[发明专利]一种β-环糊精衍生物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种环糊精衍生物及其制备方法和应用，具体涉及单-2-马来二腈基二硫烯-β-环糊精（2-Mnt-β-CD），该物质的制备方法及其在金属锌酶模型前体化合物研究领域的应用。

背景技术

环糊精（Cyclodextrin）是一类天然存在的α-D-葡萄糖大环低聚物，其中α-，β-，γ-环糊精分别有6，7，8个葡萄糖结构单元，它们的空腔直径略有不同；分子结构中包含第一面羟基（伯醇）面上6-号位碳原子上的伯醇羟基和第二面羟基（仲醇）面上2-，3-号位碳原子上的仲醇羟基。由于它们外表面的亲水性和空腔的疏水性，环糊精可以包合从有机分子到有机金属化合物等很多外来的客体分子，这种性质使得环糊精被广泛应用于制药学、分离技术、模拟酶、催化、化学传感器以及其他领域。

因为天然环糊精的溶解性和化学反应性有限，严重限制了它们的工业应用，所以需要对环糊精进行高选择性和高效率的化学修饰。由于环糊精的第二羟基面比第一羟基面大，客体分子更容易在第二羟基面被包合，所以第二羟基面的化学修饰对环糊精酶催化、酶模拟和手性识别化合物合成等更有实用价值和工业应用前景；事实上，在第二羟基面修饰的环糊精衍生物相比较第一羟基面修饰的环糊精衍生物有时表现出很特别的性质。由于环糊精的第二羟基面修饰的化学活性不高，所以以往的技术路线通常要采用无水的有机溶剂和强碱，从而使得产物的后处理、收率等一系列后续过程不但复杂而且对环境有害。因此，寻找一种对环糊精第二羟基面进行绿色、环保地化学修饰具有重要的工业应用价值和一定的理论研究意义。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种环糊精衍生物，即2-Mnt-β-CD，本发明的另一个目的是提供这种2-Mnt-β-CD的制备方法，本发明的第三个目的是提供2-Mnt-β-CD的应用，为基于环糊精化学的金属锌酶模拟化合物等提供有用的前体物质。同时本发明还要解决的技术问题是提供一种简便、绿色而经济的制备环糊精化学修饰重要的中间体单-2-对甲苯磺酸酯-β-环糊精（2-Ots-β-CD）的方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种环糊精衍生物，命名为：单-2-马来二腈基二硫烯-β-环糊精（2-Mnt-β-CD），外观为黄色，固体粉末，溶于水而不溶于乙醇溶液，容易和金属锌离子形成配位化合物。

一种制备2-Mnt-β-CD的方法，包括以下步骤：

（1）中间体2-Ots-β-CD的合成：

将β-环糊精（11.5g，10mmol）与对甲苯基苯磺酸酐（Ts₂O 4.9g，15mmol)混合于250ml水中，室温下，搅拌2h；加入质量体积比为10%的氢氧化钠溶液，继续搅拌反应1h，过滤去除掉未反应的Ts₂O；加稀盐酸溶液调节pH 3-4，浓缩溶液至50ml；然后经过4°C冷却12h以上，收集沉淀，得到2-Ots-β-CD粗产品，用丙酮洗涤粗品，真空干燥，制得中间体2-Ots-β-CD，为白色粉末；

（2）2-Mnt-β-CD的合成：

将3g 2-Ots-β-CD加入到马来二腈基二硫烯酸二钠的水溶液中，控温65℃，搅拌反应1h；将溶液冷却到室温并过滤，滤液浓缩至2-5ml后，滴加到剧烈搅拌的400ml乙醇中，得到沉淀即为2-Mnt-β-CD粗产物；粗产品溶解在25ml的水中，经过滤、浓缩后再次滴加到剧烈搅拌的500ml乙醇中，静置12h以上，最终产物从乙醇溶液中析出，过滤制得2-Mnt-β-CD，为黄色粉末，产量为2.4 g（产率80%）。

上述制备方法中所使用的β-环糊精通过在水中两次重结晶来纯化，Ts₂O和马来二腈基二硫烯二钠是按照文献中的方法来合成的。所用的化学试剂丙酮和乙醇是分析纯的。

2-Mnt-β-CD在金属锌酶模型前体化合物领域的应用。

一种制备单-2-对甲苯磺酸酯-β-环糊精的方法，将11.5g β-环糊精与4.9g对甲苯基苯磺酸酐混合于250ml水溶液中，室温下搅拌2h；加入质量体积比为10%的氢氧化钠溶液，1h后，过滤去除未反应的对甲苯基苯磺酸酐；加稀盐酸溶液调节pH 3-4，浓缩溶液至50 ml；然后经过4°C冷却12h以上，收集沉淀，制得单-2-对甲苯磺酸酯-β-环糊精粗产品；用丙酮洗涤粗品，真空干燥，制得单-2-对甲苯磺酸酯-β-环糊精。