Beta-D-(-)-Arabinozgeniş uygulama değeri olan önemli bir kiral şeker molekülüdür. Farmasötik sentez, gıda katkı maddeleri, susuzlaştırma maddeleri, kozmetik ve diğer alanlarda önemli uygulamalara sahiptir. Bu nedenle, Beta-D-(-)-Arabinoz'u sentezlemek için çeşitli yöntemler vardır. Bu makale esas olarak bazı ana sentez yöntemlerini tanıtacaktır.
Doğal ürünlerden Beta-D-(-)-Arabinoz Ekstraksiyonu:
Beta-D-(-)-Arabinoz'u doğal ürünlerden çıkarma yöntemi en doğrudan olanıdır ve yüksek saflıkta ürünler elde edebilir. Beta-D-(-)-Arabinozun en yaygın doğal kaynağı, D-ksiloz ve D-glukozdan oluşan bir disakkarit olan ksilandır. Beta-D-(-)-Arabinoz, ksilanın yapısal birimlerinden biridir. Ksilan, lignin, soğuk bölgelerde yetişen çam ağaçları vb. gibi bitki hücre duvarlarında bulunabilir.
Beta-D-(-)-Arabinose'un ekstraksiyon yöntemi, ksilan ile aynıdır. Genel olarak asit yöntemi en sık kullanılan ksilan ekstraksiyon yöntemidir. Önce bir ksilan numunesi asidik bir çözeltiye eklenir, şeker monomerleri agregalardan ayrılana kadar ısıtılır, ardından süzülür ve yıkanır. Ksilan muamelesinden sonra asidik solüsyonda bulunan Beta-D-(-)-Arabinoz nötralizasyon ve kristalizasyon ile ayrılabilir ve saflaştırılabilir.
Kimyasal sentez:
Şu anda, Beta-D-(-)-Arabinoz sentezi için birçok etkili kimyasal yöntem mevcuttur. İşte birkaç yol:
1. Glikojen yolu:
Bu, en yaygın sentetik yöntemlerden biridir.
Adım 1: Xylan'dan Xylose elde edin:
Beta-D-(-)-Arabinoz'un glikojen yoluyla sentezi ksilozdan başlar. Ksiloz, bitki hücre duvarlarında her yerde bulunan altı karbonlu bir şekerdir ve ksilanın (genellikle bitkilerden ekstrakte edilir) hidrolize edilmesiyle elde edilebilir.
Ksilan artı H2O → Ksiloz artı diğer şekerler
Xylan, çoklu ksiloz moleküllerinden oluşan bir polisakkarittir ve genellikle renksiz veya kahverengi toz halinde bir maddedir. Hidroliz reaksiyonunun bir asit veya bir enzim tarafından katalize edilmesi gerekir ve hidroliz reaksiyonu için genellikle bir asit katalizörü kullanılır. Hidrolizden sonra, Beta-D-(-)-Arabinoz'u sentezlemek için ksiloz kullanılabilir.
Adım 2: Ksilozu L-arabinoza dönüştürün:
Ksilozun L-arabinoza dönüştürülmesi, glikojen yoluyla Beta-D-(-)-Arabinoz sentezinde önemli bir adımdır. Bu işlem, ksilozu arabinoza dönüştüren bir dizi reaksiyonu katalize etmek için bir dizi enzimin kullanılmasını gerektirir.
İlk olarak, ksiloz, katalitik reaksiyon yoluyla D-ksiloz ketoza dönüştürülür.
Ksiloz artı ATP → D-ksiloz ketoz artı ADP
İkinci olarak, D-ksiloz ketoz, izomerizasyon reaksiyonu yoluyla L-ksiloz ketoza dönüştürülecektir.
D-ksiloz ketuloz → L-ksiloz ketuloz
Daha sonra L-ksiloz glusidaz tarafından katalize edilen reaksiyon, L-arabino-deoksi-heks-2-ulonat elde etmek için Cooper siklizasyonuna tabi tutuldu.
L-ksiloz ketoz → L-arabinuronik asit
Son olarak, arabinuronik asidin etkisi altında, arabinuronik asidi L-arabinoza indirgemek için NADPH ve glukozidaz kullanın.
L-arabinüronik asit artı NADPH artı H artı → L-arabinoz artı NADP artı
Üçüncü adım: L-arabinoz'u Beta-D-(-)-Arabinoz'a dönüştürün:
L-arabinozun Beta-D-(-)-Arabinoz'a dönüştürülmesi, reaksiyonu katalize etmek için bir dizi enzim gerektirir.
İlk olarak, L-arabinoz, arabinoz-6-fosfat oluşturmak için fosforile edilir.
L-arabinoz artı ATP → arabinoz-6-fosfat artı ADP
Daha sonra bir hidroliz reaksiyonu, arabinoz-6-fosfatı Beta-D-(-)-Arabinoz-5-fosfata (Beta-D-(-)-arabinoz-5-fosfat) dönüştürür.
Arabinoz-6-fosfat artı H2O → Beta-D-(-)-arabinoz-5-fosfat
Son olarak, Beta-D-(-)-arabinoz-5-fosfat, Beta-D-(-)-Arabinoz oluşturmak için fosforilasyona uğrar.
Beta-D-(-)-arabinoz-5-fosfat → Beta-D-(-)-arabinoz artı Pi
Beta-D-(-)-Arabinoz'un glikojen yoluyla sentezi ksilozdan başlar. Önce ksilandan ksiloz elde edilir, daha sonra ksiloz L-arabinoz'a ve son olarak L-arabinoz Beta-D-(-)-Arabinoz'a dönüştürülür. Bu işlem, her biri kritik olan birden çok enzim katalizli reaksiyonun kullanılmasını gerektirir. Bu sentez yöntemi sayesinde, biyoloji, tıp ve kimyasal sentez alanlarındaki uygulamaları için sağlam bir temel sağlayan yüksek verimli, ekonomik ve saf Beta-D-(-)-Arabinoz elde edilebilir.
2. Knight'ın tepkisi:
1940'larda geliştirilen yöntem, başlangıç malzemesi olarak poliklorlu aromatik hidrokarbonları gerektiriyor. Knight reaksiyonunda poliklorlu aromatik hidrokarbonlar asit ve deterjan karışımı ile reaksiyona sokulur ve daha sonra karışımla birlikte Obenzil-D-arabinoz eklenir. Bir dizi adımdan sonra Beta-D-(-)-Arabinoz sentezlenir.
Belirli adımlar aşağıdaki gibidir:
Adım 1: Beta-D-(-)-Arabinoz'u hazırlamak için önce Beta-D-(-)-Arabinoz şekerini ve önceden eklenmiş reaktifleri hazırlamamız gerekir ve oksijenasyon en yaygın üretim yöntemlerinden biridir. İki aşamadan oluşur: ilk olarak metil-D-glukofuranosid, 4,6-O-metil anizol türevleri elde etmek için iyot tuzu varlığında aromatizasyon reaksiyonuna girer; daha sonra 5-O-açı pozisyonunda Yapılandırılmış reaksiyonda aromatize olur ve ardından Beta-D-(-)-Arabinoz elde etmek için indirgenir.
Adım 2: Knight reaksiyonu için gerekli reaktifleri ve solventleri hazırlayın. 30 ml yüzde 50 asetik asit ve 10 gr Beta-D-(-)-Arabinoz şekeri içeren bir şişe solüsyon hazırlamak ve bundan sonraki aşamalara geçmek gerekir.
Adım 3: Asit katalizörü olarak sülfürik asit ekleyin. Asidik katalizörü eklemeden önce test tüpüne 100 ml etanol ve ardından 0,1 ml konsantre sülfürik asit eklenmelidir.
Adım 4: Soğutma koşulu altında borik asit ekleyin. Çözücü sistemi oda sıcaklığına soğutulduktan sonra 150 ml izopropanol ve ardından 0.1 ml borik asit ilave edilerek hafifçe karıştırıldı.
Beşinci adım: Reaksiyon ısıtması. Bir şeker enol ester ürünü üretmek üzere çözeltideki aldoz ile tamamen reaksiyona girmek için sabit sıcaklıktaki bir yağ banyosunda yaklaşık 40 ila 50 dakika ısıtın.
Adım 6: Katalitik hidrojenasyon. Reaksiyon tamamlandıktan sonra test tüpü yağ banyosundan çıkarılarak oda sıcaklığına soğumaya bırakıldı. Daha sonra katalitik hidrojenasyon reaksiyonunu gerçekleştirmek için 1 mililitre n-heptan ve 0.05 mililitre sodyum tungstat çözeltisi ekleyin, genellikle birkaç gün beklemeniz gerekir.
Adım 7: Ürünü çıkarın. Ürün, daldırma yöntemiyle çözeltiden ekstrakte edilmiş ve ultraviyole spektroskopi, kızılötesi spektroskopi ve nükleer manyetik rezonans gibi yöntemlerle ürün tanımlanıp karakterize edilmiş ve reaksiyon ürününün yapısı çıkarılmıştır.
3. Glikozidasyon reaksiyonu:
Bu yöntem de oldukça popülerdir ve ham maddesi D-xyloside'dir. İlk olarak, Obenzil-D-arabinoz elde etmek için D-ksilosid ve metanol bir katalizörün etkisi altında reaksiyona sokulur. Daha sonra, Obenzil-D-arabinoz, substrat varlığında oksitlenmiş NaIO4 ile reaksiyona sokulur, ardından kuru kuaterner amonyum tuzları eklenir ve böylece Beta-D-(-)-Arabinoz elde edilir.
Tek kelimeyle, Beta-D-(-)-Arabinoz yukarıda belirtilen birkaç yöntemle sentezlenebilir, her yöntemin avantajları ve dezavantajları vardır ve farklı gerçek ihtiyaçlara göre farklı yöntemler seçilebilir.