一种一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法及应用与流程

本发明涉及有机合成，特别涉及一种一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法及应用。

背景技术：

1、糖类化合物是自然界中广泛存在的一类化合物，不仅是生物体中重要的能量来源，还是生物体中重要的信息分子，具有广泛的药理活性，如调节机体免疫功能、抗肿瘤、抗糖尿病、抗氧化、抗炎等。在日常生活中被广泛应用于食品、药品、化妆品、保健品等多种领域。另外，将糖类物质添加到卷烟中，对烟草香气品质的影响非常重要。烟草中含有种类十分丰富的糖类物质，以多糖、糖苷、低聚糖、复合多糖等多种形式存在。其中，如果糖、半乳糖等单糖类化合物是构成烤烟水溶性糖的主体成分，对感官舒适度的贡献十分重要。果糖、半乳糖、蔗糖等还原糖在烘烤前喷加到烟叶中，可以成为美拉德反应的底物，提升卷烟香气品质，增加香气物质的含量。其次，果糖等还原糖具有良好的吸湿保润性，在卷烟中可以作为重要的保湿成分之一。羧甲基化是提高糖类如多糖化合物溶解度的主要方法之一，除此之外，一些低聚糖经羧甲基化反应后可显著提升其吸湿保润性。迄今为止，国内外关于将果糖、半乳糖等单糖羧甲基化的反应一般为多步反应，反应条件苛刻，步骤复杂。因此有必要开展羧甲基化单糖类化合物一步合成的研究。

2、基于此，本研究以单糖(果糖、半乳糖)、氯乙酸为原料，在碱性催化条件下对单糖化合物进行羧甲基化修饰，得到2种保润性能优良的羧甲基单糖类化合物。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法及应用，其以单糖(果糖、半乳糖)、氯乙酸为原料，在碱性催化条件下对单糖化合物进行羧甲基化修饰，一步高效制备2种保润性能优良的羧甲基单糖类化合物。

2、本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

3、一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法，包括以下步骤：

4、(1)在圆底烧瓶中，将碱性催化剂溶于水中，待溶液冷却到室温后，加入单糖，充分搅拌使其溶解，恒温水浴下持续搅拌；

5、(2)将氯乙酸固体溶于水中，向步骤(1)的圆底烧瓶中缓慢逐滴加入氯乙酸溶液，恒温水浴下持续反应；

6、(3)采用薄层色谱监控反应进程，反应结束后，用酸调整溶液ph至3.0-5.0；

7、(4)冷却至室温，溶剂浓缩，柱层析分离，收集目标馏分，即羧甲基单糖类化合物。

8、优选地，上述技术方案中，步骤(1)中，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠，所述单糖与所述催化剂的摩尔比为1：(1～1.3)；所述单糖为果糖和/或半乳糖。

9、优选地，上述技术方案中，步骤(1)中，恒温水浴的温度为60℃、搅拌时间为1h；步骤(2)中，恒温水浴的温度为60℃、反应时间为3-4h。

10、优选地，上述技术方案中，步骤(2)中，所述氯乙酸溶液的质量分数为20％～50％，单糖与氯乙酸的摩尔比为1：(1～1.2)，反应时间为2～5小时。

11、优选地，上述技术方案中，步骤(3)中，所述酸为硫酸、冰醋酸或盐酸。

12、优选地，上述技术方案中，步骤(3)薄层色谱的展开剂与步骤(4)柱层析的洗脱剂均为正丁醇、冰醋酸和水按体积比为4：1：(1～5)混合形成的混合物。

13、一种羧甲基单糖类化合物，所述羧甲基单糖类化合物通过上述的方法制备得到。

14、优选地，上述技术方案中，所述羧甲基单糖类化合物为1-o-羧甲基-d-果糖和/或6-o-羧甲基-d-吡喃半乳糖。

15、一种羧甲基单糖类化合物在改善烟草制品保湿性能中的应用。

16、一种用于烟草制品的保润剂，所述保润剂中包含上述的羧甲基单糖化合物。

17、本发明上述技术方案，具有如下有益效果：

18、本申请提供了一种一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法，以单糖(果糖、半乳糖)、氯乙酸为原料，在碱性催化条件下对单糖化合物进行羧甲基化修饰，可以一步高效制备2种保润性能优良的羧甲基单糖类化合物，显著提升了制备效率。合成的化合物均可在烟草制品中作为保湿剂，展现出优于传统丙二醇的物理保润性能，增强了烟草制品的保湿效果和感官舒适度，具有潜在的应用价值。

技术特征：

1.一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠，所述单糖与所述催化剂的摩尔比为1：(1～1.3)；所述单糖为果糖和/或半乳糖。

3.根据权利要求1所述的一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法，其特征在于，步骤(1)中，恒温水浴的温度为60℃、搅拌时间为1h；步骤(2)中，恒温水浴的温度为60℃、反应时间为3-4h。

4.根据权利要求1所述的一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氯乙酸溶液的质量分数为20％～50％，单糖与氯乙酸的摩尔比为1：(1～1.2)，反应时间为2～5小时。

5.根据权利要求1所述的一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述酸为硫酸、冰醋酸或盐酸。

6.根据权利要求1所述的一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法，其特征在于，步骤(3)薄层色谱的展开剂与步骤(4)柱层析的洗脱剂均为正丁醇、冰醋酸和水按体积比为4：1：(1～5)混合形成的混合物。

7.一种羧甲基单糖类化合物，其特征在于，所述羧甲基单糖类化合物通过权利要求1-6任一所述的方法制备得到。

8.根据权利要求7所述的羧甲基单糖类化合物，其特征在于，所述羧甲基单糖类化合物为1-o-羧甲基-d-果糖和/或6-o-羧甲基-d-吡喃半乳糖。

9.根据权利要求7-8任一所述的羧甲基单糖类化合物在改善烟草制品保湿性能中的应用。

10.一种用于烟草制品的保润剂，其特征在于，所述保润剂中包含权利要求7-8任一所述的羧甲基单糖化合物。

技术总结
本发明公开了一种一步高效合成羧甲基单糖类化合物的方法及应用，合成方法包括：(1)在圆底烧瓶中，将碱性催化剂溶于水中，待溶液冷却到室温后，加入单糖，充分搅拌使其溶解，恒温水浴下持续搅拌；(2)将氯乙酸固体溶于水中，向圆底烧瓶中缓慢逐滴加入氯乙酸溶液，恒温水浴下持续反应；(3)采用薄层色谱监控反应进程，反应结束后，用酸调整溶液pH；(4)冷却至室温，溶剂浓缩，柱层析分离，收集目标馏分。本申请以单糖、氯乙酸为原料，在碱性催化条件下对单糖化合物进行羧甲基化修饰，可一步高效制备2种保润性能优良的羧甲基单糖类化合物，显著提升了制备效率；合成的化合物在烟草制品中作为保湿剂，优于传统丙二醇的物理保润性能。

技术研发人员：席高磊,张榴可,陈浩洋,王清福,芦昶彤,赵永振,宁一博,李蕾,王泽宁,李鹏飞,张文博,曹雪颖
受保护的技术使用者：河南中烟工业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/13