O稳定性同位素标记葡萄糖的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工技术领域，具体涉及一种1，6-二-D或1-180稳定性同位素标记葡 萄糖的制备方法。
【背景技术】
[0002] 葡萄糖是自然界中存在量最多的化合物之一，属于多羟基醛，分子式为C6H1206。天 然的葡萄糖来源于光合作用生成的淀粉或纤维素的水解，其无论是游离的还是结合的，均 属D构型，在水溶液中主要以吡喃式构型含氧环存在，为a和0构型的衡态混合物。另 外，葡萄糖也可以采用化学合成的方法制备。例如，利用1，6-缩水-0-D-吡喃葡萄糖（简 称：内醚糖，Levoglucosan)在酸催化条件下可以比较容易的得到高产率葡萄糖。Zhuang、 Helle及Bennett较为详细的探索了内醚糖稀酸水解转化为葡萄糖的条件。
[0003] 葡萄糖是生物体内新陈代谢不可缺少的营养物质。另外，葡萄糖具有的羟基醛结 构特征使其在食品、医疗、生物工程、印染等行业获得了广泛的应用。
[0004] 葡萄糖由C、H和0元素组成，任何一个元素被其相应的同位素替换，都可成为同位 素标记的葡萄糖。例如11(：、 13(：、14(：、0、311及180等多种同位素均可用于同位素标记葡萄糖，被 标记葡萄糖作为示踪剂，被广泛应用于代谢、医疗诊断、有机合成等方面。例如艾桃山等将 荧光极毛杆菌在含有 3H标记的葡萄糖培养基中培养后，获得了 3H标记葡萄糖的细菌，经灭 活，莨菪佐剂浸泡后，可不同程度进入鱼体，发现莨菪佐剂能明显促进鱼体对标记细菌抗原 的吸收，并能得到标记抗原在鱼体各组织器官的分布情况。梁泽容等人发现在葡萄糖钳夹 技术中两种示踪剂D-葡萄糖和3H标记葡萄糖在评估糖代谢方面的效果一致，但D-葡萄糖 具有无放射性的优点。2013年刘占峰等人较为详细地综述介绍了同位素标记葡萄糖的研究 进展。同位素标记葡萄糖的合成最先利用光合作用方法，最早是Lifton等人在1972年利 用光化作用将放射性nC标记的二氧化碳转化为nC标记的葡萄糖。除了利用光合作用可以 得到同位素碳标记的葡萄糖外，还可以采用微生物法及化学合成法。例如，Robert等利用 13C标记的醋酸盐为原料，利用酵母发酵合成了 13C标记的葡萄糖，Elander等以阿拉伯糖和 nC标记的氰化氨为原料，化学合成nC标记的葡萄糖。目前同位素碳标记的葡萄糖制备方 法文献报道较多，但是D或180稳定性同位素标记葡萄糖的制备方法鲜见报道，而利用内醚 糖水解制备D或180稳定性同位素标记葡萄糖的方法未见有报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种1，6-二-D或1_180稳定性同位素标记葡萄糖的制备方 法，解决了现有技术中存在的稳定性同位素标记葡萄糖制备周期长且繁琐的问题，丰富了 H、0同位素标记产物制备方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是，一种1，6-二-D或1_180稳定性同位素标记葡萄糖的 制备方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1、准备原料，准备原料D20或H21S0中的一种、内醚糖以及无机强酸；
[0008] 步骤2、将上述原料在强酸条件下水解，得到含1，6-二-D-葡萄糖或1_180_葡萄 糖的溶液；
[0009] 步骤3、将含1，6-二-D-葡萄糖或1-180_葡萄糖的溶液纯化，得到1，6-二-D-葡 萄糖或1-180_葡萄糖。
[0010] 本发明的特点还在于：
[0011] 步骤2中将上述原料在强酸条件下水解具体为：将D20或H21S0中的一种以及内 醚糖放入水解反应器中，加入适量无机强酸，使溶液中的酸浓度在〇.Olmol/L-2. 5mol/L之 间，D20或H21S0与内醚糖的质量比为8-10:1，溶液加热到50°C-200°C，反应5-200分钟，使 内醚糖增加一分子D或180稳定性同位素标记的水，然后冷却至室温，得到含1，6-二-D-葡 萄糖或1-180_葡萄糖的溶液。
[0012] 步骤3中将含1，6-二-D-葡萄糖或1-180_葡萄糖的溶液纯化具体为：向步骤2中 得到的溶液中加入碱溶液使溶液pH= 7,减压蒸馏至稠状固态物，缓慢加入无水乙醇，回流 搅拌30分钟以上，双层定量滤纸抽滤，除去不溶于乙醇的固体无机盐，再将滤液收集并放 入冰浴中，连续搅拌30分钟以上，再静置30分钟以上，双层定量滤纸抽滤收集结晶，自然晾 干，即获得1，6-二-D-葡萄糖或1-ls〇-葡萄糖。
[0013] 步骤3中将含1，6-二-D-葡萄糖或1-180_葡萄糖的溶液纯化具体为：向步骤2中 得到的溶液中加入碱溶液使溶液pH= 7,减压蒸馏至稠状固态物，缓慢加入无水乙醇，回流 搅拌30分钟以上，双层定量滤纸抽滤，除去不溶于乙醇的固体无机盐，再将滤液收集，将无 水乙醇溶液趁热雾化冷凝回收乙醇，收集析出的固体即得到1，6-二-D-葡萄糖或1-180_葡 萄糖。
[0014] 本发明的有益效果是：已有同位素标记葡萄糖技术中生物法和化学合成法制备周 期长（通常几个月）、操作较为繁琐等缺点，该发明制备方法具有简单的特点，该优点集中 体现在采用内醚糖和同位素水（D20SH21S0)作为原料在无机酸催化下一步常规水解即可得 到同位素标记的葡萄糖产物，反应时间短（例如，在120°C、0. 2mol/L硫酸条件下仅仅需要 20分钟即可完成转化），且可根据不同制备条件调整反应时间。该发明的优点还体现在制 备条件可以灵活多样不受限制，例如可以使用较为简易的常规反应釜在常压下进行反应制 备也可以采用压力反应釜进行制备，再如使用的无机酸为常规无机酸（包括盐酸、硫酸、磷 酸等），酸催化浓度也具有较高的选择范围（〇. 01-2. 5mol/L)，反应温度也具有较高的选择 范围（常温至200°C)，以及产物丰度仅仅与使用的同位素水的丰度相关，易于制备所需不 同丰度的同位素葡萄糖产品（例如用高丰度同位素水可以制备丰度为99. 5%以上的同位 素葡萄糖产品）等。纯化方法简单也是该发明的优点，常规提纯即可满足要求（简单的中 和、蒸馏、醇提等常规工艺）。因此，本发明专利为同位素H及同位素氧标记的葡萄糖提供了 一种有效途径，其同位素标记纯度仅仅与采用的同位素标记水的纯度相关，本发明适合大 规模制备同位素标记葡萄糖的制备，能为探索葡萄糖在生物体内代谢提供充分原料。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0016] 以下通过具体实施例详细说明本发明的实施，目的在于帮助读者更好地理解本发 明的精神实质，但不作为对本发明实施范围的限定。
[0017] 本发明提供一种1，6_二-D或1_180稳定性同位素标记匍萄糖（简称1，6_二-D-匍 萄糖或1-180_葡萄糖）的制备方法，属于生物化工技术领域。该制备方法主要是采用 1，6-缩水-0 -D-吡喃葡萄糖（简称内醚糖）为原料，以D20或H21S0为溶剂，在无机强酸存 在条件下，于50-200°C水解，使内醚糖水解，得到D或180稳定性同位素标记葡萄糖水解产 物，再将水解产物纯化，获得含量大于95%的D或180稳定性同位素标记葡萄糖产品。所利 用的化学反应可以表述为：
[0018]
[0019] 实施例1
[0020] 第一位和第六位羟基H原子标记为D稳定性同位素的葡萄糖（简称： 1，6-二-D-葡萄糖）的制备。包括如下步骤：
[0021] (1)原料：内醚糖、D20 ;
[0022] (2)水解：将内醚糖放入水解反应器中，加入10倍内醚糖质量的含0. 01mol/L硫 酸的D20,溶液加热到90°C，反应120分钟使内醚糖增加一分子D稳定性