低聚合度DHP的合成及生物活性的研究
发布时间：2020-05-13 16:47
【摘要】：木素作为天然聚合物存在于所有陆生植物中,在自然界的储量和再生量都非常庞大。普遍认为,木素是一种酚类聚合物,主要来自三种羟基肉桂醇,通过自由基反应和化学偶联过程。木素分子单木素自由基的无序聚合为高分子化合物。尽管已对木素进行了一个多世纪的研究,但在木素的结构规律性和生物活性方面仍然有许多未知的地方,因此通过模拟植物体内环境来合成木素脱氢聚合物(DHP),并以此来探究低分子木素的生物活性很有必要。本文以香草醛和紫丁香醛为起始物,合成了木素前驱物松柏醇葡萄糖苷(coniferin)和芥子醇葡萄糖苷(syringin)。然后将松柏醇葡萄糖苷、松柏醇葡萄糖苷和芥子醇葡萄糖苷的混合物(1:1,摩尔比)为原料在漆酶和β-葡萄糖苷酶的催化作用下用混合法分别合成了木素脱氢聚合物G型木素(DHP-G)和GS型木素(DHP-GS)。通过溶剂法对DHP-G和DHP-GS进行分级得到八个组分,即石油醚可溶组分F_(11)和F_(21)、乙醚可溶组分F_(12)和F_(22)、乙醇可溶组分F_(13)和F_(23)、丙酮可溶组分F_(14)和F_(24)。利用~(13)C-NMR、FTIR和GPC等对各组分DHP的结构和分子量进行表征。FTIR谱图显示,DHP-G和DHP-GS分别与银杏MWL和杨木MWL有着非常相似的官能团吸收信号。~(13)C-NMR谱图说明两种DHP都生成了5-5、β-O-4、β-1、β-5和β-β等结构,其中都以β-O-4和β-5结构为主。GPC结果表明溶剂法得到的DHP分子量随溶剂溶解能力的增强而增大。生物活性实验显示,乙醚可溶组分F_(21)和F_(22)的自由基清除能力、抗菌能力和抗肿瘤增殖能力最好。将F_(21)和F_(22)进行柱色谱纯化,分别得到了5个化合物G_1、G_2、G_3、G_4、G_5和GS_1、GS_2、GS_3、GS_4、GS_5,通过APCI-MS质谱分析化合物的分子量信息和结构,并结合生物活性验证,从构效关系的角度解释DHP生物活性的来源。APCI-MS分析发现G_1是(β-5)型二聚体;G_2是(β-5)(β-5)型三聚体;G_3是(β-O-4)(β-5)(β-5)型的四聚体;G_4是(β-5)(β-O-4)(5-5)(β-O-4)型五聚体;G_5是(β-O-4)(β-5)(β-O-4)(5-5)(β-β)型六聚体。GS_1是GS型(β-5)二聚体;GS_2是GGS型(β-O-4)(β-5)三聚体;GS_3是SGG型(β-5)(β-O-4)三聚体。GS_4是SGGG型(β-5)(β-O-4)(5-5)四聚体;GS_5是SSGGGS型(β-O-4)(β-5)(β-O-4)(5-5)(β-β)六聚体。分析得到的这些化合物的抗肿瘤实验数据发现,这些组分中只有G_1、G_2和GS_1对Hela细胞的生长半抑制浓度低于50μg/mL。F_(22)中抗肿瘤活性物质主要为GS_1和GS_2。从抑菌圈直径和最小抑制浓度MIC来看,G_1和G_2的抑菌活性较高,DHP纯化的化合物对大肠杆菌的生长抑制活性要高于金黄色葡萄球菌。抗氧化实验结果显示G_1和G_2的自由基清除效率非常高,它们的IC_(50)值分别4.8 mg/L和8.9 mg/L,而从F_(22)中柱色谱纯化得到的五个组分中只有GS_1的自由基清除能力较好。结合从DHP分离的上述化合物的结构和生物活性发现,苯环上甲氧基的增加会削弱低聚DHP的生物活性,然而β-O-4连接对生物活性基本没有贡献。醛基含量的增加,自由基清除能力、抑菌能力和抗肿瘤增殖能力都有不同程度的下降,β-5型的苯基香豆满结构的生成会极大的增加低聚DHP的抗氧化、抗菌和抗肿瘤活性。
【图文】：
图 2.1 松柏醇葡萄糖苷的合成Fig 2.1 Synthesis of coniferin（1） 将 1.8042g 香草醛与 4.9620g 溴代葡萄糖混合均匀，用 4.8mL 喹啉润湿混合物，并向在体系中加入 2.7584g Ag2O，快速搅拌整个体系，反应过程中黏度会不断增加，可追加适量喹啉润湿。反应 1 小时后，使用 14.4mL 冰醋酸清洗容器将反应物分散至 720mL 蒸馏水中，过滤，用蒸馏水清洗多次，然后置于真空干燥箱干燥 24h。用热乙醇将黑色滤渣溶解，，然后使用纸浆漏斗过滤，最后通过减压蒸馏除去溶剂，再用无水乙醇重结晶得到 4.5523 g（2,3,4,6-四-O-乙酰基）香兰素-β-D葡萄糖苷。得率 79.9%，熔点 143.1-146.0℃。（2） 用 4.6 mL 吡啶将 3.6008g 上一步产物和 1.5608 g 丙二酸溶解，滴加 5 滴哌啶，在 100℃油浴中反应一个半小时；反应完全待温度冷却到室温，加入体积比（1:3）稀盐酸将 pH 值调至 2-3，砂芯漏斗过滤得晶状物；使用大量 pH 为 3 的酸性水洗涤晶状物，真空干燥后再用乙醚洗涤多次得（2,3,4,6-四-O 乙酰基）阿魏酸-β-D 葡萄糖苷。得率 98.2%，熔点 207.8-209.0℃（3） 取上一步产物 3.6068g 溶解在 18.4mL 无水苯液中，倾入 10.8mL SOCl，
分别称取 4.0mmol 松柏醇葡萄糖苷和芥子醇葡萄糖苷，混合后进行脱氢聚合复上述步骤得到 DHP-GS，得率 80.9%。2.2.7 DHP-G 和 DHP-GS 的分级采用溶剂法[72]对DHP-G和DHP-GS进行分级处理。根据有机溶剂的溶解分别用石油醚（沸点 30-60℃）、无水乙醚、无水乙醇和丙酮对 DHP 进行抽提体步骤如图 2.2 所示。用 30mL 丙酮将 DHP-G 溶解，然后逐滴加入 300mL 石中，边滴加边搅拌。滴加完毕后搅拌 4 小时，离心分离。收集上清液蒸干溶到石油醚可溶组分 F11，将不溶部分继续用丙酮溶解后逐滴加入 300mL 无水乙重复上述操作得到乙醚可溶组分 F12，然后依次用无水乙醇和丙酮抽提分别得醇可溶组分 F13和丙酮可溶组分 F14，得率分别为 2.1%、26.2%、31.3%和 7.8%酮不溶部分 32.6%）。DHP-GS 按上述步骤分级分别得到石油醚可溶组分 F21、可溶组分 F22、乙醇可溶组分 F23和丙酮可溶组分 F24，得率分别为 2.5%、2440.8%和 9.7%（丙酮不溶部分 22.7%）。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ351.377
【图文】：
图 2.1 松柏醇葡萄糖苷的合成Fig 2.1 Synthesis of coniferin（1） 将 1.8042g 香草醛与 4.9620g 溴代葡萄糖混合均匀，用 4.8mL 喹啉润湿混合物，并向在体系中加入 2.7584g Ag2O，快速搅拌整个体系，反应过程中黏度会不断增加，可追加适量喹啉润湿。反应 1 小时后，使用 14.4mL 冰醋酸清洗容器将反应物分散至 720mL 蒸馏水中，过滤，用蒸馏水清洗多次，然后置于真空干燥箱干燥 24h。用热乙醇将黑色滤渣溶解，，然后使用纸浆漏斗过滤，最后通过减压蒸馏除去溶剂，再用无水乙醇重结晶得到 4.5523 g（2,3,4,6-四-O-乙酰基）香兰素-β-D葡萄糖苷。得率 79.9%，熔点 143.1-146.0℃。（2） 用 4.6 mL 吡啶将 3.6008g 上一步产物和 1.5608 g 丙二酸溶解，滴加 5 滴哌啶，在 100℃油浴中反应一个半小时；反应完全待温度冷却到室温，加入体积比（1:3）稀盐酸将 pH 值调至 2-3，砂芯漏斗过滤得晶状物；使用大量 pH 为 3 的酸性水洗涤晶状物，真空干燥后再用乙醚洗涤多次得（2,3,4,6-四-O 乙酰基）阿魏酸-β-D 葡萄糖苷。得率 98.2%，熔点 207.8-209.0℃（3） 取上一步产物 3.6068g 溶解在 18.4mL 无水苯液中，倾入 10.8mL SOCl，
分别称取 4.0mmol 松柏醇葡萄糖苷和芥子醇葡萄糖苷，混合后进行脱氢聚合复上述步骤得到 DHP-GS，得率 80.9%。2.2.7 DHP-G 和 DHP-GS 的分级采用溶剂法[72]对DHP-G和DHP-GS进行分级处理。根据有机溶剂的溶解分别用石油醚（沸点 30-60℃）、无水乙醚、无水乙醇和丙酮对 DHP 进行抽提体步骤如图 2.2 所示。用 30mL 丙酮将 DHP-G 溶解，然后逐滴加入 300mL 石中，边滴加边搅拌。滴加完毕后搅拌 4 小时，离心分离。收集上清液蒸干溶到石油醚可溶组分 F11，将不溶部分继续用丙酮溶解后逐滴加入 300mL 无水乙重复上述操作得到乙醚可溶组分 F12，然后依次用无水乙醇和丙酮抽提分别得醇可溶组分 F13和丙酮可溶组分 F14，得率分别为 2.1%、26.2%、31.3%和 7.8%酮不溶部分 32.6%）。DHP-GS 按上述步骤分级分别得到石油醚可溶组分 F21、可溶组分 F22、乙醇可溶组分 F23和丙酮可溶组分 F24，得率分别为 2.5%、2440.8%和 9.7%（丙酮不溶部分 22.7%）。
【学位授予单位】：湖北工业大学
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【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ351.377
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本文编号：2662244
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