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1、河南农业大学理学院本科毕业论文1 绪论1.1 壳寡糖及其衍生物 甲壳素和壳聚糖(CTS)具有许多天然的优良性质,如吸湿透气性、反应活性、生物相容性、生物可降解性、无抗原性、无致炎性、无有害降解产物、吸附性、粘合性、抗菌性和安全性等。从而被广泛应用于纺织工业、生物医学和日用环保等方面。CTS还被誉为人体的“第6生命要素”。有人评论认为甲壳素将成为21世纪的支柱产业之一。曾有科学家预言“21世纪将是甲壳素的世纪”。近几十年来甲壳素和CTS已成为日、美等国家的热门研究课题。我国从20世纪中期也开始开展有关的研究和产品开发。CTS的结构式如下图。 由于甲壳素和CTS的水不溶性限制了它们的应用范围,而通
2、过降解甲壳素或壳聚糖得到的壳寡糖(其聚合度在2O以)是一类无毒且具有良好的生物降解性和生物相容性的高分子物质,其优越的生物活性功能、良好的成膜特性和较强的抗菌防腐保鲜能力已引起国内外研究人员的广泛关注和重视。经过生物降解的低分子量壳寡糖具有广谱的杀菌作用。壳寡糖是氨基葡萄糖通过-1,4-糖苷键连接而成的相对分子质量低于10 000的低聚糖。低黏度和良好的水溶性使壳寡糖比壳聚糖展现出更独特的生理活性和功能性质,如抗菌、抗肿瘤、提高植物防御能力等。因此,这些寡糖的研究引起了国内外重视,在农业、医疗、食品、化妆品等领域有着广泛的应用前景。1.1.1 植物诱导抗性领域 壳寡糖作为一种激发子,可有效地诱
3、导植物抗病性,增强植物对病虫害的防御能力。其作为植物免疫激活因子的基础研究始于20世纪60年代。Ayers等1于1976年发现细胞壁的寡糖碎片能诱导植物植保素(phytoalexin)合成仁;1985年Albersheim2首次提出了寡糖素(oligosaccharins)这个新概念和新领域,每种活性寡聚糖可发出调节特定功能的信息,激活防御反应和调控植物生长,产生具有抗病害的活性物质,抑制病害的形成。活性寡聚糖是一类具有一定结构和生物活性的聚合体,国际上研究较多的是植物及微生物细胞壁多糖降解的寡糖片断。越来越多的实验结果表明,植物细胞壁不仅能起到防御的结构屏障作用,而且当植物受到病菌感染时能产
4、生积极的防御反应。(1)对烟草的诱导抗性 烟草花叶病毒病(TMV)在生产上的危害很大,至今仍缺乏有效的治疗药剂。目前,选择合适的诱抗剂不失为一种有效的防治方法,其广阔的应用前景已引起人们的高度重视。郭红莲等3以壳寡糖诱导烟草枯斑三生叶(Nicotiana tabacum var.samsun NN)寄主后,调查了其对病斑的抑制率,同时研究了壳寡糖单独处理和以病毒粒子侵染诱导的病程相关蛋白的差异,结果表明,壳寡糖处理对TMV侵染有保护作用,施用后7d,以浓度为50g/mL和75g/mL时其对枯斑的抑制效果为好。通过体外测试发现,壳寡糖对TMV粒子有钝化作用。单独施用壳寡糖可以诱导烟草产生6条耐碱
5、性的PR蛋白,其中1条区别于TMV侵染诱导的PR。Lu等4将壳寡糖喷洒于感染烟草花叶病毒(TMV)的烟草叶片上,在接种后24小时发现50微克/毫升壳寡糖对烟草花叶病毒的抑制率最高,研究结果表明,壳寡糖诱导烟草防御是与N-介导的抗性有关。(2)对水稻的诱导抗性 稻瘟病和纹枯病是水稻的重要病害,在世界范围内每年造成上亿千克产量损失,高发病时甚至可以造成减产50%。Obara等5用固相微萃取技术和GC-MS法分析不同诱导剂释放的挥发物作为诱导剂处理稻瘟病菌Pyricularia oryzae,将病菌嫁接到水稻叶片上(含有壳寡糖),发现不同的诱导剂产生的挥发物在定性和定量上有一些差别。Inui等6将一
6、系列浓度的壳寡糖放到水稻培养液中,也发现其能够诱导苯丙氨酸解氨酶(PAL)。胡健等7结果表明:相对分子质量不同的壳寡糖对供试水稻品种叶片几丁质酶的诱导作用不同,相对分子质量为1 500的壳寡糖诱导效果最佳,而相对分子质量为500的壳寡糖诱导效果最差。不同水稻品种对纹枯病的抗性不同,其几丁质酶的诱导能力也不同,无论是苗期还是抽穗期,抗病能力强的水稻品种,几丁质酶的诱导水平也高。宁伟等8对30株水稻幼苗发病情况的统计结果显示,经5gmL-1壳寡糖处理的水稻植株抗稻瘟病能力明显增强,病斑级数为23级,植株抗病级数为12级;而未经壳寡糖处理的植株极大部分病斑为感病病斑,发病级数在45级。(3)对胡萝卜
7、的诱导抗性 Chris等9利用链霉菌N-174壳聚糖酶制备了平均聚合度为7的(质量浓度为0.2 %)的壳寡糖,并用其处理收获后的胡萝卜,针对其核盘霉菌,测量了它的抑制系数。发现核盘霉菌在马铃薯琼脂上呈放射状生长,这使得胡萝卜在放置3 d以上时就开始腐烂。但当在零度或使用壳寡糖处理后,就能够诱导胡萝卜对核盘霉菌产生抗体。(4)对番茄的诱导抗性 Noah等10研究了5 %或30 %乙酰化程度的几丁质、壳寡糖和壳聚糖对番茄Lycopersicon esculentum叶片中水解酶的诱导情况,发现乙酰化程度低的壳寡糖没有诱导作用,而95 %乙酰化的壳寡糖是一个有效的抗病诱导剂。何培青等11研究了0.3
8、 %壳寡糖诱导番茄叶片120 h后,其挥发性物质对番茄枯萎病菌Fusarium oxysporum孢子萌发和菌丝生长的影响,采用气相色谱-质谱联用技术,检测诱导后番茄叶中挥发性物质及植保素日齐素质和量的变化。结果表明,经壳寡糖诱导后,番茄叶中挥发性物质对病菌的抑制率较对照组高。番茄叶中挥发性抗真菌物质的总含量为对照组的1.49倍;氧合脂类、萜类及芳香类化合物的含量分别提高了61 %、10 %和69 %,其中(E)-2-乙烯醛的含量增加了64 %,水杨酸甲酯的含量增加了38 %。(5)对棉花的诱导抗性 郭红莲等12研究发现,壳寡糖可以诱导棉花细胞活性氧代谢发生改变。他们以不同浓度壳寡糖为激发子,
9、均可诱导棉花悬浮细胞的活性氧迸发,其峰值出现时间都在2030 m in左右;此外,壳寡糖还可以诱导棉花细胞中活性氧清除酶系活性的变化,SOD和CA T活性变化的最大值在处理后6090 min左右。浓度不同的壳寡糖在诱导趋势变化上却相似。他们13以壳寡糖诱导处理细胞,加入终浓度分别为0.05 mmol/L的LaCl3和三氟乙酸(TFA),处理过程中细胞保持在悬浮状态。研究表明,壳寡糖可诱导棉花细胞苯丙氨酸解氨酶(PAL)和超氧化物歧化酶(SOD)活性增加,钙信使系统参与壳寡糖对棉花细胞的诱抗作用。(6)对小麦的诱导抗性 日本京都大学Ishihara Atsushi14用壳寡糖测试燕麦时,发现其能
10、够诱导燕麦HTT酶的活性,从而诱导其产生抗病能力。刘晓等15用壳寡糖和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)以不同方式处理小麦种子,测定其从G1期启动进入S期和G2-M期的胚细胞百分率和小麦黄化苗的生长,结果表明,壳寡糖可促进小麦种子胚细胞周期启动并促进小麦根数目增加,说明壳寡糖对小麦种子的胚细胞分裂有促进作用。壳寡糖预处理小麦种子可解除DON对小麦黄化苗生长及胚细胞启动的抑制作用,表明寡聚糖可提高植物对病原菌毒素的抗耐性,这可能是寡聚糖诱导植物提高抗病性的重要机制之一。Takezawa16用小麦培养的细胞来研究Ca2+的传递作用和诱导细胞对真菌病原体的抵抗作用。以typhula ishikariens
11、is衍生的物质来诱导用小麦培养的细胞,结果显示,ccd-1基因密码是一个14 kDa的Ca2+-蛋白质复合物,它具有一个偏酸性的两性分子特征。壳寡糖诱导显示了它能够转换Ca2+信号,这能使植物启动自己的防御体系,免受真菌的入侵。(7)对草莓的诱导抗性 郭红莲等17以草莓悬浮培养的细胞为对象,研究了壳寡糖处理对活性氧代谢的效应。结果表明,壳寡糖可诱导草莓悬浮培养细胞的活性氧迸发,其峰值出现于2030 min,同时也可诱导活性氧清除酶活性上升,SOD和CAT活性的最大值出现在处理后6090 m in。此外,他们还研究了壳寡糖与草莓的结合过程18。(8)对油菜的诱导抗性 陆引罡等19以壳聚糖酶降解壳
12、聚糖而得的壳寡糖为基本成分,配以化肥、微量元素及防腐剂等成分,混合调制成较稳定的胶体溶液后拌种,发现其对油菜种子发芽和出苗均无显著影响,但可促进油菜生长,提高壮苗率,增加产量,增产幅度在4.3 %9.7 %,其增产以增加每角果粒数为主。壳寡糖拌种可明显抑制油菜菌核病的发生,对3个油菜品种的防治率分别为34.19 %44.10 %。室内测定结果发现,用较高浓度的壳寡糖(0.50.75 mgmL-1)拌种,其对油菜菌核病菌菌丝生长有抑制作用,表明壳寡糖对油菜菌核病菌有诱导抗性。1.1.2 在医疗领域中的应用 壳寡糖具有多方面生理功能以及抗肿瘤效果。早在1985年,Suzuki等就用甲壳六聚糖对小鼠
13、进行抗肿瘤测试,得到了明显效果;1997年,王中和等又用低分子壳多糖口服液对临床患者进行辅助治疗,发现白细胞、淋巴细胞的总数保持稳定,T淋巴细胞的数量显著上升,也说明了低分子壳多糖的抗肿瘤辅助疗效。因此,它可作为早期肿瘤的治疗药物。其作用机理为20:N-乙酰-D糖胺(GlcNA )或D-糖胺(GLcN)残基与巨噬细胞表面受体结合后,激活巨噬细胞释放IL-1,同时引起T细胞表面IL-2受体表达,而这又加速了T细胞成熟而释放IL-2,IL-2与受体结合后,进一步加速T细胞分化成熟为细胞毒性T细胞,从而产生抗肿瘤作用。 溶菌酶作为消炎剂在医药上应用广泛,在食品中用作防腐剂在动物的血和尿中也含有一定量
14、的溶菌酶,所以溶菌酶可以作为检验某种病患的一个指标。人体血液和尿中含溶菌酶,患者比正常人含该菌酶高。有人选取甲壳四聚糖并与对-硝基苯酚合成,产生发色基团,可作为临床诊断试剂,快速而简便,可在医学、畜牧中应用。Nanjo等用甲壳五糖合成了衍生物P-硝基酚五(N-乙酰基)-壳寡五糖,用作溶菌酶培养基,结果表明比四糖作为发色基团效果更好。1.1.3 在食品和化妆品领域中的应用 几丁寡糖具有柔和甜味,可作为素材加以利用。壳寡糖也具有增强人体免疫力的作用,有希望在改善食品结构,提高食品保水性能方面有重要作用。另外,甲壳低聚糖在食品中还有一定的抗菌作用21,研究结果表明相对分子质量为1 500的壳寡糖,质
15、量浓度1 gL-1 pH 6.0时,其抑菌效果很好,但pH6.0时,其抑菌率开始减小并有所下降。而相对分子质量为440 000的壳聚糖,质量浓度为2.5 gL-1时,在pH 5.2以下,抑菌作用基本上与1 gL-1的甲壳低聚糖相当。它的作用机理有报道说,低分子量壳聚糖能使DNA转录受阻,从而显示出抗菌性影响细菌繁殖。 甲壳低聚糖作为化妆品材料22,效果很好,首先甲壳质的超微粉末可加速其渗透作用;其次,壳寡糖盐的水溶液可改善皮肤和毛发的保湿功能且具有很强的抑菌性,邵健、杨宇民在低聚氨基葡萄糖的吸湿、保湿和抑菌性质一文中对此作了很好的说明;再次,水溶性甲壳质衍生物可开发出皮肤护理剂、毛发加工保护剂
16、和防晒剂。1.2 壳寡糖及其衍生物的应用展望 除了不能与碱性农药混合使用外,壳寡糖是一种良好的生物源农药,具有对环境无污染,能够诱导植物产生抗病性等优点。而植物诱导抗病性具有抗病谱广、持续时间较长、可控的抗病性表达时间和空间等特点,这些特点决定了壳寡糖在植物诱导抗病性方面具有广阔的应用前景。高等植物的诱导抗病性从激发子与受体识别开始,到植物产生明显的抗病防卫反应结束,在这一过程中,壳寡糖激发子诱导的防卫反应信号是多途径的,研究其信号转导的过程将增进人们对植物防卫反应的认识。但壳寡糖诱导的抗性信号转导细节、在细胞表面的受体、诱导抗性基因的克隆、防御基因的调控方式等方面仍需深入研究。目前,中国科学
17、院大连化学物理研究所研制的壳寡糖生物农药已获得国家农业部农药临时登记证,并与相关企业联合,在农业生产进行大面积推广,取得了明显的经济和社会效益。相信随着研究的进一步深入,壳寡糖诱导的植物抗病性的作用机理将逐渐被了解,同时也可为植物抗病基因工程奠定理论基础,壳寡糖及其衍生物的应用前景将会更加广阔。1.3 研究方向与思路 经过生物降解的低分子量壳寡糖具有广谱的杀菌作用,但与其他化学合成的杀菌剂相比,其抗菌活性较低,因此拟在壳寡糖分子中引入一个抗菌活性骨架,来进一步提高其抗菌活性。经初步研究,苯并吡喃甲酸对多种植物病原菌具有良好的杀菌效果,因此本实验从壳寡糖出发与苯并吡喃类衍生物甲酸脱水缩合得到3种
18、苯并吡喃基壳寡糖衍生物,利用IR、UV等对化合物进行了结构表征。2 实验部分2.1 试剂与仪器表2.1 主要化学试剂一览表试剂名称分子式规格来源三氟乙酰乙酸乙酯CF3COCH2COOCH2CH3AR北京化学试剂公司5-NO2水杨醛C7H5NO2AR北京化学试剂公司5-氯水杨醛C7H5O2ClAR北京化学试剂公司3、5-二氯水杨醛C7H5o2Cl2AR北京化学试剂公司壳寡糖AR上海海曲化工有限公司乙腈CH3CN色谱纯天津赛孚瑞科技有限公司TBTUAR吉尔生化(上海有限公司)DMSOCH3SOCH3AR天津恒兴化学试剂制造有限公司无水乙醇C2H6OAR天津市德恩化学试剂有限公司三乙胺N(CH2CH
19、3)3AR天津市福晨化学试剂厂石油醚AR天津市德恩化学试剂有限公司氢氧化钠NaOHAR开封市芳晶化学试剂公司甲醇CH3OHAR天津市德恩化学试剂有限公司表2.2 主要使用设备一览表名称生产厂家RE-52AA旋转蒸发仪上海亚荣生化仪器厂SHB-3循环水多用真空泵郑州杜甫仪器厂CL-2型恒温磁力加热搅拌器郑州长城科工贸有限公司ZF-型三用紫外分析仪上海顾村电光仪器厂X-4数字显示显微熔点仪北京泰克仪器有限公司FT-IR 200型红外光谱仪Thermo Nicolet公司BS110电子天平德国SARTORIU安捷伦1200型高效液相色谱仪安捷伦公司2.2 合成与分析2.2.1 苯并吡喃类甲酸酯a:R
20、1=Cl ,R2=H b: R1=NO2,R2=H ; c: R1=Cl,R2=Cl 在冰水浴的条件下向干净的圆底烧瓶中依次加入12mmol三氟乙酰乙酸乙酯,10mmol水杨醛无水乙醇3mL哌啶8滴,放入搅拌磁子,进行密闭搅拌。待有淡黄色物质出现继续反应12小时,将无水乙醇利用旋转蒸发仪尽量除去。使其自然冷却后加入适量石油醚放入冰箱内结晶洗出,将产物用石油醚洗涤减压抽滤得白色粗产物,用乙醇重结晶得较纯产品,计算产率。 2.2.2 苯并吡喃类甲酸的合成a:R1=Cl ,R2=H b: R1=NO2,R2=H ; c: R1=Cl,R2=Cl在100 mL的圆底烧瓶放入10 mmol化合物2a,用
21、甲醇溶解,约用甲醇18mL,再加入5 mol/L的NaOH 3.0 mL,磁力搅拌,添加回流装置,回流4h,自然冷却后用6 mol/L的HCl调pH值约等于2,出现白色固体,减压抽滤,用蒸馏水洗涤,后用乙醇进行重结晶,烘干称重,计算产率。2.2.3 苯并吡喃基壳寡糖新衍生物 在干净的100mL的圆底烧瓶中依次加入1mmol壳寡糖,苯并吡喃甲酸8mmol,TBTU 12mmol,三乙胺22.4mmol,乙腈15mL,DMF 2.5mL,进行常温搅拌24h。将产物用无水乙醇进行洗涤减压抽滤,。将粗产品用甲醇进行索式提取得较纯产品。2.2.4 红外光谱分析 取纯净的化合物约2 mg,干燥的KBr 2
22、00 mg,置于玛瑙研钵中,混合均匀,研成粉末。取适量混合物转移至压片磨具中,加压成透明或半透明薄片,置于红外分光光度计中检测,测试范围4000400 cm-1。3 结果与分析3.1 苯并吡喃类衍生物酯和酸的结构表征表3.1 化合物(2a-2c)和(3a-3c)的物理常数化合物R1R2形态熔点/产率/%2aClH白色晶体115.5-116.9 702bNO2H白色晶体109.8-110.8652cClCl白色晶体129.6-131.3513aClH白色晶体279.9-281.7853bNO2H白色晶体176.2-178.1803cClCl白色晶体191.6-192.4753.1.1 液相分析苯
23、并吡喃类衍生物酯和酸的液相光谱吸收见图3.1、3.2、3.3。所用溶剂是甲醇和水,其速度分别是0.7mL/min,0.3mL/min。()氯代苯并吡喃甲酸酯和酸的液相光谱图图3.1 氯代苯并吡喃甲酸酯的液相光谱图3.2 氯代苯并吡喃甲酸的液相光谱有图可知氯代苯并吡喃甲酸酯出峰时间是7.123min,而氯代苯并吡喃甲酸的出峰时间1.574 min。()硝基苯并吡喃甲酸酯和酸的液相光谱图图3.3 硝基苯并吡喃甲酸酯的液相光谱图3.4 硝基苯并吡喃甲酸的液相光谱硝基苯并吡喃甲酸酯的出峰时间是4.958min,硝基苯并吡喃甲酸的出峰时间是一分钟多。(3)3,5-二氯苯并吡喃甲酸酯和酸的液相光谱图3.5
24、 3,5-二氯苯并吡喃甲酸酯的液相光谱图3.6 3,5-二氯苯并吡喃甲酸的液相光谱3,5-二氯苯并吡喃甲酸酯的出峰时间是12.595min,3,5-二氯苯并吡喃甲酸酯的出峰时间是一分钟多。3.1.2 红外吸收分析(1)氯代苯并吡喃甲酸酯和硝基、3,5-二氯苯并吡喃甲酸酯的红外吸收图谱分别见图3.7、3.8、3.9.同时以氯代苯并吡喃甲酸酯的红外吸收图谱为例证实了酯的结构。图3.7 氯代苯并吡喃甲酸酯的红外吸收图谱图3.8硝基苯并吡喃甲酸酯的红外吸收图谱图3.9 3,5-二氯苯并吡喃甲酸酯的红外吸收图谱化合物(2a2c)的红外图谱分析见表 3.2表3.2 化合物(2a2c)的红外图谱化合物VOH
25、 / cm-1VAr-H/cm-1VCH3 / cm-1VC=O/ cm-1VAr/ cm-12a331430532987 139517001636 1564 14672b342630682985 137517211619 1571 14782c331130802987 137217001633 1560 1459以(2a)为例进行分析:3314cm-1是羟基的伸缩振动吸收峰,3053 cm-1是苯环、双键上的C-H伸缩振动吸收峰, 2987 cm-1,1395 cm-1是饱和脂肪烃甲基的伸缩振动吸收峰与弯曲振动吸收峰,1700cm-1 是羰基的伸缩振动吸收峰,1636 cm-1,1564 c
26、m-1,1467 cm-1是苯环的骨架振动吸收峰。化合物2a的红外图谱见图3.7。(2)氯代苯并吡喃甲酸和硝基、3,5-二氯代苯并吡喃甲酸的红外吸收图谱分别见图3.10、3.11、3.12。同时以氯代苯并吡喃甲酸的红外吸收图谱为例证实酯确实进行了水解,并进一步证明了酸的结构。图3.10 氯代苯并吡喃甲酸的红外吸收图谱图3.11 硝基苯并吡喃甲酸的红外吸收图谱图3.12 3,5-二氯苯并吡喃甲酸的红外吸收图谱化合物(3a3c)的红外图谱分析见表 3.3。表3.3 化合物(3a3c)的红外图谱化合物V OH / cm-1V C=C-H/cm-1VAr-H/cm-1VC=O/ cm-1VAr/ cm
27、-13a33693106304316701617 1565 14803b34163089297316791626 1522 14963c34173074295617461634 1562 1463以(3b)为例进行分析:3416cm-1是羟基的伸缩振动吸收峰,2956 cm-1, 3074cm-1是苯环、双键上的C-H伸缩振动吸收峰, 1746 cm-1 是羰基的伸缩振动吸收峰,1634 cm-1 1562 cm-1 1463 cm-1是苯环的骨架振动吸收峰。化合物3b的红外图谱见图3.11。3.2 苯并吡喃基壳寡糖衍生物的结构表征3.2.1紫外吸收分析 图3.13壳寡糖(COS) 与苯并吡喃
28、基壳寡糖衍生物的紫外吸收光谱 由壳寡糖(COS)及苯并吡喃基壳寡糖衍生物紫外吸收光谱数据(表3.4)可以看出:COS在265nm处有1个强的吸收峰,在大于268nm波长范围无明显吸收。苯并吡喃基壳寡糖衍生物在200327nm处各有三个吸收峰 。苯分子在180 184nm,200 204nm有强吸收带E1和E2带,在230270有弱吸收带B带。由于含有 键的生色团与苯环相连,* 共轭使苯环的三个吸收峰发生明显红移。紫外图谱显示与理论推断相符。 表3.4 壳寡糖(COS) 与苯并吡喃基壳寡糖衍生物的紫外吸收光谱数据化合物UV/nmUV/nmUV/nm壳寡糖 (COS) 265 氯代苯并吡喃基壳寡糖
29、322274 201硝基代苯并吡喃基壳寡糖 327 2752023,5-二氯苯并吡喃基壳寡糖 334 267 208从表3.4可以看出,苯并吡喃基壳寡糖衍生物的紫外光谱扫描曲线与壳寡糖(COS)原料的紫外扫描曲线完全不同,这是由于COS与苯并吡喃类衍生物酸及取代苯并吡喃类衍生物酸发生加成反应后的紫外吸收峰与原料壳寡糖相比有了改变。这进一步证实了壳寡糖与苯并吡喃类衍生物酸及取代苯并吡喃类衍生物酸发生了化学反应。3.2.2 红外吸收分析 图3.14是壳寡糖(COS)及苯并吡喃基壳寡糖衍生物的红外光谱图,图3.15、3.16、3.17、3.18分别为壳寡糖的红外光谱图、氯代苯并吡喃基壳寡糖的红外光谱
30、图、硝基苯并吡喃基壳寡糖的红外光谱图、3,5-二氯代苯并吡喃基壳寡糖的红外光谱图。在COS的红外谱图中,3448cm-1是OH伸缩振动,1414 cm-1是苯环上C-Cl伸缩振动,1 722 cm-1是CO伸缩振动;在壳寡糖酰胺类衍生物的红外光谱中,725nm是C-伸缩振动,1528 cm-1,1350,1528分别是N=O反对陈伸缩振动和对称伸缩振动,1708 1750 cm-1是C=O的伸缩振动,并且在1 4501600 cm-1 附近出现了苯环的特征骨架振动吸收峰:氯代苯并吡喃基壳寡糖 1613 cm-1 1523 cm-1 1450 cm-1 ;硝基苯并吡喃基壳寡糖 1617 cm-1
31、 1593 cm-1 1527 cm-1 1473 cm-1;3,5-二氯苯并吡喃基壳寡糖 1625 cm-1 1600 cm-1 1550 cm-11475 cm-1 。这些新峰均是由3种苯并吡喃甲酸与COS反应生成的苯并吡喃基壳寡糖衍物所产生的。特别是C-X和-C=O吸收峰的出现,也证实了制备的酸与壳寡糖发生了反应。图3.14 壳寡糖(COS)及苯并吡喃基壳寡糖衍生物的红外光谱图1:壳寡糖 2: 氯代苯并吡喃基壳寡糖 3:硝基苯并吡喃基壳寡糖 4:3,5-二氯苯并吡喃基壳寡糖图3.15 壳寡糖的红外光谱图图3.16 氯代苯并吡喃壳寡糖的红外光谱图图3.17 硝基苯并吡喃基壳寡糖的红外光谱图
32、图3.18 3,5-二氯苯并吡喃基壳寡糖的红外光谱图3.2.3核磁图谱分析做核磁氢谱用的溶剂均是DMSO。对比图谱3.19和3.20,壳寡糖的氢谱图在7-8ppm处无吸收峰,表明无苯环的存在。而苯环硝基苯并吡喃基壳寡糖在7.25ppm-8.25ppm之间有多处吸收峰,表明有苯环骨架的存在,进一步证实了制备的酸与壳寡糖发生了反应。图3.19 壳寡糖的1H NMR谱(400MHz)图3.20 硝基苯并吡喃基壳寡糖的1H NMR谱(400MHz)图3.21 硝基苯并吡喃基壳寡糖的1H NMR谱(400MHz)(局部放大图)3.3 苯并吡喃基壳寡糖衍生物产率计算 苯并吡喃衍生物酸在TBTU为脱水剂乙腈
33、为溶剂的条件下与壳寡糖反应得到苯并吡喃基壳寡糖衍生物,根据投料和产物质量可以利用如下公式计算出各反应的产率。公式: 其中:m1壳寡糖的质量/g;m2产物的质量/g; M1壳寡糖结构单元的相对分子质量/(g/mol);M2缩合产物结构单元相对分子质量/(g/mol);目标产物氯代苯并吡喃基壳寡糖、硝基代苯并吡喃基壳寡糖、3,5-二氯苯并吡喃基壳寡糖的产率分别为44%、58%、36%。4结论(1)苯并吡喃酸的合成 从三氟乙酰乙酸乙酯和水杨醛/取代水杨醛出发,在乙醇溶剂及哌啶为催化剂的条件下先合成苯并吡喃类化合物酯,进而在含有过量氢氧化钾的甲醇中进行酯水解可以高产率的得到苯并吡喃酸。由于酯在乙醇中有
34、较大的溶解性,故乙醇的加入量对于苯并吡喃酯结晶的快慢、多少有很大的影响,可以适当蒸馏出一定溶剂促使结晶形成。利用紫外与红外等表征了产物的结构,证实了反应的发生。(2)苯并吡喃基壳寡糖衍生物的合成 在乙腈为溶剂和TBTU为脱水剂下,将水解得到的苯并吡喃酸和壳寡糖在常温下搅拌反应,可以方便的制备苯并吡喃基壳寡糖衍生物。利用紫外、红外对化合物进行了结构表征,可以证实生成了目标产物。(4)根据产率的计算公式得到的结果可以初步认为、3,5-二氯苯并吡喃基甲酸不易与壳寡糖发生脱水缩合而氯代苯并吡喃甲酸和硝基代苯并吡喃甲酸则较易反应。参考文献1 Ayers A R, Ebel J, Fineli F, et
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