五乙酰葡萄糖的合成工藝研究

劉媛媛 劉伯成

（中國藥科大學(xué)制藥有限公司 江蘇 南京 210009）

五乙酰葡萄糖又叫“萄萄糖五醋酸酯”(a-d-glucose pentaacetate)，簡稱 PAG，它是一種很有發(fā)展前途的非離子型表面活性劑[1,2]，同時具有相當(dāng)高的漂白活性，本世紀初人們對它的合成就進行了研究[3]，并提出了多種合成方法(圖1-1)，雖然其有很廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景，但由于合成及應(yīng)用成本相對較高，目前國內(nèi)此方向發(fā)展的研究報道甚少。

本文在前人提出的各種合成方法的基礎(chǔ)上，探索了合成五乙酰葡萄糖的最佳方法和純五乙酰葡萄糖的方法，反應(yīng)原料易得，產(chǎn)率高并具有良好的立體選擇性，反應(yīng)后處理簡便，提純效果好。純五乙酰葡萄糖的方法，反應(yīng)原料易得，產(chǎn)率高并具有良好的立體選擇性，反應(yīng)后處理簡便，提純效果好。

糖的羥基可以乙酰化成酯，并且可用乙酰化或苯甲酰化來保護羥基。糖分子中的羥基都容易被酰化，生成完全酰化的糖，葡萄糖和醋酐反應(yīng)生成五乙酰葡萄糖。不同的催化劑對生成物的立體構(gòu)型有影響，例如，用酸性催化劑得α-五乙酰葡萄糖，用堿性催化劑得β-五乙酰葡萄糖[4～6]。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與試劑

NICOLET-170SX紅外光譜儀 （尼高力公司），X-4型數(shù)字顯微熔點測定儀（濟南精密科學(xué)儀器儀表公司），Agilent 1100 LC-MS型（美國安捷倫公司），TDL80-2B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海安亭科學(xué)儀器廠）。

葡萄糖CR國藥化學(xué)試劑有限公司，濃硫酸AR蘇州市吳中區(qū)胥口試劑廠，乙酸鈉AR上海化學(xué)試劑有限公司，高氯酸AR上海凌峰化學(xué)試劑有限公司，氯化鐵AR常州市科萊博化工有限公司，醋酐CR上海容潤化學(xué)試劑公司，其他試劑均為分析純，未經(jīng)處理，直接使用。

1.2 實驗步驟

1）醋酸酐乙酸鈉法

圖1-2 五乙酰葡萄糖醋酸酐乙酸鈉合成路線

投料 m/g v/mL n/mol葡萄糖 100 0.56醋酐 1000乙酸鈉 80

實驗過程，將100克葡萄糖，1升醋酐，80克乙酸鈉加入兩升燒瓶，加熱到140攝氏度，回流約4個小時，冷水降溫后，將粗品倒入冰水中，攪拌，反復(fù)加冰水洗去殘余醋酐，出現(xiàn)灰白色固體，抽濾得到產(chǎn)品，干燥后為白色粉末。

2）高氯酸醋酸酐法

圖1-3 五乙酰葡萄糖高氯酸醋酸酐合成路線

投料 m/g v/mL n/mol葡萄糖 100 0.56醋酐 360高氯酸 2.5

實驗過程，在三頸燒瓶中裝入360毫升新蒸醋酐，用冰鹽給燒瓶降溫，降溫至5攝氏度左右時，以針筒滴加高氯酸2.5毫升，約15分鐘滴加完畢，顏色由無色透明逐漸變?yōu)辄S色，繼續(xù)攪拌約20分鐘，換溫水浴回溫至約35攝氏度，恒溫加入100克葡萄糖，約30分鐘加完，恒溫繼續(xù)攪拌，約1小時后點板，反應(yīng)結(jié)束，將粗品倒入冰水中攪拌洗去殘余醋酐，出現(xiàn)灰白色固體，抽濾得到產(chǎn)品，干燥為白色粉末。

3）硫酸醋酸酐法

圖1-4 五乙酰葡萄糖硫酸醋酸酐合成路線

投料 m/g v/mL n/mol葡萄糖 100 0.56濃硫酸 5醋酐 400

實驗過程，在三頸燒瓶中裝入400毫升新蒸醋酐，用冰鹽給燒瓶降溫，降溫至5攝氏度左右時，以以滴液漏斗滴加濃硫酸5毫升，約25分鐘滴加完畢，顏色由無色透明逐漸變?yōu)辄S色，繼續(xù)攪拌約30分鐘，換溫水浴回溫至約35攝氏度，恒溫加入100克葡萄糖，約30分鐘加完，恒溫繼續(xù)攪拌，約1小時后點板，反應(yīng)結(jié)束，將粗品倒入冰水中攪拌洗去殘余醋酐，出現(xiàn)灰白色固體，抽濾得到產(chǎn)品，干燥為白色粉末。

4）三氯化鐵醋酸酐法

圖1-5 五乙酰葡萄糖三氯化鐵醋酸酐合成路線

投料 m/g v/mL n/mol葡萄糖 100 0.56氯化鐵 20醋酐 600

將20g氯化鐵加入到1000mL的三頸瓶中，量取600mL的新蒸醋酐也加入瓶中并攪拌，加熱至50℃，待氯化鐵全部溶解為止，停止加熱，緩慢加入100g干燥的葡萄糖粉末，約10分鐘加完，加完后，升溫至100℃，保溫反應(yīng)4h。在3200Pa下減壓蒸餾除去反應(yīng)生成的乙酸和未反應(yīng)完全的乙酐、將反應(yīng)液緩慢加入到1000mL的冰水中，立即有大量的白色沉淀生成，抽濾得到產(chǎn)品，干燥后為白色粉末。

5）提純方法

產(chǎn)品粗品為白色粉末，用250 mL l：l的乙醇水溶液進行重結(jié)晶提純，析出白色針狀晶體。 熔點為 1l2～114℃(文獻值 112～113℃)，元素分析結(jié)果(計算值為 C:0.49；H:0.056；O:0.45；實測值為 C:0.482；H:0.055；O:0.463)

結(jié)晶條件的好壞直接影響著產(chǎn)品的純度、產(chǎn)率、色澤等。結(jié)晶溶劑的選擇，根據(jù)α-五乙酰葡萄糖的特點：在水中溶解度小，在乙醇中溶解度大，無機鹽離子鋅離子和氯離子等在水中的溶劑度較大，選用1：1的乙醇水溶液作為結(jié)晶溶劑，這樣能使無機鹽離子除去，提純產(chǎn)品。α-五乙酰葡萄糖在1：1的乙醇水溶液中，溫度越高其溶解性越大。溫度低于0攝氏度時溶解度極小。采用加熱溶解粗產(chǎn)品，在低溫(0℃)下洗出的方法來提純，產(chǎn)品純度高達99.8%。

2 結(jié)論

重復(fù)實驗結(jié)果，乙酸鈉法得到產(chǎn)物產(chǎn)率最高，高達80.6%,高氯酸法產(chǎn)率75.2%，濃硫酸和三氯化鐵法產(chǎn)率為71.6%和71.9%，乙酸鈉法和三氯化鐵法在原料上用到大量醋酐，綜合來說，高氯酸法是比較適合的實驗室合成方法，乙酸鈉法因為合成過程只需一次投料，操作簡便，產(chǎn)率高，適用于工業(yè)生產(chǎn)。

對于高氯酸法，因為α-五乙酰葡萄糖的合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此葡萄糖的加入速度是合成是否成功的關(guān)鍵所在。加入速度過快，則會因為局部反應(yīng)劇烈而放出大量的熱量，來不及散開而使得局部溫度過高，導(dǎo)致葡萄糖碳化，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)率。因此，在加入葡萄糖時，速度盡可能慢一些，并且輔以冰浴降溫，反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)35至40攝氏度（文獻值為60攝氏度）為最佳溫度，此溫度下產(chǎn)品產(chǎn)率和質(zhì)量達到最優(yōu)。

［1］日本公開特許公報 昭37-63504[S].

［2］日本公開特許公報 昭57-55993[S].

［3］Hudson C S.Dale J K[J].The Jourruil of the America Chemical Society,1915,37(1～5)：1264－1270.

［4］Johnnie R.Brown,Elli Peselev[M].Process for preparing glucose penta-acetate,United states Patant.jun.23.1987.

［5］俞繼華，肖紅新.α-五乙酰葡萄糖的合成[J].化學(xué)推進劑與高分子材料,2000,328,48.

［6］黃濤，主編.有機化學(xué)實驗[M].2 版.北京高等教育出版社，1998，176.