Beta-D-(-)-Arabinoseé uma importante molécula de açúcar quiral com amplo valor de aplicação. Tem aplicações importantes na síntese farmacêutica, aditivos alimentares, agentes desidratantes, cosméticos e outros campos. Portanto, existem vários métodos para sintetizar Beta-D-(-)-Arabinose. Este artigo apresentará principalmente alguns dos principais métodos sintéticos.
Extração de Beta-D-(-)-Arabinose de produtos naturais:
O método de extração de Beta-D-(-)-Arabinose de produtos naturais é o mais direto e pode-se obter produtos de alta pureza. A fonte natural mais comum de Beta-D-(-)-Arabinose é o xilano, que é um dissacarídeo composto de D-xilose e D-glicose. Beta-D-(-)-Arabinose é uma das unidades estruturais da xilana. Xylan pode ser encontrado em paredes celulares de plantas como lignina, pinheiros que crescem em regiões frias, etc.
O método de extração da Beta-D-(-)-Arabinose é o mesmo da xilana. Em geral, o método ácido é o método de extração de xilana mais comumente usado. Uma amostra de xilana é primeiro adicionada a uma solução ácida, aquecida até que os monômeros de açúcar sejam separados dos agregados, depois filtrada e lavada. Após o tratamento com xilana, a Beta-D-(-)-Arabinose contida na solução ácida pode ser separada e purificada por neutralização e cristalização.
Síntese química:
Atualmente, existem muitos métodos químicos eficazes disponíveis para a síntese de Beta-D-(-)-Arabinose. Aqui estão algumas maneiras:
1. Rota do glicogênio:
Este é um dos métodos sintéticos mais comuns
Passo 1: Obter Xilose de Xylan:
A síntese da rota do glicogênio da Beta-D-(-)-Arabinose começa a partir da xilose. A xilose é um açúcar de seis carbonos onipresente nas paredes celulares das plantas e pode ser obtido pela hidrólise do xilano (geralmente extraído de plantas).
Xylan mais H2O → Xilose mais outros açúcares
Xylan é um polissacarídeo composto de múltiplas moléculas de xilose e geralmente é uma substância pulverulenta incolor ou marrom. A reação de hidrólise precisa ser catalisada por um ácido ou uma enzima, e um catalisador ácido é geralmente usado para a reação de hidrólise. Após a hidrólise, a xilose pode ser usada para sintetizar Beta-D-(-)-Arabinose.
Etapa 2: Converter xilose em L-arabinose:
A conversão de xilose em L-arabinose é uma etapa fundamental na síntese de Beta-D-(-)-Arabinose pela rota do glicogênio. Esse processo requer o uso de um conjunto de enzimas para catalisar uma série de reações que convertem a xilose em arabinose.
Primeiro, a xilose é convertida em D-xilose cetose por meio de reação catalítica.
Xilose mais ATP → D-xilose cetose mais ADP
Em segundo lugar, a D-xilose cetose será transformada em L-xilose cetose através da reação de isomerização.
D-xilose cetulose → L-xilose cetulose
Em seguida, a reação catalisada pela L-xilose glusidase foi submetida à ciclização de Cooper para obtenção do L-arabino-desoxi-hex-2-ulonato.
L-xilose cetose → ácido L-arabinurônico
Finalmente, sob a ação do ácido arabinurônico, use NADPH e glucosidase para reduzir o ácido arabinurônico a L-arabinose.
Ácido L-arabinurônico mais NADPH mais H mais → L-arabinose mais NADP mais
A terceira etapa: converter L-arabinose em Beta-D-(-)-Arabinose:
A conversão de L-arabinose em Beta-D-(-)-Arabinose requer um conjunto de enzimas para catalisar a reação.
Primeiro, a L-arabinose é fosforilada para formar arabinose-6-fosfato.
L-arabinose mais ATP → arabinose-6-fosfato mais ADP
Em seguida, uma reação de hidrólise converte arabinose-6-fosfato em Beta-D-(-)-Arabinose-5-fosfato (Beta-D-(-)-arabinose-5-fosfato).
Arabinose-6-fosfato mais H2O → Beta-D-(-)-arabinose-5-fosfato
Finalmente, Beta-D-(-)-arabinose-5-fosfato sofre desfosforilação para formar Beta-D-(-)-Arabinose.
Beta-D-(-)-arabinose-5-fosfato → Beta-D-(-)-arabinose mais Pi
A síntese da rota do glicogênio da Beta-D-(-)-Arabinose começa a partir da xilose. Primeiro, a xilose é obtida a partir do xilano, depois a xilose é convertida em L-arabinose e, finalmente, a L-arabinose é convertida em Beta-D-(-)-Arabinose. Este processo requer o uso de múltiplas reações catalisadas por enzimas, cada uma das quais é crítica. Através deste método de síntese, pode-se obter Beta-D-(-)-Arabinose altamente eficiente, econômico e puro, o que fornece uma base sólida para sua aplicação nos campos da biologia, medicina e síntese química.
2. Reação de Knight:
O método, desenvolvido na década de 1940, requer hidrocarbonetos aromáticos policlorados como material de partida. Na reação de Knight, hidrocarbonetos aromáticos policlorados reagem com uma mistura de ácido e detergente e, em seguida, Obenzil-D-arabinose é adicionada à mistura. Após uma série de etapas, a Beta-D-(-)-Arabinose é sintetizada.
As etapas específicas são as seguintes:
Etapa 1: Para preparar a Beta-D-(-)-Arabinose, precisamos primeiro preparar o açúcar Beta-D-(-)-Arabinose e os reagentes pré-adicionados, e a oxigenação é um dos métodos de fabricação mais comuns. Consiste em duas etapas: primeiro, o metil-D-glucofuranósido sofre reação de aromatização na presença de sal de iodo para obter 4,6-derivados de O-metil anisol; em seguida, aromatiza na reação estruturada da posição do ângulo O 5- e, em seguida, reduz para obter Beta-D-(-)-Arabinose.
Passo 2: Prepare os reagentes e solventes necessários para a reação de Knight. É necessário preparar um frasco de solução contendo 30ml de ácido acético a 50 por cento e 10g de açúcar Beta-D-(-)-Arabinose, e com base nisso proceder aos passos seguintes.
Etapa 3: Adicionar ácido sulfúrico como catalisador ácido. Antes de adicionar o catalisador ácido, 100 ml de etanol deve ser adicionado ao tubo de ensaio, seguido de 0,1 ml de ácido sulfúrico concentrado.
Passo 4: Adicione ácido bórico sob condição de resfriamento. Depois que o sistema solvente foi resfriado à temperatura ambiente, 150 ml de isopropanol foram adicionados e, em seguida, 0,1 ml de ácido bórico foram adicionados e agitados suavemente.
Passo cinco: Aquecimento de reação. Aqueça em um banho de óleo de temperatura constante por cerca de 40 a 50 minutos para reagir completamente a aldose na solução para produzir um produto de éster enol de açúcar.
Passo 6: Hidrogenação catalítica. Após o término da reação, o tubo de ensaio foi retirado do banho de óleo e deixado esfriar até a temperatura ambiente. Em seguida, adicione 1 mililitro de n-heptano e 00,05 mililitro de solução de tungstato de sódio para realizar a reação de hidrogenação catalítica, muitas vezes tem que esperar vários dias.
Passo 7: Extraia o produto. O produto foi extraído da solução pelo método de imersão, e o produto foi identificado e caracterizado por métodos como espectroscopia ultravioleta, espectroscopia infravermelha e ressonância magnética nuclear, e a estrutura do produto da reação foi deduzida.
3. Reação de glicosidação:
Este método também é muito popular, e sua matéria-prima é o D-xyloside. Primeiro, reage D-xilosídeo e metanol sob a ação de um catalisador para obter Obenzil-D-arabinose. Em seguida, a Obenzil-D-arabinose é reagida com NaIO4 oxidado na presença do substrato, seguido pela adição de sais de amônio quaternário seco, obtendo-se assim a Beta-D-(-)-Arabinose.
Em uma palavra, a Beta-D-(-)-Arabinose pode ser sintetizada por vários métodos mencionados acima, cada método tem suas vantagens e desvantagens, e diferentes métodos podem ser selecionados de acordo com diferentes necessidades reais.