一种活性交联BX/SGPS硝基对甲基苯甲酸酯-g-AM的合成方法与流程

本发明涉及精细化工领域，特别是一种活性交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am的合成方法。

背景技术：

天然植物多糖一般具有抗癌、抗衰老、抗氧化、免疫调节等多方面的生物学功能，是一类安全、低毒的可再生资源。近年来，蔗渣木聚糖(bx)由于其特殊的结构，为了提高其生物活性，文献报道了一些对木聚糖进行的改性研究。罗汉果多糖(sgps)同样是一种广西特色植物资源，具有丰富的生物学功能，如果将罗汉果多糖与蔗渣木聚糖复配并对其进行化学修饰，将开辟蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物(bx/sgps)生物活性研究的新领域。

研究表明，罗汉果多糖在细胞中起消炎、抗氧化、抗肿瘤、降血糖等功效，而罗汉果多糖组成与结构中包含c6位上的伯羟基和c2、c3位上的仲羟基，为与蔗渣木聚糖复配同时进行修饰提供了可能。如果将蔗渣木聚糖和罗汉果多糖进行复配，接枝引入丙烯酰胺(am)等单体的活性基团后，加入交联剂使形成的二元接枝共聚物进行交联，再用有机酸酯化其交联后的接枝共聚物形成网络结构的产物，不仅能提高蔗渣木聚糖和罗汉果多糖复配物的热稳定性，还可作为药物载体减缓人体对化疗药物产生的不良反应。另一方面，有机酸4-甲基-3-硝基苯甲酸是能够高效抑制肿瘤生长和转移，这是一个潜在的治疗靶点，将其与蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物的二元接枝接枝共聚物上的活性羟基进行酯化反应，产生的酯基能进一步增强其抗肿瘤活性，也为多靶向性药物载体的应用提供了依据。

本发明以蔗渣木聚糖/罗汉果多糖为主要原料，丙烯酰胺为接枝单体，过硫酸盐为引发剂，n,n-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，在水溶剂中经自由基聚合反应合成了蔗渣木聚糖/罗汉果多糖共聚物即交联bx/sgps-g-am；然后，以中间产物交联bx/sgps-g-am为原料，3-硝基对甲基苯甲酸的酰氯化产物3-硝基对甲基苯甲酰氯为酯化剂，溴化十六烷基三甲铵和吡啶为复合催化剂，在有机溶剂中经催化酯化反应合成最终产物活性交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am。

技术实现要素：

本发明旨在通过蔗渣木聚糖与罗汉果多糖复配，并采用酯化和接枝等方法改性其复配物，提高蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物的生物活性，拓宽其在精细化工及医药等领域的应用，提供一种活性交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am的合成方法。

本发明的具体步骤为：

(1)分别将5～8g蔗渣木聚糖和5～8g罗汉果多糖置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时，得干基蔗渣木聚糖和干基罗汉果多糖。

(2)称取0.60～1.20g过硫酸铵和0.30～0.60g亚硫酸氢钠于50ml烧杯中，加入20～30ml蒸馏水配成氧化还原体系引发剂溶液，倒入100ml恒压滴液漏斗中，备用。

(3)称取3.0～6.0g丙烯酰胺，置于50ml烧杯中，加入15～30ml的蒸馏水，搅拌溶解均匀后得单体溶液，倒入到另一个100ml恒压滴液漏斗中，备用。

(4)分别称取3.0～6.0g步骤(1)所得干基蔗渣木聚糖和3.0～6.0g步骤(1)所得干基罗汉果多糖加入250ml四口烧瓶中，加入50～100ml蒸馏水，搅拌下升温至50～55℃，继续搅拌20～30分钟，得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物活化液。

(5)先将约三分之一步骤(2)得到的氧化还原体系引发剂溶液加入步骤(4)所得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物活化液中，搅拌10～20分钟后，开始同步滴加剩余步骤(2)所得引发剂溶液和步骤(3)所得单体溶液，控制体系温度在50～65℃、滴加时间在3～5小时，滴加完成后加入0.20～0.40g交联剂n,n-亚甲基双丙烯酰胺，继续反应3～5小时，将物料冷却至室温。

(6)将步骤(5)所得物料用40～60ml分析纯丙酮沉析20～30分钟，抽滤，所得沉析物依次用60～80ml分析纯丙酮和30～60ml分析纯无水乙醇洗涤、抽滤2～3次。滤饼置于60℃恒温干燥箱中干燥18～24小时至恒重，得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-am粗产物。

(7)将步骤(6)所得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-am粗产物置于索氏提取器中，加入150～200ml分析纯丙酮抽提16～24小时；抽提完后取出物料放入表面皿中，置于60℃真空恒温干燥箱中干燥16～24小时至恒重，得纯中间产物蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-am。

(8)称取3.0～6.0g3-硝基对甲基苯甲酸于250ml四口烧瓶中，加入3.0～6.0ml分析纯二氯亚砜，再加入0.05～0.10g分析纯n,n-二甲基甲酰胺溶液，升温至55～70℃，搅拌反应2～3小时，得到3-硝基对甲基苯甲酰氯混合液；将得到的混合溶液在60～75℃蒸发1～1.5小时，得到淡黄色透明液体，即3-硝基对甲基苯甲酰氯，将其倒入100ml恒压滴液漏斗中，备用。

(9)称取3.0～6.0g步骤(7)所得纯蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-am置于250ml四口烧瓶中，加入60～80ml分析纯甲苯溶剂，搅拌下加入0.2～0.4g催化剂溴化十六烷基三甲铵和3.0～12ml分析纯吡啶催化剂和缚酸剂，搅拌下缓慢加入步骤(8)所得3-硝基对甲基苯甲酰氯，搅拌下升温至65～90℃，继续搅拌反应5～8小时，反应结束后物料冷却至室温。

(10)将步骤(9)所得物料用40～60ml分析纯丙酮沉析20～30分钟，抽滤后，所得沉析物分别用60～80ml分析纯丙酮和30～60ml分析纯无水乙醇洗涤、抽滤2～3次。滤饼置于60℃恒温干燥箱中干燥18～24小时至恒重，得产物交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am。

(11)利用酸碱滴定法对步骤(10)所得产物交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am进行酯化取代度的测定，具体步骤如下：精确称取约0.5g产物样品放入50ml锥形瓶中，向锥形瓶中加入20ml去离子水并充分摇匀，加入3滴酚酞指示剂，用浓度为0.5mol/l的naoh标准溶液将样品溶液滴定至浅红色，且能维持30秒内红色不退除。加入2.5ml浓度0.5mol/l的氢氧化钠溶液，摇匀，密封，在室温下置于电动振荡器震荡皂化4小时后，用浓度为0.5mol/l的盐酸标准溶液滴定至溶液体系为无色，记录滴定消耗的盐酸标准溶液体积为v1；在相同条件下，用蔗渣木聚糖/罗汉果多糖接枝共聚物进行空白滴定，记录消耗的盐酸标准溶液体积v0。目标产物中羧酸酰基的质量分数(wc)、交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am的酯化取代度(dsc)，计算公式如下：

式中：

wc——目标产物中含有羧酸酰基的质量分数，％；

v0——蔗渣木聚糖/罗汉果多糖接枝产物空白滴定消耗盐酸标准溶液体积，单位ml；

v1——滴定目标产物消耗的盐酸标准溶液体积，单位ml；

chcl——盐酸标准溶液浓度，单位mol/l；

m——目标产物样品的质量，单位g；

dsc——交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am的酯化取代度；

m和145.5——羧酸酯化剂的酰基和蔗渣木聚糖/罗汉果多糖脱水单元的平均相对分子质量。

本发明经过多过蔗渣木聚糖与罗汉果多糖复配，采用酯化和接枝等方法改性其复配物，合成了一种活性交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am衍生物。采用肿瘤细胞趋化运动抑制剂4-甲基-3-硝基苯甲酸酯化交联bx/sgps-g-am，其取代度提高到0.8以上。合成工艺在提高了羟基利用率的同时，还扩大了蔗渣木聚糖衍生物的生物活性和理化性能，拓宽了其在精细化工及医药等领域的应用。

附图说明

图1为原蔗渣木聚糖的sem照片。

图2为本发明实施例制备的交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am的sem照片。

图3为蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物和本发明实施例制备的交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am的ir图；其中：a为蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物的ir图，b为本发明实施例制备的交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am的ir图。

图4为原蔗渣木聚糖的xrd图。

图5为本发明实施例制备的交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am的xrd图。

图6为原蔗渣木聚糖的tg及dtg曲线。

图7为本发明实施例制备的交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am的tg及dtg曲线。

具体实施方式

实施例：

(1)分别将5.5g蔗渣木聚糖和5.5g罗汉果多糖置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时，得干基蔗渣木聚糖和干基罗汉果多糖。

(2)称取0.80g过硫酸铵和0.40g亚硫酸氢钠于50ml烧杯中，加入25ml蒸馏水配成氧化还原体系引发剂溶液，倒入100ml恒压滴液漏斗中，备用。

(3)称取5.0g丙烯酰胺，置于50ml烧杯中，加入20ml的蒸馏水，搅拌溶解均匀后得单体溶液，倒入到另一个100ml恒压滴液漏斗中，备用。

(4)分别称取5.0g步骤(1)所得干基蔗渣木聚糖和5.0g步骤(1)所得干基罗汉果多糖加入250ml四口烧瓶中，加入80ml蒸馏水，搅拌下升温至55℃，继续搅拌30分钟，得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物活化液。

(5)先将三分之一步骤(2)得到的氧化还原体系引发剂溶液加入步骤(4)所得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物活化液中，搅拌15分钟后，开始同步滴加剩余步骤(2)所得引发剂溶液和步骤(3)所得单体溶液，控制体系温度在55℃、滴加时间在3小时，滴加完成后加入0.20g交联剂n,n-亚甲基双丙烯酰胺，继续反应5小时，将物料冷却至室温。

(6)将步骤(5)所得物料用50ml分析纯丙酮沉析25分钟，抽滤，所得沉析物依次用70ml分析纯丙酮和50ml分析纯无水乙醇洗涤、抽滤3次。滤饼置于60℃恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-am粗产物。

(7)将步骤(6)所得蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-am粗产物置于索氏提取器中，加入180ml分析纯丙酮抽提18小时；抽提完后取出物料放入表面皿中，置于60℃真空恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得纯中间产物蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-am。

(8)称取5.0g3-硝基对甲基苯甲酸于250ml四口烧瓶中，加入5.0ml分析纯二氯亚砜，再加入0.10g分析纯n,n-二甲基甲酰胺溶液，升温至65℃，搅拌反应2.5小时，得到3-硝基对甲基苯甲酰氯混合液；将得到的混合溶液在70℃蒸发1小时，得到淡黄色透明液体，即3-硝基对甲基苯甲酰氯，将其倒入100ml恒压滴液漏斗中，备用。

(9)称取5.0g步骤(7)所得纯蔗渣木聚糖/罗汉果多糖-g-am置于250ml四口烧瓶中，加入60ml分析纯甲苯溶剂，搅拌下加入0.3g催化剂溴化十六烷基三甲铵和9.0ml分析纯吡啶催化剂和缚酸剂，搅拌下缓慢加入步骤(8)所得3-硝基对甲基苯甲酰氯，搅拌下升温至75℃，继续搅拌反应7小时，反应结束后物料冷却至室温。

(10)将步骤(9)所得物料用50ml分析纯丙酮沉析20～30分钟，抽滤后，所得沉析物分别用70ml分析纯丙酮和50ml分析纯无水乙醇洗涤、抽滤2次。滤饼置于60℃恒温干燥箱中干燥24小时至恒重，得产物交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am。

(11)利用酸碱滴定法对步骤(10)所得产物交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am的酯化取代度进行测定，测得dsc为0.83。

产物交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am经sem分析，显示经过复配酯化接枝改性后，交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am表面粗糙，形貌不规则，有许多分支，且依稀可以看出球形多糖被包裹在其中，孔隙结构复杂，酯化接枝分子的引入使得木聚糖形貌发生较大改变，与原蔗渣木聚糖颗粒的表面结构有明显不同。经ir分析，显示交联bx/sgps硝基对甲基苯甲酸酯-g-am出现2929.64cm^-1的亚甲基伸缩振动吸收峰、1663.64cm^-1的丙烯酰胺中酰胺基团特征吸收峰、1735.51cm^-1酯基的c＝o伸缩振动吸收峰、1624.44cm^-1的芳环c＝c键伸缩振动吸收峰、1533.09cm^-1和1353.92cm^-1芳硝基化合物的n—o伸缩振动吸收峰、743.64cm^-1的苯环c—h弯曲振动吸收峰等，这些新的特征峰表明接枝单体丙烯酰胺和酯化剂3-硝基对甲基苯甲酸均与蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物上的羟基发生反应，蔗渣木聚糖/罗汉果多糖复配物分子链上引入了丙烯酰胺以及4-甲基-3-硝基苯甲酸的特征基团。经xrd分析，可看出交联bx/sgps硝基苯甲酸酯-g-am在14.5°、20.2°、21.3°、24.7°、31.3°、32.6°、37.3°等处出现衍射峰，峰形窄且尖，整体衍射峰不明显。与原bx/sgps相比，衍射峰峰型整体不变，细微峰型减少，说明经过改性的衍生物结晶度下降。经分析产物的tg-dtg曲线，经过复配酯化接枝改性后的交联bx/sgps硝基苯甲酸酯-g-am在0℃～800℃的温度范围内，热重变化曲线可分为四个阶段。在0℃～200℃这个温度范围内样品的损失量为12％，这部分质量的减少可能是由样品中部分残余的水以及结晶水的失去而造成的；在200℃～350℃温度范围内样品的质量损失大约为40％，可能是由样品中木聚糖和罗汉果多糖糖苷链键的断裂产生的；在350℃～600℃温度范围样品质量大约损失了38％，这个阶段可能是由接枝酯化后的支链断裂以及酯键键的断裂所引起的；600℃～800℃样品质量基本不变；可以得出，酯化接枝改性产物的热稳定性有一定的改善。