水溶性β-环糊精酰胺化衍生物及合成方法和在抗氧化、抗菌方面的应用技术

本发明专利技术公开了一种水溶性β‑环糊精酰胺化衍生物及合成方法和在抗氧化、抗菌方面的应用，该衍生物的结构式为

【技术实现步骤摘要】
水溶性β-环糊精酰胺化衍生物及合成方法和在抗氧化、抗菌方面的应用
本专利技术属于有机合成与精细化工
，具体涉及一种水溶性β-环糊精酰胺化衍生物，以及该化合物的合成方法和在抗氧化、抗菌方面的应用。
技术介绍
环糊精(cyclodextrin，CD)主要是指环糊精糖基转移酶作用于淀粉得到的降解产物。环糊精是典型的可再生、无毒、可生物降解资源，并且具有“内腔疏水，外壁亲水”的特殊结构和性质，已成为构筑各种功能材料的优良结构单元，其中β-环糊精价廉易得，应用最广。环糊精在水中的溶解度极小，对药物客体分子的识别受到了阻碍，限制了其在药物学领域的应用，因而β-环糊精衍生物的合成越来越受到人们的青睐。β-环糊精衍生物在水中的溶解性能会显著地增强，这样也能增加空腔的尺寸，使其与客体药物的包络作用增强。国内外对环糊精进行改性主要有两种途径：化学法和酶工程法。化学法是使环糊精分子表面的醇羟基发生各种化学反应，如酯化、氧化、醚化、交联等化学反应，从而使环糊精的分子表面与新的官能团相连，获得具有不同性质的环糊精衍生物，是最主要的改性方法。对天然环糊精进行改性后得到的环糊精衍生物具备与母体环糊精不同的特性，特别是环糊精的6位羟基被取代所得到的衍生物和客体分子之间的结合能力更强。酶工程法是制备支链环糊精的方法，即在环糊精葡萄糖基转移酶或普鲁蓝酶的作用下将单糖或低聚糖结合到环糊精上构成所需的支链环糊精。环糊精衍生物的成本低、相溶性好，扩大了应用范围、发掘了新的用途，能很好地应用于制药、分析、分离、催化等各个方面。因此，有必要对环糊精衍生物进行研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种同时具备抗氧化、抗菌性能的水溶性β-环糊精酰胺化衍生物，以及该化合物的合成方法和应用。解决上述技术问题所采用的水溶性β-环糊精酰胺化衍生物的结构式如下所示：式中R1、R2、R3、R4、R5各自独立地代表H、OH、C1～C2烷氧基、C1～C3烷基中任意一种，且其中至少有一个为OH；代表6-位去羟基β-环糊精。本专利技术水溶性β-环糊精酰胺化衍生物合成路线和具体合成方法如下所示：1、合成β-环糊精磺酰化衍生物以氢氧化钠水溶液为溶剂，将β-环糊精与对甲苯磺酰氯按摩尔比为0.6:1，室温反应3小时后抽滤，滤液用盐酸将pH调节至2，分离纯化产物，得到式I所示的β-环糊精磺酰化衍生物。2、合成β-环糊精氨基化衍生物以无水乙醇为溶剂，将β-环糊精磺酰化衍生物与乙二胺按摩尔比为1:290～300，80℃下反应4小时，分离纯化产物，得到式II所示的β-环糊精氨基化衍生物。3、合成水溶性β-环糊精酰胺化衍生物以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，使用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三唑作为缩合剂活化式III所示的肉桂酸衍生物，再加入β-环糊精氨基化衍生物，室温反应，反应完后分离纯化产物，得到β-环糊精酰胺化衍生物。上述步骤3中，所述肉桂酸衍生物与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-羟基苯并三唑、β-环糊精氨基化衍生物的摩尔比为1:0.9～1:0.9～1:0.6～1。本专利技术水溶性β-环糊精酰胺化衍生物作为抗氧化剂在抗氧化方面的应用。本专利技术水溶性β-环糊精酰胺化衍生物作为抗菌剂在抗菌方面的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术水溶性β-环糊精酰胺化衍生物的合成方法原料廉价易得、操作简单且条件温和，所合成的β-环糊精酰胺化衍生物纯度较高。2、本专利技术β-环糊精酰胺化衍生物水溶性十分良好，大于600mg/mL，而β-环糊精母体水溶性仅为18.5mg/mL。3、本专利技术采用肉桂酸衍生物改性β-环糊精在改善环糊精母体水溶性的同时，可以实现多功能化，仅凭β-环糊精酰胺化衍生物主体就具备良好的抗氧化、抗菌性能。而一般的环糊精衍生物主体需要包合功能性客体分子才能具备附加功能。本专利技术β-环糊精酰胺化衍生物扩大了应用范围、发掘了新的用途，可用于医学、日用化工、食品工业等领域。附图说明图1是实施例1制备的β-环糊精磺酰化衍生物的质谱图。图2是实施例1制备的β-环糊精磺酰化衍生物的核磁共振氢谱图。图3是实施例1制备的β-环糊精氨基化衍生物的质谱图。图4是实施例1制备的β-环糊精氨基化衍生物的核磁共振氢谱图。图5是实施例1制备的β-环糊精酰胺化衍生物的质谱图。图6是实施例1制备的β-环糊精酰胺化衍生物的核磁共振氢谱图。图7是实施例2制备的β-环糊精酰胺化衍生物的质谱图。图8是实施例2制备的β-环糊精酰胺化衍生物的核磁共振氢谱图。图9是实施例3制备的β-环糊精酰胺化衍生物的质谱图。图10是实施例3制备的β-环糊精酰胺化衍生物的核磁共振氢谱图。图11是实施例1制备的不同浓度β-环糊精酰胺化衍生物添加相同浓度DPPH的吸光度曲线。图12是实施例2制备的不同浓度β-环糊精酰胺化衍生物添加相同浓度DPPH的吸光度曲线。图13是实施例3制备的不同浓度β-环糊精酰胺化衍生物添加相同浓度DPPH的吸光度曲线。图14是实施例1～3制备的β-环糊精酰胺化衍生物分别添加相同浓度DPPH的吸光度曲线。图15是实施例1～3制备的β-环糊精酰胺化衍生物对金黄色葡萄球菌的杀菌率图表。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例1合成结构式如下的β-环糊精酰胺化衍生物1、合成β-环糊精磺酰化衍生物将17.22g(0.015mol)β-环糊精溶于200mL0.25mol/L氢氧化钠水溶液中，并向溶液中滴加16.5mL溶有4.35g(0.023mol)对甲苯磺酰氯的乙腈溶液，在室温下反应3小时，抽滤，滤液用盐酸将pH调至2后，在4℃条件下静置过夜，有大量白色固体析出，抽滤，用去离子水重结晶，40℃条件下真空干燥5小时，得到白色粉末状产品β-CD-6-OTs。所得β-CD-6-OTs采用质谱仪和核磁共振谱仪对结构进行表征，结果见图1和图2。该化合物的相对分子量为1310.3606，由图1可见，其质谱分子离子峰为1311.3664，对应的离子峰为M+；图2中，化合物中的每种氢均可与氢谱上的化学位移和积分一一对应，具体数据为：1HNMR(400MHz,DMSO):δ:2.41(s,3H,CH3),3.24-3.80(m,42H,CH)，4.47-4.55(m，6H,OH),4.80-4.84(m,7H,CH),5.62-5.83(m,14H,OH),7.42(d,2H,PhH),7.74(d,2H,PhH).2、合成β-环糊精氨基化衍生物取3g(0.0023mol)β-CD-6-OTs加入溶有45mL(0.675mol)乙二胺的乙醇溶液中，搅拌溶解后升温至80℃，反应4小时，减压蒸馏除溶剂。将所得固体使用少量热水溶解，加入300mL丙酮洗涤，抽滤。重复提纯3次，40℃条件下真空干燥5小时，得到白色粉末状产品β-CD-6-EDA。所得β-CD-6-EDA采用质谱仪和核磁共振谱仪对结构进行表征，结果见图3和图4。该化合物的相对分子量为1176.4279，由图3可见，其质谱分子离子峰为1177.4312，对应的离子峰为M+；图4中，化合物中的每种氢均可与氢谱上的化学位移和积分一一对应，具体数据为：1HNMR(400本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水溶性β‑环糊精酰胺化衍生物，其特征在于该化合物的结构式如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种水溶性β-环糊精酰胺化衍生物，其特征在于该化合物的结构式如下所示：式中R1、R2、R3、R4、R5各自独立地代表H、OH、C1～C2烷氧基、C1～C3烷基中任意一种，且其中至少有一个为OH；代表6-位去羟基β-环糊精。2.根据权利要求1所述的水溶性β-环糊精酰胺化衍生物，其特征在于：所述的R3代表OH，R1、R2、R4、R5各自独立的代表H、OH或OCH3，且R1、R2、R4、R5中至少有两个为H。3.一种权利要求1所述的水溶性β-环糊精酰胺化衍生物的合成方法，其特征在于：(1)合成β-环糊精磺酰化衍生物以氢氧化钠水溶液为溶剂，将β-环糊精与对甲苯磺酰氯按摩尔比为0.6:1，室温反应3小时后抽滤，滤液用盐酸将pH调节至2，分离纯化产物，得到式I所示的β-环糊精磺酰化衍生物；(2)合成β-环糊精氨基化衍...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亚芍，张晶，王长号，张冬梅，董梦瑾，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61