Bêta-D-(-)-arabinoseest une molécule de sucre chirale importante avec une large valeur d'application. Il a des applications importantes dans la synthèse pharmaceutique, les additifs alimentaires, les agents déshydratants, les cosmétiques et d'autres domaines. Par conséquent, il existe différentes méthodes pour synthétiser le bêta-D-(-)-arabinose. Cet article présentera principalement certaines des principales méthodes de synthèse.
Extraction de Beta-D-(-)-Arabinose à partir de produits naturels :
La méthode d'extraction du bêta-D-(-)-arabinose à partir de produits naturels est la plus directe et permet d'obtenir des produits de haute pureté. La source naturelle la plus courante de bêta-D-(-)-arabinose est le xylane, qui est un disaccharide composé de D-xylose et de D-glucose. Le bêta-D-(-)-arabinose est l'une des unités structurelles du xylane. Le xylane peut être trouvé dans les parois des cellules végétales telles que la lignine, les pins qui poussent dans les régions froides, etc.
La méthode d'extraction du bêta-D-(-)-arabinose est la même que celle du xylane. En général, la méthode acide est la méthode d'extraction du xylane la plus couramment utilisée. Un échantillon de xylane est d'abord ajouté à une solution acide, chauffé jusqu'à ce que les monomères de sucre soient détachés des agrégats, puis filtré et lavé. Après traitement au xylane, le Beta-D-(-)-Arabinose contenu dans la solution acide peut être séparé et purifié par neutralisation et cristallisation.
Synthèse chimique :
Actuellement, il existe de nombreuses méthodes chimiques efficaces disponibles pour la synthèse du bêta-D-(-)-arabinose. Voici quelques façons :
1. Voie glycogène :
C'est l'une des méthodes de synthèse les plus courantes
Étape 1 : Obtenir du xylose à partir de Xylan :
La synthèse par voie glycogène du bêta-D-(-)-arabinose commence à partir du xylose. Le xylose est un sucre à six carbones omniprésent dans les parois cellulaires des plantes et peut être obtenu en hydrolysant le xylane (généralement extrait des plantes).
Xylane plus H2O → Xylose plus autres sucres
Le xylane est un polysaccharide composé de plusieurs molécules de xylose et est généralement une substance poudreuse incolore ou brune. La réaction d'hydrolyse doit être catalysée par un acide ou une enzyme, et un catalyseur acide est généralement utilisé pour la réaction d'hydrolyse. Après hydrolyse, le xylose peut être utilisé pour synthétiser le bêta-D-(-)-arabinose.
Étape 2 : Convertissez le xylose en L-arabinose :
La conversion du xylose en L-arabinose est une étape clé dans la synthèse du bêta-D-(-)-arabinose par la voie du glycogène. Ce processus nécessite l'utilisation d'un ensemble d'enzymes pour catalyser une série de réactions qui convertissent le xylose en arabinose.
Tout d'abord, le xylose est converti en D-xylose cétose par réaction catalytique.
Xylose plus ATP → D-xylose cétose plus ADP
Deuxièmement, le D-xylose cétose sera transformé en L-xylose cétose par réaction d'isomérisation.
D-xylose cétulose → L-xylose cétulose
Ensuite, la réaction catalysée par la L-xylose glusidase a été soumise à une cyclisation de Cooper pour obtenir le L-arabino-désoxy-hex-2-ulonate.
L-xylose cétose → acide L-arabinuronique
Enfin, sous l'action de l'acide arabinuronique, utiliser le NADPH et la glucosidase pour réduire l'acide arabinuronique en L-arabinose.
Acide L-arabinuronique plus NADPH plus H plus → L-arabinose plus NADP plus
La troisième étape : convertir le L-arabinose en bêta-D-(-)-arabinose :
La conversion du L-arabinose en bêta-D-(-)-arabinose nécessite un ensemble d'enzymes pour catalyser la réaction.
Tout d'abord, le L-arabinose est phosphorylé pour former de l'arabinose-6-phosphate.
L-arabinose plus ATP → arabinose-6-phosphate plus ADP
Ensuite, une réaction d'hydrolyse convertit l'arabinose-6-phosphate en bêta-D-(-)-arabinose-5-phosphate (bêta-D-(-)-arabinose-5-phosphate).
Arabinose-6-phosphate plus H2O → Bêta-D-(-)-arabinose-5-phosphate
Enfin, le bêta-D-(-)-arabinose-5-phosphate subit une déphosphorylation pour former le bêta-D-(-)-arabinose.
Bêta-D-(-)-arabinose-5-phosphate → Bêta-D-(-)-arabinose plus Pi
La synthèse par voie glycogène du bêta-D-(-)-arabinose commence à partir du xylose. Tout d'abord, le xylose est obtenu à partir de xylane, puis le xylose est converti en L-arabinose, et enfin le L-arabinose est converti en bêta-D-(-)-arabinose. Ce processus nécessite l'utilisation de plusieurs réactions catalysées par des enzymes, dont chacune est critique. Grâce à cette méthode de synthèse, un bêta-D-(-)-arabinose hautement efficace, économique et pur peut être obtenu, ce qui fournit une base solide pour son application dans les domaines de la biologie, de la médecine et de la synthèse chimique.
2. La réaction de Knight :
La méthode, développée dans les années 1940, nécessite des hydrocarbures aromatiques polychlorés comme matière première. Dans la réaction de Knight, des hydrocarbures aromatiques polychlorés sont mis à réagir avec un mélange d'acide et de détergent, puis de l'Obenzyl-D-arabinose est ajouté avec le mélange. Après une série d'étapes, le bêta-D-(-)-arabinose est synthétisé.
Les étapes spécifiques sont les suivantes :
Étape 1 : Pour préparer le bêta-D-(-)-arabinose, nous devons d'abord préparer le sucre bêta-D-(-)-arabinose et les réactifs pré-ajoutés, et l'oxygénation est l'une des méthodes de fabrication les plus courantes. Il se compose de deux étapes : premièrement, le méthyl-D-glucofuranoside subit une réaction d'aromatisation en présence de sel d'iode pour obtenir des dérivés de 4,6-O-méthyl anisole ; puis aromatise à la 5-position de l'angle O Réaction structurée, puis réduite pour obtenir le bêta-D-(-)-arabinose.
Étape 2 : Préparez les réactifs et les solvants nécessaires à la réaction de Knight. Il est nécessaire de préparer une bouteille de solution contenant 30 ml d'acide acétique à 50 % et 10 g de sucre bêta-D-(-)-arabinose, et de procéder aux étapes suivantes sur cette base.
Étape 3 : Ajouter de l'acide sulfurique comme catalyseur acide. Avant d'ajouter le catalyseur acide, 100 ml d'éthanol doit être ajouté au tube à essai, suivi de 0,1 ml d'acide sulfurique concentré.
Étape 4 : Ajouter de l'acide borique dans des conditions de refroidissement. Une fois le système de solvant refroidi à température ambiante, 15 0 ml d'isopropanol ont été ajoutés, puis 0,1 ml d'acide borique ont été ajoutés et agités doucement.
Cinquième étape : chauffage de réaction. Chauffer dans un bain d'huile à température constante pendant environ 40 à 50 minutes pour faire réagir complètement l'aldose dans la solution pour produire un produit d'ester d'énol de sucre.
Étape 6 : Hydrogénation catalytique. Une fois la réaction terminée, le tube à essai a été retiré du bain d'huile et laissé refroidir à température ambiante. Ajoutez ensuite 1 millilitre de n-heptane et 0.05 millilitre de solution de tungstate de sodium pour effectuer la réaction d'hydrogénation catalytique, souvent attendre plusieurs jours.
Étape 7 : Extrayez le produit. Le produit a été extrait de la solution par la méthode d'immersion, et le produit a été identifié et caractérisé par des méthodes telles que la spectroscopie ultraviolette, la spectroscopie infrarouge et la résonance magnétique nucléaire, et la structure du produit de réaction a été déduite.
3. Réaction de glycosidation :
Cette méthode est également très populaire et sa matière première est le D-xyloside. Tout d'abord, faire réagir le D-xyloside et le méthanol sous l'action d'un catalyseur pour obtenir l'Obenzyl-D-arabinose. Ensuite, l'Obenzyl-D-arabinose est mis à réagir avec du NaIO4 oxydé en présence du substrat, suivi de l'ajout de sels d'ammonium quaternaire secs, obtenant ainsi le Bêta-D-(-)-Arabinose.
En un mot, le bêta-D-(-)-arabinose peut être synthétisé par plusieurs méthodes mentionnées ci-dessus, chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients, et différentes méthodes peuvent être sélectionnées en fonction des différents besoins réels.