产物置于索氏提取器中，加入150～200mL分析纯丙酮将粗产物抽提24小时后，把物料放置在表面皿中，于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得纯蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-AM/MA接枝共聚物。

(8)称取2.0～5.0g 3-硝基对甲基苯甲酸于250mL四口烧瓶中，再加入5～8mL分析纯二氯亚砜、0.05～0.1g分析纯二甲基甲酰胺，体系加热升温至60～70℃，搅拌下反应2～3小时，得到3-硝基对甲基苯甲酰氯混合液；将得到的混合溶液在60～75℃蒸发1～1.5小时后，得到淡黄色透明液体，即3-硝基对甲基苯甲酰氯。

(9)称取2.0～4.0g步骤(7)所得纯蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-AM/MA置于250mL四口烧瓶中，加入60～90mL分析纯甲苯溶剂，再加入0.10～0.40g钛酸四丁酯和2.0～4.0mL分析纯吡啶催化剂和缚酸剂，搅拌下缓慢加入步骤(8)所得3-硝基对甲基苯甲酰氯，升温至60～70℃，继续搅拌反应5～8小时，反应结束后物料冷却至室温。

(10)将步骤(9)所得物料用40～60mL分析纯丙酮沉析20～30分钟，抽滤后，所得沉析物分别用40～50mL分析纯丙酮洗涤、抽滤2～3次。滤饼置于50～60℃恒温干燥箱中干燥18～24小时至恒重，得目标产物BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA。

(11)利用酸碱滴定法对步骤(10)所得产物BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA进行酯化取代度的测定，具体步骤如下：精确称取约0.5g产物样品放入50mL锥形瓶中，向锥形瓶中加入20mL去离子水并充分摇匀，加入2～3滴酚酞指示剂，用浓度为0.5mol/L的NaOH标准溶液将样品溶液滴定至浅红色，且能维持30秒内红色不退除。加入2.5mL浓度0.5mol/L的氢氧化钠溶液，摇匀，密封，在室温下置于电动振荡器震荡皂化4小时后，用浓度为0.5mol/L的盐酸标准溶液滴定至溶液体系为无色，记录滴定消耗的盐酸标准溶液体积为V

式中：

w

V

V

C

m——目标产物样品的质量，单位g；

DS

M和145.5——羧酸酯化剂的酰基和蔗渣木聚糖/罗汉果多糖脱水单元的平均相对分子质量。

本发明是在木聚糖接枝共聚反应的基础上再进行酯化反应，合成最终产物BX/SGPS系MNBA酯-g-AM/MA。所得目标产物较原蔗渣木聚糖热稳定性有了较大提高，有望在医药、食品、功能材料等领域获得广泛应用。

附图说明

图1为蔗渣木聚糖的SEM照片。

图2为本发明实施例制备的BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA的SEM照片。

图3为原蔗渣木聚糖(a)和本发明实施例制备的BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA(b)的IR图。

图4为原蔗渣木聚糖的XRD图。

图5为本发明实施例制备的BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA的XRD图。

图6为原蔗渣木聚糖的TG及DTG曲线。

图7为本发明实施例制备的BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA的TG及DTG曲线。

具体实施方式

实施例：

(1)将蔗渣木聚糖、罗汉果多糖按质量比1:1混合均匀，取10g该混合物于50～60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得干基蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物。

(2)依次称取0.60g过硫酸铵和0.30g亚硫酸氢钠于50mL烧杯中，加入30mL蒸馏水，搅拌均匀得引发剂溶液，倒入100mL恒压滴液漏斗中，备用。

(3)在50mL烧杯中，加入1.5g丙烯酰胺、1.5mL分析纯丙烯酸甲酯和15mL蒸馏水，搅拌溶解得单体混合液，倒入另一100mL恒压滴液漏斗中，备用。

(4)取6.0g步骤(1)中所得的干基蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物于250mL四口烧瓶中，加入60mL的蒸馏水，加热至50℃后，搅拌活化25分钟。

(5)先加入约四分之一步骤(2)所得混合引发剂溶液至步骤(4)所得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖活化液，搅拌20分钟后，开始同步滴加步骤(3)所得单体混合液和剩余约四分之三步骤(2)所得引发剂溶液，控制体系温度在60℃、滴加时间在3小时，待滴加完毕后继续反应2小时；待单体混合液、引发剂溶液滴加完毕后，向体系中加入0.10g交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，继续反应5小时。反应结束后，将所得物料冷却至室温。

(6)向步骤(5)所得物料中加入60mL分析纯丙酮，沉析30分钟，抽滤后，沉析物依次用30mL分析纯无水乙醇和30mL分析纯丙酮洗涤、抽滤3次。滤饼置于60℃恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-AM/MA粗产物。

(7)将步骤(6)所得蔗渣木聚糖-g-AM/MA粗产物置于索氏提取器中，加入200mL分析纯丙酮将粗产物抽提24小时后，把物料放置在表面皿中，于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，即得纯蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-AM/MA接枝共聚物。

(8)称取2.6g 3-硝基对甲基苯甲酸于250mL四口烧瓶中，再加入6mL分析纯二氯亚砜、0.1g分析纯二甲基甲酰胺，体系加热升温至65℃，搅拌下反应3小时，得到3-硝基对甲基苯甲酰氯混合液；将得到的混合溶液在70℃蒸发1小时后，得到淡黄色透明液体，即3-硝基对甲基苯甲酰氯。

(9)称取3.0g步骤(7)所得纯蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-AM/MA置于250mL四口烧瓶中，加入60mL分析纯甲苯溶剂，再加入0.15g钛酸四丁酯和3.4mL分析纯吡啶催化剂和缚酸剂，搅拌下缓慢加入步骤(8)所得3-硝基对甲基苯甲酰氯，升温至70℃，继续搅拌反应8小时，反应结束后物料冷却至室温。

(10)将步骤(9)所得物料用40mL分析纯丙酮沉析30分钟，抽滤后，所得沉析物分别用50mL分析纯丙酮洗涤、抽滤3次。滤饼置于60℃恒温干燥箱中干燥18～24小时至恒重，得目标产物BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA。

(11)采用酸碱滴定法测得产物BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA的取代度为0.80。

对产物BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM/MA进行IR分析，谱图的3421.98cm