Beta-D-(-)-arabinozaje važna molekula kiralnog šećera sa širokom primjenom. Ima važnu primjenu u farmaceutskoj sintezi, prehrambenim aditivima, dehidratantima, kozmetici i drugim poljima. Stoga postoje različite metode za sintezu beta-D-(-)-arabinoze. Ovaj članak će uglavnom predstaviti neke od glavnih sintetičkih metoda.
Ekstrakcija beta-D-(-)-arabinoze iz prirodnih proizvoda:
Metoda ekstrakcije Beta-D-(-)-arabinoze iz prirodnih proizvoda je najdirektnija i može dobiti proizvode visoke čistoće. Najčešći prirodni izvor beta-D-(-)-arabinoze je ksilan, koji je disaharid sastavljen od D-ksiloze i D-glukoze. Beta-D-(-)-arabinoza je jedna od strukturnih jedinica ksilana. Ksilan se može naći u zidovima biljnih ćelija kao što je lignin, borovi koji rastu u hladnim krajevima, itd.
Metoda ekstrakcije beta-D-(-)-arabinoze je ista kao i ksilana. Općenito, kiselinska metoda je najčešće korištena metoda ekstrakcije ksilana. Uzorak ksilana se prvo dodaje kiseloj otopini, zagrijava dok se monomeri šećera ne odvoje od agregata, zatim se filtrira i ispere. Nakon tretmana ksilanom, Beta-D-(-)-arabinoza sadržana u kiseloj otopini može se odvojiti i prečistiti neutralizacijom i kristalizacijom.
Hemijska sinteza:
Trenutno postoji mnogo efikasnih hemijskih metoda za sintezu beta-D-(-)-arabinoze. Evo nekoliko načina:
1. Put glikogena:
Ovo je jedna od najčešćih sintetičkih metoda
Korak 1: Nabavite ksilozu iz Xylan-a:
Sinteza beta-D-(-)-arabinoze glikogena počinje od ksiloze. Ksiloza je šećer sa šest ugljika koji je sveprisutno prisutan u zidovima biljnih stanica i može se dobiti hidrolizom ksilana (obično ekstrahiran iz biljaka).
Xylan plus H2O → Ksiloza plus drugi šećeri
Xylan je polisaharid sastavljen od više molekula ksiloze i obično je bezbojna ili smeđa praškasta supstanca. Reakciju hidrolize treba katalizirati kiselina ili enzim, a za reakciju hidrolize se obično koristi kiseli katalizator. Nakon hidrolize, ksiloza se može koristiti za sintezu beta-D-(-)-arabinoze.
Korak 2: Pretvorite ksilozu u L-arabinozu:
Pretvaranje ksiloze u L-arabinozu je ključni korak u sintezi Beta-D-(-)-arabinoze putem glikogena. Ovaj proces zahtijeva korištenje skupa enzima za katalizu niza reakcija koje pretvaraju ksilozu u arabinozu.
Prvo, ksiloza se katalitičkom reakcijom pretvara u D-ksilozu ketozu.
Ksiloza plus ATP → D-ksiloza ketoza plus ADP
Drugo, D-ksiloza ketoza će se transformisati u L-ksilozu ketozu reakcijom izomerizacije.
D-ksiloza ketuloza → L-ksiloza ketuloza
Zatim je reakcija koju katalizira L-ksiloza gluzidaza podvrgnuta Cooperovoj ciklizaciji da se dobije L-arabino-deoksi-heks{4}}ulonat.
L-ksiloza ketoza → L-arabinuronska kiselina
Konačno, pod djelovanjem arabinuronske kiseline, koristite NADPH i glukozidazu za redukciju arabinuronske kiseline u L-arabinozu.
L-arabinuronska kiselina plus NADPH plus H plus → L-arabinoza plus NADP plus
Treći korak: pretvaranje L-arabinoze u Beta-D-(-)-arabinozu:
Pretvaranje L-arabinoze u Beta-D-(-)-arabinozu zahtijeva skup enzima da katalizira reakciju.
Prvo, L-arabinoza se fosforilira da nastane arabinoza{1}}fosfat.
L-arabinoza plus ATP → arabinoza-6-fosfat plus ADP
Zatim, reakcija hidrolize pretvara arabinoza-6-fosfat u Beta-D-(-)-Arabinoza-5-fosfat (Beta-D-(-)-arabinoza-5-fosfat).
Arabinoza-6-fosfat plus H2O → Beta-D-(-)-arabinoza-5-fosfat
Konačno, Beta-D-(-)-arabinoza-5-fosfat se podvrgava defosforilaciji da bi se formirala Beta-D-(-)-arabinoza.
Beta-D-(-)-arabinoza-5-fosfat → Beta-D-(-)-arabinoza plus Pi
Sinteza beta-D-(-)-arabinoze glikogena počinje od ksiloze. Prvo, ksiloza se dobija iz ksilana, zatim se ksiloza pretvara u L-arabinozu, a na kraju L-arabinoza se pretvara u Beta-D-(-)-arabinozu. Ovaj proces zahtijeva korištenje više reakcija kataliziranih enzima, od kojih je svaka kritična. Ovom metodom sinteze može se dobiti visoko efikasna, ekonomična i čista Beta-D-(-)-arabinoza, što daje solidnu osnovu za njenu primenu u oblastima biologije, medicine i hemijske sinteze.
2. Vitezova reakcija:
Metoda, razvijena 1940-ih, zahtijeva polihlorirane aromatične ugljovodonike kao početni materijal. U Knight reakciji, polihlorisani aromatični ugljovodonici reaguju sa mešavinom kiseline i deterdženta, a zatim se zajedno sa smešom dodaje Obenzil-D-arabinoza. Nakon niza koraka, sintetiše se Beta-D-(-)-arabinoza.
Specifični koraci su sljedeći:
Korak 1: Za pripremu Beta-D-(-)-arabinoze, prvo moramo pripremiti Beta-D-(-)-arabinoza šećer i prethodno dodane reagense, a oksigenacija je jedna od najčešćih metoda proizvodnje. Sastoji se od dva stupnja: prvo, metil-D-glukofuranozid se podvrgava reakciji aromatizacije u prisustvu jodne soli da bi se dobili derivati 4,6-O-metil anizola; zatim aromatizira na 5-O-ugaonoj poziciji. Strukturirana reakcija, a zatim reducira da se dobije Beta-D-(-)-arabinoza.
Korak 2: Pripremite reagense i rastvarače potrebne za Knight reakciju. Potrebno je pripremiti bočicu rastvora koja sadrži 30 ml 50 posto sirćetne kiseline i 10 g šećera Beta-D-(-)-arabinoze i na osnovu toga preći na naredne korake.
Korak 3: Dodajte sumpornu kiselinu kao kiseli katalizator. Prije dodavanja kiselog katalizatora, u epruvetu treba dodati 100 ml etanola, a zatim 0,1 ml koncentrovane sumporne kiseline.
Korak 4: Dodajte borovu kiselinu u uslovima hlađenja. Nakon što je sistem rastvarača ohlađen na sobnu temperaturu, dodato je 150 ml izopropanola, a zatim je dodato 0,1 ml borne kiseline i lagano mešano.
Peti korak: Reakciono zagrijavanje. Zagrijati u uljnoj kupelji s konstantnom temperaturom oko 40 do 50 minuta kako bi u potpunosti reagirala aldoza u otopini kako bi se proizveo produkt šećernog enol estra.
Korak 6: Katalitička hidrogenacija. Nakon što je reakcija završena, epruveta je izvađena iz uljne kupke i ostavljena da se ohladi na sobnu temperaturu. Zatim dodajte 1 mililitar n-heptana i 0.05 mililitara rastvora natrijum volframata da biste izvršili reakciju katalitičke hidrogenacije, koja se često mora čekati nekoliko dana.
Korak 7: Izvucite proizvod. Produkt je ekstrahiran iz otopine metodom imerzije, a proizvod je identificiran i okarakteriziran metodama kao što su ultraljubičasta spektroskopija, infracrvena spektroskopija i nuklearna magnetna rezonanca, te je izvedena struktura produkta reakcije.
3. Reakcija glikozidacije:
Ova metoda je također vrlo popularna, a njena sirovina je D-ksilozid. Prvo, reagovati D-ksilozid i metanol pod dejstvom katalizatora da bi se dobila obenzil-D-arabinoza. Zatim, obenzil-D-arabinoza reaguje sa oksidovanim NaIO4 u prisustvu supstrata, nakon čega sledi dodavanje suvih kvaternarnih amonijumovih soli, čime se dobija Beta-D-(-)-arabinoza.
Jednom riječju, Beta-D-(-)-Arabinoza se može sintetizirati pomoću nekoliko gore navedenih metoda, svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke, a različite metode se mogu odabrati prema različitim stvarnim potrebama.