一种玉米秸秆戊聚糖硫酸酯的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及了一种玉米秸秆戊聚糖硫酸酯的制备工艺，属于天然产物结构改造以及应用技术领域。本发明专利技术经两步反应合成目标产物戊聚糖硫酸酯，该戊聚糖硫酸酯分子结构与肝素相似，可用作合成抗凝血活性药物的原料。本发明专利技术具有操作简便，污染小，硫酸化程度高等特点，且原料来源广泛，有良好的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种玉米秸秆戊聚糖硫酸酯的制备工艺
本专利技术涉及一种玉米秸秆戊聚糖硫酸酯的制备工艺，属于天然产物结构改造以及应用

技术介绍
多糖是广泛存在于植物、海洋生物、微生物中的天然大分子物质，是由单糖之间脱水形成糖苷键，并以糖苷键线性或分枝连接而成醛糖或酮糖的链状聚合物，又称多聚糖。由于单糖残基的组成不同、糖苷键的类型不同、分支点的位置以及数量的差异，使多糖的分子结构十分复杂。近年来，来源于植物、海洋生物及微生物的多糖及其衍生物的生物活性研究己经取得很大的进展，人们发现很多天然多糖及其衍生物在细胞识别、细胞间物质运输、免疫调节、抗辐射、抗凝血、抗肿瘤、抗病毒等方面具有显著的生物学活性，是优良的广谱免疫促进剂和药物来源。戊聚糖(pentosan)是多糖的一种主要形式，戊聚糖是一种非淀粉多糖，除了含有大量的戊糖聚合物外，还可能含有一定量的己糖、酚类物质和杂多糖等。戊聚糖在谷物（如小麦、黑麦、高粱等）中广泛存在，但含量极少。它是构成植物细胞壁的重要成分，大多数谷物的糊粉层细胞外薄壁和胚乳层细胞外薄壁的60%～70%是由戊聚糖构成。戊聚糖对维持植物生命具有极其重要的作用。玉米秸秆是一种可再生的生物质能，我国的玉米种植面积有3亿亩左右，每到秋冬之交，玉米秸秆会被大量焚烧，会形成雾霾，对环境污染严重，不仅是资源浪费，而且大量焚烧也含有很多不安全因素。玉米秸秆的主要成分有纤维素、半纤维素和木质素，戊聚糖是半纤维素多糖的一种。虽然戊聚糖本身具有抗肿瘤和免疫调节的作用，但由于分子量较大，在生物活性方面的应用受到诸多限制，故对戊聚糖结构进行一定程度的修饰以改变其活性，进而获得较高活性的戊聚糖衍生物是非常必要的。目前，对戊聚糖的化学修饰主要在羟基上进行，包括交联、羧酸酯化、硫酸酯化、醚化、丙基化、烷基化、季铵化、甲基化、羧甲基化等。其中，硫酸化修饰的戊聚糖因具有多种生物活性而成为戊聚糖衍生物的研究热点。多硫酸化戊聚糖主要有抗炎、抗肿瘤、抗病毒、抗凝血等生物活性。常用的硫酸酯化方法有氯磺酸-吡啶法、氯磺酸-二甲基甲酰胺法、吡啶-N-磺酸-二甲亚砜法、三氧化硫复合物-吡啶法、浓硫酸法等。常用的磺化试剂有氯磺酸、三氧化硫、浓硫酸、二氧化硫和氧气、硫酰氯及亚硫酸盐等，但是这些酯化方法采用强酸对设备要求高，需要严格无水操作，并且所得酯化产物硫酸取代度不是很高。本专利技术以玉米秸秆为原料，采用碱式醇沉法提取出戊聚糖并进行纯化，采用氨基三磺酸钠水相法合成戊聚糖硫酸酯(pentosanpolysulfate)，具有良好的市场应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于用廉价的玉米秸秆为原料合成戊聚糖，然后采用氨基三磺酸钠水相合成法制备戊聚糖硫酸酯，以提高玉米秸秆戊聚糖的生物活性，以期作为合成抗凝血活性药物的原料。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案来实现：1）采用碱式醇沉法从玉米秸秆中提取戊聚糖，并对其进行纯化；2）对纯化后的戊聚糖进行硫酸酯化，酯化粗产品进一步纯化。按NaOH溶液（质量分数ω为8%~12%）体积（mL）与粉碎的玉米秸秆（经60目的标准筛筛选后）质量（g）比为25:1~35:1，在60~80℃下，反应5~7h。冷却至室温，抽滤，滤液加入3倍滤液体积的无水乙醇，在0℃下沉降8~10h，抽滤，滤饼用无水乙醇（无水乙醇体积与反应玉米秸秆质量比为3:1~5:1）淋洗，滤饼在30℃真空干燥箱中干燥12h，得戊聚糖粗品。戊聚糖粗品加入到质量分数（ω）为5%的NaOH溶液（NaOH体积与反应玉米秸秆质量比为10:1~15:1）中搅拌溶解，抽滤，向滤液中滴加HCl（ω为8%~10%）调节溶液pH至7，真空浓缩（浓缩液体积与反应玉米秸秆质量比为3:1~5:1），冷却后加入3倍浓缩液体积的无水乙醇，沉降8~10h，抽滤得滤饼，滤饼在30℃真空干燥箱中干燥12h，重复操作2~4次。采用3500Da（分子量）的透析袋（预先在90℃下蒸煮10min）将溶解好的戊聚糖粗品透析72h，透析袋中液体经真空浓缩（浓缩液体积与反应玉米秸秆质量比为3:1~5:1）后冷冻干燥，得戊聚糖产品。在40~60℃下将戊聚糖缓慢加入到酯化试剂中，戊聚糖质量（g）与氨基三磺酸钠体积（mL）比为1:20~1:30。反应4~6h，冷却至室温，加入三倍反应液体积的无水乙醇沉降2h，抽滤得滤饼，加蒸馏水溶解，滤饼质量（g）与蒸馏水体积（mL）比为1:8~1:10，然后滴加质量分数（ω）为18%HCl（HCl体积与反应玉米秸秆质量比为1:1~2:1）酸化30min，加入3倍酸化后液体体积的无水乙醇沉降，抽滤，滤饼即为戊聚糖硫酸酯粗品，再经3500Da（分子量）的透析袋（预先在90℃下蒸煮10min）将溶解好的戊聚糖粗品透析72h，透析袋中液体经真空浓缩后冷冻干燥，得戊聚糖硫酸酯产品。所述酯化试剂由体积比为3:1~5:1的亚硫酸氢钠（ω为30%~35%）和亚硝酸钠（ω为18%~22%）在90℃下水相中反应1.5h制得（质量分数ω为15%~20%）的氨基三磺酸钠溶液。本专利技术采用BaCl2-明胶法测戊聚糖硫酸酯的硫酸取代度。取代度DS的计算公式为：式中：SO4%—样品中硫酸基团的百分含量。有益效果：本专利技术经两步反应合成目标产物戊聚糖硫酸酯，具有操作简便，污染小，硫酸化程度高等特点，且原料来源广泛，该戊聚糖硫酸酯分子结构与肝素相似，可用作合成抗凝血活性药物的原料，具有良好的市场应用前景。附图说明：图1为本专利技术实施例1戊聚糖IR图。图2为本专利技术实施2戊聚糖硫酸酯IR图。图3为本专利技术实施例1戊聚糖13CNMR图。图4为本专利技术实施例2戊聚糖硫酸酯13CNMR图。具体实施方式下面给出实施例以对本专利技术进行具体描述，但值得指出的是以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术做出的一些非本质的改进和调整仍属于本专利技术的保护范围。实施例11.玉米秸秆戊聚糖的提取将4g玉米秸秆（经60目的标准筛筛选后）加入到120mLNaOH溶液（ω为10%）中，70℃下反应6h。抽滤，滤液用HCl（ω为9%）调PH至7，真空浓缩至80mL，冷却至室温，加入240mL无水乙醇沉降，0℃沉降9h。抽滤，滤饼用20mL无水乙醇洗涤3次，滤饼于30℃真空干燥箱中干燥12h，得到戊聚糖粗品。2.玉米秸秆戊聚糖的纯化（1）重结晶：将实施例1中戊聚糖粗品加入到50mLNaOH溶液（ω为5%）中搅拌溶解，抽滤，向滤液中滴加HCl（ω为9%）调节溶液pH至7，真空浓缩至30mL，冷却后加入90mL无水乙醇，产生大量白色晶体，沉降8h，抽滤得滤饼，共重结晶三次，滤饼于30℃真空干燥箱中烘干。（2）透析：将重结晶后的粗产品用蒸馏水溶解，配成500mg/mL浓度溶液，放入3500Da的透析袋（90℃下煮10min）中，透析72h，最后滴加AgNO3溶液（ω为1%）直到没有白色沉淀产生，表明NaCl被完全除去。（3）冻干：将实施例1中透析过的溶液真空浓缩至15mL，进行冷冻干燥。实施例2：1.戊聚糖硫酸酯的制备（1）将40mLNaHSO3溶液（ω为32.5%）加入到带有温度计和冷凝管的100mL三口烧瓶中，在搅拌下，缓慢滴加10mLNaNO2溶液（ω为20%），控制滴加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玉米秸秆戊聚糖硫酸酯的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：1）采用碱式醇沉法从玉米秸秆中提取戊聚糖(pentosan)，并对其进行纯化；2）对纯化后的戊聚糖进行硫酸酯化，酯化粗产品进一步纯化。

【技术特征摘要】
1.一种玉米秸秆戊聚糖硫酸酯的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：1）采用碱式醇沉法从玉米秸秆中提取戊聚糖(pentosan)，并对其进行纯化；2）对纯化后的戊聚糖进行硫酸酯化，酯化粗产品进一步纯化。2.根据权利要求1所述的玉米秸秆戊聚糖硫酸酯(pentosanpolysulfate)的制备工艺，其特征在于所述步骤1）中，所述碱式醇沉法的条件是，按NaOH溶液（质量分数ω为8%~12%）体积（mL）与粉碎的玉米秸秆（经60目的标准筛筛选后）质量（g）比为25:1~35:1，在60~80℃下，反应5~7h，冷却至室温，抽滤，滤液加入3倍滤液体积的无水乙醇，在0℃下沉降8~10h，抽滤，滤饼用无水乙醇（无水乙醇体积与反应玉米秸秆质量比为3:1~5:1）淋洗，滤饼在30℃真空干燥箱中干燥12h，得戊聚糖粗品。3.根据权利要求1所述的玉米秸秆戊聚糖硫酸酯的制备工艺，其特征在于所述步骤1）中，所述的纯化条件是，对所得戊聚糖粗品重结晶2~4次，采用3500Da（分子量）的透析袋（预先在90℃下蒸煮10min）将溶解好的戊聚糖粗产品透析72h，透析袋中液体经真空浓缩（浓缩液体积与反应玉米秸秆质量比为3:1~5:1）后冷冻干燥，得戊聚糖产品。4.根据权利要求1所述的玉米秸秆戊聚糖硫酸酯的制备工艺，其特征在于所述步骤2）中，所述酯化试剂采用质量分数ω为15%~20%的氨基三磺酸钠溶液（由体积比为3:1~5:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：米浩宇，王佩，张龙，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22