葡萄糖五乙酸酯研究概述

沈巧蓮 王鈺斐 嚴(yán)曉陽 鄭紹成

（1.金華廣播電視大學(xué)，浙江 金華 321002，2.浙江師范大學(xué)，浙江 金華 321016；2.浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004）

0 引言

近十年來，由于糖合成化學(xué)發(fā)展，糖類化合物的多樣性和復(fù)雜性被闡明，使更多生物功能為人們所認(rèn)識，廉價的糖類化合物常作為手性源合成藥物［1］，糖類及其衍生物對先導(dǎo)藥物進(jìn)行修飾的研究，使得各種經(jīng)糖類及其衍生物修飾的藥物不斷出現(xiàn)，已成為新藥研究和開發(fā)的活躍領(lǐng)域［2］，因而糖類化合物被認(rèn)為是當(dāng)前發(fā)現(xiàn)藥物先導(dǎo)物的主要來源。

葡萄糖是自然界分布最廣泛的單糖，是生物體內(nèi)新陳代謝不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。它的氧化反應(yīng)放出的熱量是人類生命活動所需能量的重要來源，因此葡萄糖被直接用在食品、醫(yī)藥工業(yè)上。隨著分子生物學(xué)、化學(xué)和生物化學(xué)的發(fā)展，葡萄糖類化合物作為前體藥物具有良好的藥效已得到證實。糖類分子中的羥基都容易被?；?，生成完全?；奶?。葡萄糖分子中含有五個羥基，經(jīng)乙?；磻?yīng)生成五乙酰葡萄糖，也叫葡萄糖五乙酸酯［3］。葡萄糖五乙酸酯上的保護(hù)基乙酰基易被除去，因此常被用作合成糖類衍生物藥物的中間體，而得到廣泛應(yīng)用。

1 葡萄糖五乙酸酯的合成方法

由于葡萄糖在溶劑中存在α、β兩種六元環(huán)構(gòu)型，所以酯化產(chǎn)物也包括α、β-葡萄糖五乙酸酯兩種產(chǎn)物。不同催化劑對生成物的立體構(gòu)型有決定作用［4］，例如，用酸性催化劑（HClO4或ZnCl2等）反應(yīng)生成α-葡萄糖五乙酸酯，用堿性催化劑（NaOAc或吡啶等）則得到β-葡萄糖五乙酸酯。葡萄糖五乙酸酯酯化反應(yīng)主要是由乙酸酐與葡萄糖在催化劑作用下進(jìn)行一步法酯化反應(yīng)（見圖1），或由乙酸與葡萄糖在超強(qiáng)酸的作用下合成產(chǎn)品。

二步法合成反應(yīng)為先由葡萄糖與醋酸先生成二乙酸葡萄糖再與醋酐反應(yīng)合成α-葡萄糖五乙酸酯。合成的粗產(chǎn)物經(jīng)水洗和用溶劑重結(jié)晶后得到單一構(gòu)型的產(chǎn)品α或β-葡萄糖五乙酸酯。目前工業(yè)生產(chǎn)方法仍以一步法為主，催化劑多為醋酸鈉、濃硫酸或?qū)妆交撬岬?；利用微波及超?qiáng)酸等合成由于其條件工業(yè)化較難實施，未見工業(yè)化報道，仍處于實驗室階段。

圖1 葡萄糖與乙酸酐的酯化反應(yīng)

1.1 一步法

嚴(yán)曉陽［5］等以吡啶為催化劑，利用葡萄糖和乙酸酐的酯化反應(yīng)合成了β-葡萄糖五乙酸酯。結(jié)果表明最佳條件為：乙酸酐與葡萄糖的物質(zhì)的量比為1：6，催化劑的用量為葡萄糖質(zhì)量的20％，反應(yīng)時間為3h。葡萄糖與醋酐的酯化收率達(dá)96％，β-葡萄糖五乙酸酯的總收率為75.2％。

廖暉等［6］在微波輻射下以硫酸氫鉀為催化劑無溶劑合成了葡萄糖五乙酸酯。最佳條件為：輻射功率為462W，反應(yīng)時間為8.0min，葡萄糖與乙酸酐物質(zhì)的量比為1：7，硫酸氫鉀用量為2.0％，產(chǎn)率可達(dá)89.5％。

李淑敏［7］等在微波輻射下以硫酸鋁鉀為催化劑無溶劑合成了葡萄糖五乙酯。最佳條件為：輻射功率為462W，反應(yīng)時間為8.0min，葡萄糖與乙酸酐的物質(zhì)的量比為1：8，硫酸鋁鉀用量為2.0％，產(chǎn)率可達(dá)88.4％。

徐振華［8］等在微波輻射下，對甲苯酸酐催化葡萄糖和乙酸酐反應(yīng)合成了葡萄糖五乙酸酯，其最佳反應(yīng)條件為：輻射功率462W，反應(yīng)時間7min，葡萄糖與乙酸酐的摩爾比1：9，對甲苯磺酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5％，產(chǎn)率可達(dá)71.8％。

張紅素［9］等以氯化鋅為催化劑，通過葡萄糖與醋酐反應(yīng)合成葡萄糖五乙酸酯，其最佳反應(yīng)條件為：葡萄糖：乙酸酐：氯化鋅=1：12.58：0.44（mol），反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)時間為4h，反應(yīng)收率可達(dá)82.9％。

成鳳桂［10］等人以對甲苯磺酸催化劑用葡萄糖和酸酐過到酯化反應(yīng)合成葡萄糖五乙酸酯，其最佳反應(yīng)條件為葡萄糖與乙酸酐摩爾比為1：6，催化劑用量為葡萄糖質(zhì)量的2％，反應(yīng)時間1.5h，反應(yīng)溫度110℃，酯產(chǎn)率可達(dá)90％。

楊水金［11］等人以自制的TiSiW12O40/TiO2作為催化劑，通過葡萄糖和冰乙酸反應(yīng)合成葡萄糖五乙酸酯。其最佳反應(yīng)條件為：糖酸摩爾比1：6.5，催化劑用量為反應(yīng)液的2.0％，酯化時間為2h，反應(yīng)溫度102℃～104℃，反應(yīng)產(chǎn)率可達(dá)89.7％。

趙景聯(lián)［12］等人以自制固體超強(qiáng)酸SO42-/TiO2作為催化劑。通過葡萄糖與醋酐反應(yīng)合成葡萄糖五乙酸酯，其最佳反應(yīng)條件為：糖酸比1：6，催化劑用量9％，反應(yīng)時間3h，反應(yīng)溫度115℃～120℃，產(chǎn)率可達(dá)86.4％。

任繼堯［13］等用葡萄糖和醋酸酐為原料，氯化鋅為催化劑合成α-五乙酰葡萄糖，最佳反應(yīng)溫度為100℃，最佳反應(yīng)的物料配比為：葡萄糖：醋酸酐：氯化鋅=1：12.58：0.44（mol），反應(yīng)產(chǎn)率達(dá)71.4％。

1.2 二步法

王玉玲［14］等通過以葡萄糖為原料，醋酸為?；瘎┰趯妆交撬岬拇呋率紫群铣善咸烟嵌宜狨?，再將葡萄糖二乙酸酯與醋酐及無水醋酸鈉催化下分兩步乙?；磻?yīng)合成了葡萄糖五乙酸酯，產(chǎn)品收率可達(dá)91.2％。

2 葡萄糖五乙酸酯的檢測方法

葡萄糖五乙酸酯的檢測，主要是其特征基團(tuán)的鑒定和單一構(gòu)型α、β-葡萄糖五乙酸酯含量的測定?？梢酝ㄟ^紅外檢測確定它的特定基團(tuán)峰（標(biāo)準(zhǔn)譜圖見圖2、圖3）。α、β-葡萄糖五乙酸酯含量可以通過氣相色譜的方法進(jìn)行測定，GC條件：柱型DB-200，氫火焰離子化檢測器，柱溫200℃，檢測器溫度280℃，進(jìn)樣口溫度250℃，載氣為氦氣，進(jìn)樣量1.0μL。此外還可以對葡萄糖五乙酸酯的物理性質(zhì)進(jìn)行檢驗，就是測定熔點(diǎn)和旋光度，旋光度是糖類物質(zhì)的一個特殊性質(zhì)，以此來進(jìn)一步的對其進(jìn)行分析驗證。

圖2 α-葡萄糖五乙酸酯紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖

圖3 β-葡萄糖五乙酸酯標(biāo)準(zhǔn)譜圖

3 葡萄糖五乙酸酯的理化性質(zhì)

α-葡萄糖五乙酸酯是白色結(jié)晶性粉末，比旋光度+100°～+103°，熔點(diǎn)111℃～114℃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98％（GC），不溶于水，易溶于乙醇、氯仿等有機(jī)溶劑。β-葡萄糖五乙酸酯是白色結(jié)晶性粉末，比旋光度+4°～+6°，熔點(diǎn)131℃～134℃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98％（GC），不溶于水，易溶于乙醇、氯仿等有機(jī)溶劑。

4 葡萄糖五乙酸酯的用途

葡萄糖五乙酸酯是合成各種糖的衍生物和具有生物活性化合物的重要原料之一，在有機(jī)合成、醫(yī)學(xué)、材料方面應(yīng)用廣泛［15］。葡萄糖五乙酸酯常用于制備糖供體，如溴代葡萄糖、硫苷、葡萄糖的三氯乙酰亞胺酯等。如β-葡萄糖五乙酸酯與硫酚在三氯化硼乙醚（促進(jìn)劑）存在下得2，3，4，6-四-O-乙酰-1-S-吡喃葡萄糖苯苷，隨后用催化量的甲醇鈉或甲醇脫乙?；吹?-S-β-D-吡喃葡萄糖苯苷［16］、2，3-環(huán)氧丙基2，3，4，6-四-O-乙?；?β-D-吡喃型葡萄糖苷的合成［17］、2-芳基-5-（2，3，4，6-四-O-乙?；?β-D-吡喃葡萄糖基）亞胺基1，3，4-噻二唑化合物的合成［18］、N-（2′，3′，4′，6′-四乙?；?β-D-吡喃葡萄糖基）-5-（4′-甲基聯(lián)苯基-2-基）四氮唑的合成［19］、對羥基苯甲酸-4-β-D-2′，3′，4′，6′-四乙酰葡萄糖甙-1-D-2′，3′，4′，6′-四乙酰葡萄糖酯的合成［20］、二茂鐵基苯甲酸乙酰葡萄糖酯的合成［21］、1-羥基-2-萘甲酸四乙酰葡萄糖酯［22］、對羧基苯甲酰二茂鐵四乙酰葡萄糖酯的合成［23］、5-芳基-2-呋喃甲酸四乙酰葡萄糖酯的合成［24］。β-葡萄糖五乙酸酯還可用于食品作為食品添加劑中的人工合成調(diào)味劑和增香劑、皮膚護(hù)理劑、高溫洗滌劑中的漂白活化劑［25-26］等方面。

5 結(jié)語

總之，葡萄糖五乙酸酯上的保護(hù)基乙酰基易被除去，可以用來合成各種糖的衍生物和具有生物活性化合物。葡萄糖五乙酸酯作為醫(yī)藥、農(nóng)藥的原料中間體已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。由于受到α、β-葡萄糖五乙酸酯兩種構(gòu)型分離條件的制約，α、β-葡萄糖五乙酸酯不能完全的分離，所以，研究出更快速、簡便和有效的合成催化劑和分離方法，來提高單一構(gòu)型收率，降低生產(chǎn)成本，具有重要的意義，也是現(xiàn)在研究者的研究方向之一。

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