蔗糖酯类阳离子类脂中间体合成研究1ⅴ-论文.doc

蔗糖酯类阳离子类脂中间体合成研究（）论文摘 要本文首先论述了蔗糖酯类阳离子类脂合成目的、意义、背景和国内外发展状况，然后重点研究探索了其重要中间体的合成及分析方法。蔗糖酯类阳离子类脂中间体（卤化）的合成研究（合成路线的设计、选择、产品的提纯），以蔗糖为原料在对甲苯磺酸和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）的作用下，用原乙酸三甲酯进行酯化得到蔗糖-6-乙酸酯，然后在次氯酸钠和溴化钠的作用下，用四甲基哌啶氧化物（TEMPO）进行选择性氧化，得到1,6位氧化物，再经酯化以及酯基去保护反应，最后经卤化即可得到目标产物。本文探索了蔗糖酯类阳离子类脂合成反应的合成方法及卤化反应的物料比，反应时间，反应温度对目标产物收率的影响。通过单因素和正交实验得到较佳反应条件为：(1)物料摩尔比为碘：蔗糖二酸二月桂醇酯=8.0:1.0；（2）反应温度80 ；（3）反应时间为1.5 h。产品收率可达53.7%，产品为白色晶体。关键词：蔗糖酯类阳离子类脂 蔗糖-6-乙酸酯 卤化AbstractThis paper discusses the synthesis of sucrose esters of cationic lipid purpose, significance, background and development of the situation at home and abroad, with empHasis on the important intermediates of its synthesis and analytical methods sucrose as raw material in the p-toluenesulfonic acid and the role of DMF, the use of methyl ester Trimethyl to be sucrose esterification-6-acetate,and then in sodium hypochlorite and sodium bromide under with tetramethyl-piperidine oxide (TEMPO) to selective oxidation by 1,4-bit oxides,this compound is needed to go by esterify and ester group deprotection reaction, and then the target compound is obtained through the halogenation. In this article the last stride halogenation is described in the synthetic reaction of sucrose esters of cationic lipid purpose, in which material ratio, reaction time and reaction temperature are explored in order to discuss the effect to the yield of the target compound. By single factor and orthogonal experiment, the optimal reaction conditions are as follows: (1) the mole ratio of material for iodine: sucrose diacid two lauryl alcohol ester = 8.0:1.0; (2) reaction temperature :80 ; (3) reaction time : 1.5 h. The yield is 53.7% and the product is white crystal.Key words ：Sucrose ester cationic lipids; Sucrose-6-acylates; Halogenation;目 录摘 要IABSTRACTII目 录III1. 绪 论11.1 课题的目的和意义11.2 国内外文献综述21.3本文的主要研究内容21.4 实验研究内容32 合成路线设计42.1初步设计卤化反应的合成路线42.1.1 初步设计以DMF为溶剂的C-6位羟基选择性卤化反应42.1.2初步设计吹HCL法的C-6位羟基选择性卤化反应42 .2 初步设计合成实验原理及步骤52.2.1 初步设计合成实验原理52.3 初步设计试验步骤62.3.1 C-6羟基保护（蔗糖-6-乙酸酯的合成）62.3.2 蔗糖-6-乙酸酯的选择性氧化62.3.3 羧酸酯化72.3.4 酯基去保护72.3.5卤化73 实验部分83.1 实验试剂与仪器83.1.1 实验试剂83.1.2 实验仪器93.2 原料的制备103.2.1 C-6羟基保护（蔗糖-6-乙酸酯的合成）的探索103.2.2 1，6位羟基氧化的探索103.2.3. 羧酸酯化酯基去保护的探索133.2.4 酯基去保护143.3卤化反应的探索153.4实验探索结果173.4.1总体合成路线173.4.2 试验步骤183.4.3合成工艺流程183.4.4 实验装置图214 实验结果与讨论224.1 产品结构分析与确证224.1.1 碘化物结构解析224.2 单因素试验244.3 正交试验探索244.3.1 正交试验设计244.3.2 正交试验过程254.3.3 最佳条件的选择25结 论28参 考 文 献29致 谢30V蔗糖酯类阳离子类脂中间体合成研究（）论文1. 绪 论1.1 课题的目的和意义随着生物化学与分子生物理论的不断发展，基因治疗已成为医学界最活跃的研究领域之一。基因治疗载体在基因治疗过程中起一个转运和保护的作用，是基因治疗成功与否的关键。因此，基因治疗载体的开发对基因治疗的发展尤为重要，其有效开发将推动基因治疗向常规治疗方法的转变1。目前，用于临床的基因载体大致分为病毒载体和非病毒载体两类它们都具有各自鲜明的优缺点，在临床治疗上亟需改进。脂质体在所有已用于临床试验的基因载体中仅次于病毒载体，居第二位，是最有发展前景的非病毒载体。其中，阳离子脂质体由于具有对阴离子型聚电解志敏感，对待负电荷的DNA有较高的转运能力，还能转运RNA、核糖体及其他大电荷的分子和大分子物质进入细胞等优点，其转染效率比其他脂质体高出许多倍，因而被广泛应用于基因转移技术中2。阳离子类脂在作为基因载体和药物传递等方面的应用越来越受到人们的关注。人们己研制出多种直接传递生物活性剂到活细胞内的方法。其中包括被称作“载体法”的方法，此方法包括使用载体促进生物活性剂胞内传递到特定靶细胞如疾病细胞内。人们已研制出多种用于转染生物活性剂的载体。例如，脂质体和聚合物已被用于转染遗传物质，包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA) 3。然而，目前可用的载体(包括脂质体和聚合物)对于生物活性物质在体内的胞内传递一般是无效的。此外，目前可用载体在体外细胞转染方面的应用也是有限的。然而，目前能得到的阳离子类脂和阳离子脂质体对生物活性剂的体内胞内传递一般是无效的。此外，它们对于生物活性剂在血清内的胞内传递一般也是无效的。因为细胞需要血清来生存，所以这是一种严重缺陷。实质上，在包含阳离子类脂和阳离子脂质体的基因转染研究过程中，通常需要从组织培养浴中移去血清。转染后，补充血清。这样必须包括附加操作步骤，从而使得阳离子类脂和阳离子脂质体感染细胞变得复杂和麻烦。特别需要新的或更好的阳离子类脂用于胞内传递生物活性剂4。在如何获得阳离子类脂方面，人们提出了许多合成方案，但还不甚完善，需要进一步探讨和研究。本课题就是以蔗糖为原料通过酯化选择性氧化再酯化，酯交换，卤化等步骤来合成蔗糖酯类阳离子类脂的，本课题的目的就在于此。近年来，人们研制开发了阳离子类脂，如N,N-二（十二烷基氨基羰基亚甲基）-N,N-二(-N,N-二甲基氨基乙基氨基碳基亚甲基)亚环己基-1,4-二胺(CDTA-LA-DMA)和N,N-二(十二烷氧基碳基亚甲基)-N,N-二(-N,N,N-三甲基铵甲基氨基羰基亚甲基)乙二胺二碘化物。目前国外已经有公司申请了相关的专利，并且就有关的阳离子类脂的合成给出了相应的方法，所以在前人的工作基础上我们能相应的完成蔗糖酯类阳离子类脂的合成5。就阳离子类脂的合成目前国内外的研究现状，还不能得到较高的产率，而且原料也不太容易获得，而本课题采用蔗糖为原料来合成蔗糖酯类阳离子类脂，不仅原料易得而且也能获得一个较好的收率。目前的生物活性剂体内转染细胞的方法一般是无效的，这样阻碍了对治疗各种疾病的改进方法的研究和使用。细胞膜为选择性屏障，它能阻止物质随机进人细胞内。因此，胞内传递生物活性剂过程中最主要的困难被认为是如何将活性剂从胞外区转移到胞内区，同样也难以将生物活性剂定位于选定细胞膜的表面6。因此阳离子类脂在作为基因载体在基因治疗方面必将具有广阔的应用前景。因此探索一种合成简单，无污染或少污染的新的阳离子类脂有着重要意义。1.2 国内外文献综述基因治疗是现代癌症治疗的热点，并且正在逐步变成现实。基因治疗的主要目的是成功的将遗传物质传递到目标组织、器官或者细胞。然而裸露的治疗基因容易被核酸酶降解，表现出很差的细胞摄取效率。因此制备安全高效的基因载体就成为成功的基因治疗的一个必要条件。病毒载体可以有效的转染遗传物质进入宿主细胞，但它们有很多不足，比如容易致突变，可能诱导免疫应答从而使得基因表达消失。因此人们越来越多的吧目光投向了非病毒载体。非病毒载体中的载体有一系列工艺优势，比如制备简单，储存稳定，耐热压灭菌和冷冻干燥等等。阳离子载体由于可以静电吸附基因，构成稳定的基因复合物而日益得到广泛的研究。目前的研究主要集中在体外实验，毒性仍然是这类载体应用于基因治疗的主要障碍，而载体的毒性主要取决于制备过程中使用的阳离子类脂7。阳离子类脂作为一种表面活性剂，由于其具有较好的生物活性所以其在基因治疗方面得到广泛的应用1987年，Felgner和同事首次报道利用天然二醚联阳离子脂质（DOTMA）作为人类基因载体进入细胞进行基因治疗。自那时以来，一些出版的报纸对用于基因传递的阳离子脂质体的合成方案进行了报道，引起了社会的广泛关注。近年来国内外不断有新的阳离子类脂的合成获得成功，并取得相应的专利8。目前，合成阳离子类脂的方法有很多，这主要是采用的原料不同从而得到的阳离子类脂的骨架不同的原因。近年来应用较多的是卤化法获得阳离子类脂。而蔗糖酯类阳离子类脂的合成目前国内还没有相关的报道，本课题应用蔗糖为原料进行蔗糖酯类阳离子类脂的合成，要经过蔗糖三羧酸酯中间体的合成，然后再进行酯交换卤化等步骤9。1.3本文的主要研究内容以蔗糖为原料酯化，得到蔗糖-6-乙酸酯，蔗糖-6-乙酸酯再经过选择性氧化，再酯化得到蔗糖三羧酸酯，再经6位羟基去保护生成1,6-蔗糖二酯再经过6位羟基卤化得到目的产物蔗糖酯类阳离子类脂。本文以1,6-蔗糖二酯卤化得到目的产物作为重点讨论部分，通过单因素实验和正交试验对实验条件进行优化，确定最佳工艺条件。1.4 实验研究内容1、探索蔗糖酯类阳离子类脂中间体（卤化）的合成研究（合成路线的设计、选择、产品的提纯）；2、研究产物结构确证方法；3、研究各因素对蔗糖酯类阳离子类脂的中间体卤化的影响，设计单因素实验和正交试验；4、确认目标产物的收率为指标确定最佳条件C-6羟基保护（蔗糖-6-乙酸酯的合成）的探索；2 合成路线设计2.1初步设计卤化反应的合成路线 通过中外文献的检索为发现相关蔗糖酯类阳离子类脂卤化反应的文献，再结合中外文献的基础上采用模拟推断法自行设计了两种方案如下：2.1.1 初步设计以DMF为溶剂的C-6位羟基选择性卤化反应酯化物（5.45 mmol）的DMF（60 mL）溶液中加入三苯基膦PH3P(6.04 g, 23mmol)以及咪唑（3.18 g, 46.7 mmol）和碘I2(5.4 g, 2.14 mmol),混合物加热至80 反应1.5 h,产物视性质纯化处理。2.1.2初步设计吹HCL法的C-6位羟基选择性卤化反应酯化物(0.01 mol)与三甲基氯硅烷TMSCl(0.02 mol，2.2 g)混合液中加如DMSO(0.0026 mol,0.2 g),反应用HCl吹扫1分钟，继续搅拌反应10分钟，产物视性质纯化处理。2 .2 初步设计合成实验原理及步骤2.2.1 初步设计合成实验原理以蔗糖为原料酯化，得到蔗糖-6-乙酸酯，蔗糖-6-乙酸酯再经过选择性氧化，再酯化得到蔗糖三羧酸酯，再经6位羟基去保护生成1,6-蔗糖二酯再经过6位羟基卤化得到目标产物蔗糖酯类阳离子类脂，其合成过程如下所示。1蔗糖-6-乙酸酯的合成 2 蔗糖-6-乙酸酯的选择性氧化3 羧酸酯化4 羟基去保护 5 卤化2.3 初步设计试验步骤 2.3.1 C-6羟基保护（蔗糖-6-乙酸酯的合成）干燥蔗糖（12.5 g,0.0365 mol，真空干燥箱中60 干燥24 h）于三颈烧瓶中，加50 mL DMF,缓慢滴加原乙酸三甲酯（5.25 mL,0.04 mol）及对甲苯磺酸（75 mg,0.435 mmol）溶液，剧烈搅拌，室温下反应150 min，溶液无色透明，加蒸馏水（5 mL），继续搅拌反应30 min，加特丁胺（1.25 mL,0.048 mol），继续搅拌反应70 min，pH值约为9，中和，过滤，滤液用旋转蒸发仪将DMF蒸出，结晶得到白色晶体蔗糖-6-乙酸酯（A）。2.3.2 蔗糖-6-乙酸酯的选择性氧化方案一：取前一步骤产物0.608 g（2 mmol），TEMP O0.008 g（0.052 mmol）以及NaBr 0.160 g（1.56 mmol）溶于25 mL冷水中成溶液，21%次氯酸钠溶液2.43 mL加至上溶液中，用冰水浴控制反应温度控制在52 ，每隔30 min用酸度计测量反应溶液的pH值，并用0.5M的氢氧化钠控制pH在10反应之间为10小时（为避免酯水解反应时间应尽量短）。反应结束后，保持pH值在4左右，滤去反应液中的不溶物，待产物（B）析出。方案二：取前一步骤产物0.608 g（2 mmol），TEMP O0.008 g（0.052 mmol）以及NaBr 0.160 g（1.56 mmol）溶于25 mL冷水中成溶液，21%次氯酸钠溶液2.43 mL加至上溶液中，用冰水浴控制反应温度控制在52 ，反应在40kHz的超声波冰水浴中进行。每隔20 min用酸度计测量反应溶液的pH值，并用0.5M的氢氧化钠控制pH在10.5反应之间为6小时（为避免酯水解反应时间应尽量短）。反应结束后，保持pH值在4左右，滤去反应液中的不溶物，待产物（B）析出。2.3.3 羧酸酯化在装有温度计，回流冷凝管，搅拌器的250 mL三口烧瓶中加入甲苯12 mL，对甲苯磺酸0.06 g，月桂醇0465 g和对苯二酚0.04 g，加热到60 使其全部溶解，再加入上一步产物B，升温至设定反应温度120 ，反应时间为4 h，待产物析出。2.34酯基去保护C中加入甲醇20 mL，甲醇钠0.1 g，在70 水浴条件下反应，得到酯去羟基保护产物（D）。2.3.5卤化在物质C（1.82 mmol）的DMF（20 mL）溶液中加入三苯基膦PH3P(2.01 g,7.6 7mmol)以及咪唑（1.06 g,46.7 mmol）和碘I2(1.8 g,0.71 mmol),混合物水浴加热至80 并搅拌，反应时间为1.5 h,经处理得产物（E），产物视性质纯化处理。3 实验部分3.1 实验试剂与仪器3.1.1 实验试剂本实验所使用的原料如表1所示。表1 化学试剂名称及规格序号试剂名称规格生产厂家1蔗糖分析纯天津市恒兴化学试剂制造有限公司2原乙酸三甲酯分析纯安徽安特生物化学有限公司3叔丁胺分析纯天津市褔晨化学试剂厂4对甲苯磺酸分析纯天津市光复精细化工研究所5甲醇分析纯天津市北方天医化学试剂厂6盐酸分析纯天津市恒兴化学试剂制造有限公司7N,N-二甲基甲酰胺分析纯天津市天河化学试剂厂8甲苯分析纯东陵区精细化学厂92,2,4,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）分析纯天津市大茂化学试剂厂10溴化钠分析纯天津市大茂化学试剂厂11次氯酸钠分析纯天津市北方天医化学试剂厂12月桂醇分析纯天津市光复精细化工研究所13对苯二酚分析纯天津市大茂化学试剂厂14三苯基膦（PH3P）分析纯国药集团化学试剂有限公司15咪唑分析纯天津市瑞金特化学品有限公司16碘分析纯天津市永大化学试剂研发中心17三甲胺分析纯国药集团化学试剂有限公司18甲醇钠分析纯国药集团化学试剂有限公司19冰醋酸分析纯天津市北方天医化学试剂厂20氯仿分析纯天津市北方天医化学试剂厂 21石油醚分析纯天津市北方天医化学试剂厂3.1.2 实验仪器本次实验所用的仪器设备如表2所示。表2 实验仪器与设备一览表序号名称生产厂家 型号1恒温水浴锅上海申生科技有限公司 W5-100SP2电热鼓风干燥箱上海一恒科技有限公司 BPG-9070A3循环水式真空泵河南省巩义市英峪仪器一厂 SHZ-D4定时电动搅拌器山东鄄城华鲁有限公司 S74015电子分析天平上海精密科学股份有限公司 FA20046旋转蒸发仪上海亚荣生化仪器厂 RE52997托盘药物天平北京医用天平厂制造8微机熔点仪上海精密科学仪器有限公司 WRS-2A/29澳柯玛双温转换冷柜青岛澳柯玛股份有限公司 BDC-19110圆底烧瓶北京市光明医疗仪器厂 250mL11三口烧瓶北京市光明医疗仪器厂 500mL12三口烧瓶北京市光明医疗仪器厂 250mL13量筒北京市光明医疗仪器厂 200mL14分液漏斗北京市光明医疗仪器厂15滴液漏斗北京市光明医疗仪器厂16烧杯北京市光明医疗仪器厂 100mL17布氏漏斗北京市光明医疗仪器厂18锥形瓶北京市光明医疗仪器厂 100mL19烧杯北京市光明医疗仪器厂 250mL3.2 原料的制备3.2.1 C-6羟基保护（蔗糖-6-乙酸酯的合成）的探索干燥蔗糖（50 g, 0.146 mol，真空干燥箱中60 干燥24小时）于三颈烧瓶中，加200 mL DMF,缓慢滴加原乙酸三甲酯（21 mL,0.19 mol）及对甲苯磺酸（300 mg,1.74 mol）溶液，剧烈搅拌，室温下反应150 min,溶液无色透明，加蒸馏水（20 mL）,继续搅拌反应30 min,加特丁胺（5 mL,0.048 mol）,继续搅拌反应70 min,pH值约为9，中和、过滤，滤液用甲苯共蒸发法将DMF蒸出，残留物结晶得到白色晶体A。图1 化合物B1的TLC图通过质谱和核磁，外加用标准品(来源于大连民族学院)通过TLC板比对，确认产品A为蔗糖-6-乙酸酯总结：试验结果与原设定步骤符合。3.2.2 1，6位羟基氧化的探索1、蔗糖-6-乙酸酯1.412 g，TEMPO 0.0113 g，NaBr 0.3423 g溶于40 mL蒸馏水中。量取10 mL NaOCl调pH为10。0 冰水浴并搅拌进行超声。在此期间用0.5M NaOH调节pH维持在10。反应10 h（反应液开始为浅黄色逐渐变为无色）最终得浅黄色液体略带残渣过滤得澄清液体。用4M HCL调节pH为4。30 挥去溶液中水分，加入30 mL甲醇重结晶，得白色晶体，即为化合物B1。以丙酮：甲醇(1：4)为展开剂,用薄层色谱法进行跟踪试验B1的极性大于A，、并用质谱与核磁确定其结果，经谱图解析，确认产品B1为二羧酸，溶于水微溶于甲醇。 图2 化合物B1的TLC图2、对超声应用的必要性的研究糖-6-乙酸酯3.4437 g，TEMPO 0.0616 g，NaBr 1.4930 g溶于50 mL蒸馏水中。量取10 mL NaOCl调pH为10。0 冰水浴并搅拌。在此期间用0.5M NaOH调节PH维持在10。反应10 h（反应液开始为浅黄色逐渐变为无色）最终得浅黄色液体略带残渣过滤得澄清液体。用4M HCL调节pH为4。30 挥去溶液中水分，加入30 mL甲醇重结晶，得白色晶体，即为化合物B2。以丙酮：甲醇(1：4)为展开剂，用薄层色谱法进行鉴定，结果如下图所示，确认产品B2为被氧化物且与B1为同一物质，溶于水微溶于甲醇。图3 化合物B2的TLC图3、对温度对试验影响的研究蔗糖-6-乙酸酯1.9334 g，TEMPO 0.0330 g，NaBr 0.7423 g溶于40 mL蒸馏水中。量取10 mL NaOCl调pH为10。常温反应并搅拌。在此期间用0.5M NaOH调节pH维持在10。反应8 h（反应液开始为浅黄色逐渐变为无色）最终得浅黄色液体略带残渣过滤得澄清液体。用4M HCL调节pH为4。30 挥去溶液中水分，加入30 mL甲醇重结晶，得白色晶体，即为化合物B3。以丙酮：甲醇(1：4)为展开剂，用薄层色谱法进行鉴定，结果如下图所示，确认产品B3不是要合成的目的产物。图4 化合物B3的TLC图4、加大NaOCl用量，称取蔗糖-6-乙酸酯4.0015 g，TEMPO 0.0700 g，NaBr 1.3200 g溶于40 mL蒸馏水中。量取28 mL NaOCl调pH为10。常温反应并搅拌。在此期间用0.5M NaOH调节pH维持在10。反应8 h（反应液开始为浅黄色逐渐变为无色）最终得浅黄色液体略带残渣过滤得澄清液体。用4M HCL调节pH为4。30挥去溶液中水分，加入30 mL甲醇重结晶，得白色晶体，即为化合物B4。以丙酮：甲醇(1：4)为展开剂，用薄层色谱法进行鉴定，结果如下图所示，确认产品B4比B1和B2的氧化程度高，溶于水微溶于甲醇。图5 化合物B4的TLC图5、极端加大NaOCl的用量，称取蔗糖-6-乙酸酯2.0155 g，TEMPO 0.07375 g，NaBr 0.6693 g溶于40 mL蒸馏水中。量取60 mL NaOCl调pH为10。常温反应并搅拌。在此期间用0.5M NaOH调节pH维持在10。反应8 h（反应液开始为浅黄色逐渐变为无色）最终得浅黄色液体略带残渣过滤得澄清液体。用4M HCL调节pH为4，30 挥去溶液中水分，加入30 mL甲醇重结晶，得白色晶体，即为化合物B5。以丙酮：甲醇(1：4)为展开剂，用薄层色谱法进行鉴定，结果如下图所示，确认产品B5应与B4为同一物质溶，溶于水微溶于甲醇。图6 化合物B5的TLC图6、总结：在考虑到生产成本问题可省去超声，NaOCl的用量2倍量即可，但温度必须在0 条件下进行。试验结果与原设定步骤不符合，1,6位羟基氧化的可行性操作为：蔗糖-6-乙酸酯10 mmol(20 mmol伯羟基)，TEMPO（0.13 mmol,0.02 g）以及NaBr 7.8 mmol,0.8 g)溶于水（50 mL）中成溶液，以4M HCl 溶液调节15%次氯酸钠溶液（2.2 mmol次氯酸钠/mmol 伯羟基，100%过量）至所需值，加至上溶液中，两溶液均调至所需温度，反应温度控制在0 ，pH值用pH-stat控制在10以加入0.5M NaOH（反应时间10小时，为避免酯水解反应时间应尽量短），产品纯化视性质定。3.2.3. 羧酸酯化酯基去保护的探索1、称取产品B4 0.2023 g，月桂醇0.2480 g，对二苯酚0.0250 g，对苯磺酸0.03320 g溶入6 mL甲苯中，100 水浴并搅拌反应4 h。溶液一直程浅黄色并含有残渣。过滤得澄清浅黄色溶液，加入20 mL石油醚旋蒸出去甲苯和石油醚。未出现晶体。2、称取产品B4 0.2047 g，月桂醇0.2486 g，对二苯酚0.0342 g，对苯磺酸0.0420 g溶入12 mL甲苯中，60 溶解后120 加热并搅拌反应4 h。溶液由浅黄色逐渐变为灰黑色。过滤得澄清浅黄溶液，加入20 mL石油醚旋蒸出去甲苯和石油醚。加20 mL甲醇重结晶得微黄色晶体，即产品C1。以丙酮：甲醇(1：4)为展开剂，用薄层色谱法进行鉴定，结果如下图所示，确认产品C1应为酯化物。图7 化合物C1的TLC图3、检测NaOCl极大倍量获得的蔗糖二乙酸酯是否对酯化反应有影响称取产品B5 3.2780 g，月桂醇2.1320 g，对二苯酚0.2416 g，对苯磺酸0.4015 g溶入60 mL甲苯中，60 溶解后120 加热并搅拌反应4 h。溶液由浅黄色逐渐变为灰黑色。过滤得澄清浅黄溶液，直接65 旋蒸出去甲苯。加50 mL甲醇重结晶得微黄色晶体，即产品C2。以丙酮：甲醇(1：4)为展开剂，用薄层色谱法进行鉴定，结果如下图所示，确认产品C1，C2应为同物质。图8 化合物C2的TLC图4、考察月桂醇的用量对酯化反应的影响称取产品B5 0.3804g，月桂醇1.0950 g，对二苯酚0.0439 g，对苯磺酸0.0731 g溶入12 mL甲苯中，60 溶解后120 加热并搅拌反应4 h。溶液由浅黄色逐渐变为灰黑色。过滤得澄清浅黄溶液，加入20 mL石油醚旋蒸出去甲苯和石油醚。加20 mL甲醇重结晶得微黄色晶体C3。以丙酮：甲醇(1：4)为展开剂，用薄层色谱法进行鉴定，结果如下图所示，确认产品C2与C3应为同一物质。图9 化合物C2的TLC图5、总结：试验结果与原设定步骤符合，且月桂醇的过量对酯化反应影响不大，羧酸酯化以及酯基去保护的可行性操明确作为：产品B 0.2047 g，月桂醇0.2486 g，对二苯酚0.0342 g，对苯磺酸0.0420 g溶入12 mL甲苯中，60 溶解后120 加热并搅拌反应4 h。溶液由浅黄色逐渐变为灰黑色。过滤得澄清浅黄溶液，加入20 mL石油醚旋蒸出去甲苯和石油醚。加20 mL甲醇重结晶得微黄色晶体。3.2.4 羟基去保护称取产品C20.1864 g中加入20 mL甲醇，0.1 g甲醇钠，70 水浴反应1 h，得褐色液体并有残渣，过滤挥干。加20 mL甲醇重结晶得微黄色晶体，即产品D。图10化合物D的TLC图通过质谱和核磁，外加TLC板比对，确认目标产品。3.3卤化反应的探索1、称取产品C2 0.2623 g，咪唑0.5100 g，三苯基膦1.0125 g，碘0.8367 g溶于20 mL DMF中，80 水浴加热并搅拌反应1.5 h。溶于始终为橘红色并含有残渣，过滤得橘红色液体。向溶液中加入60 mL甲苯旋蒸蒸出DMF（未蒸出多少），取2 mL液体加入5 mL蒸馏水，溶液变浑浊说明产品不溶于水。向溶液中加入250 mL蒸馏水静置，24 h后出现针状晶体，过滤挥干得产品E1。以丙酮：甲醇(1：1)为展开剂，用薄层色谱法进行鉴定，结果如下图所示，由图得E1疑似未被卤化。图11化合物D1的TLC图2、跟踪产物考察反应时间对试验的影响。称取产品C2 0.3108 g，咪唑0.4106 g，三苯基膦0.6250 g，碘0.6250 g溶于20 mL DMF中，80 水浴加热并搅拌反应4 h，溶液始终为橘红色并含有残渣，过滤得橘红色液体。以丙酮：甲醇(1：1)为展开剂，用薄层色谱法进行跟踪，结果如图12所示。向溶液中加入250 mL蒸馏水，静置24 h后出现针状晶体，过滤挥干得产品E2。以丙酮：甲醇(1：1)为展开剂，用薄层色谱法进行鉴定，结果如图13所示。由图得反应在3 h时到达终点，且E2极性大于E1，有卤化迹象。 图12 TLC跟踪反应进程图 图13化合物D2的TLC图3、在此加大碘的用量。称取产品C2 0.1157 g，咪唑0.1870 g，三苯基膦0.2125 g，碘0.2247 g溶于20 mL DMF中，80 水浴加热并搅拌反应3 h，溶液始终为橘红色并含有残渣，过滤得橘红色液体。向溶液中加入250 mL蒸馏水，静置24 h后出现针状晶体，过滤挥干得产品E3。以丙酮：甲醇(1：1)为展开剂，用薄层色谱法进行鉴定，结果如下图所示，由图得E2和E3为同一物质图14化合物D3的TLC图4、考虑碘极大量情况下的卤化反应。称取产品C2 0.3500 g，咪唑0.2911 g，三苯基膦0.5486 g，碘2.4952 g溶于20 mL DMF中，80 水浴加热并搅拌反应3 h，溶液始终为橘红色并含有残渣，过滤得橘红色液体。向溶液中加入250 mL蒸馏水，静置，产品一直处于浑浊状态，70 烘干加水重新分离，过滤得微黄色晶体。所以在加大碘的用量时，虽然提高了产率，但同时加大了产品的纯化难度，使产品纯度下降。5、总结：试验结果与原设定步骤不符合，卤化反应的可行性操作为：物质D（5.45 mmol）的DMF（20 mL）溶液中加入三苯基膦PH3P(6.04 g，23 mmol)以及咪唑（3.18 g，46.7 mmol）和碘I2 (10.6 g，42 mmol)，混合物加热至80 反应3 h，产物视性质纯化处理。3.4实验探索结果3.4.1总体合成路线3.4.2 试验步骤1 C-6羟基保护（蔗糖-6-乙酸酯的合成）干燥蔗糖（50 g, 0.146 mol，真空干燥箱中60 干燥24小时）于三颈烧瓶中，加200 mL DMF,缓慢滴加原乙酸三甲酯（21 mL,0.19 mol）及对甲苯磺酸（300 mg,1.74 mol）溶液，剧烈搅拌，室温下反应150 min,溶液无色透明，加蒸馏水（20 mL）,继续搅拌反应30 min,加特丁胺（5 mL,0.048 mol）,继续搅拌反应70 min，pH值约为9，中和，过滤，滤液用甲苯共蒸发法将DMF蒸出，残留物结晶得到白色晶体蔗糖-6-乙酸酯（A）。2 1，6位羟基氧化蔗糖-6-乙酸酯10 mmol(20 mmol伯羟基)，TEMPO（0.13 mmol,0.02 g）以及NaBr (7.8 mmol,0.8g)溶于水（50 mL）中成溶液，以4M HCl 溶液调节15%次氯酸钠溶液（2.2 mmol次氯酸钠/mmol 伯羟基，100%过量）至所需值，加至上溶液中，两溶液均调至所需温度，反应温度控制在0 ，pH值用pH-stat控制在10以加入0.5M NaOH（反应时间10 h，为避免酯水解反应时间应尽量短），产品纯化视性质定（B）。3 羧酸酯化称取产品B 0.2047 g，月桂醇0.2486 g，对二苯酚0.0342 g，对苯磺酸0.0420 g，溶于12 mL甲苯中，60 溶解后120 加热并搅拌反应4 h。溶液由浅黄色逐渐变为灰黑色。过滤得澄清浅黄溶液，加入20 mL石油醚旋蒸出去甲苯和石油醚。加20 mL甲醇重结晶，得微黄色晶体。4 酯基去保护称取产品C20.1864 g中加入20 mL甲醇，0.1 g甲醇钠，70 水浴反应1 h，得褐色液体并有残渣，过滤挥干。加20 mL甲醇重结晶得微黄色晶体，即产品D。5 卤化反应物质D（5.45 mmol）的DMF（20 mL）溶液中加入三苯基膦PH3P(6.04 g, 23 mmol)以及咪唑（3.18 g, 46.7 mmol）和碘I2 (10.6 g, 42 mmol),混合物加热至80 反应2 h,产物视性质纯化处理。3.4.3合成工艺流程蔗糖酯类阳离子类脂的合成工艺如下图所示：干燥蔗糖N,N-二甲基甲酰胺对甲苯磺酸原乙酸三甲酯蔗糖4,6-原乙酸酯 水搅拌150min搅拌30min叔丁胺蔗糖-6-乙酸酯除杂质后的蔗糖-6-乙酸酯残馏物溶解有产品的溶液有晶体析出的溶液溶液蔗糖-6-乙酸酯晶体A蔗糖-6-乙酸酯蔗糖-4-乙酸酯调pH=7减压蒸馏加入适的量氯仿过滤过 滤滤加入氯仿、冰醋酸（2:1）蔗糖-6-乙酸酯溴化钠TEMPO滴加0.5M氢氧化钠至pH=10反应液 滤液冰水浴， 8h次氯酸钠滤液用4M HCL调pH为4洗脱液 浓缩液 上聚酰胺色谱柱80%乙醇水溶液洗脱旋转蒸发仪浓缩8浓缩蒸干产物B 产物B甲苯对苯甲磺酸加适量甲醇、甲醇钠反应液 浓缩液加热60至全部溶解对苯二酚加入2倍体积石油醚反应液 反应液 70水浴加热回流80%乙醇水溶液洗脱80水浴加热并搅拌浓缩蒸干产物C 月桂醇升温至120 44旋转蒸发仪浓缩加适量DMF、三苯基膦、咪唑、典加适量甲苯咪唑 咪唑三苯基膦DMF反应液 80搅拌加热加入10倍蒸馏水浑浊液体静 置有晶体析出过滤终产品D碘图15蔗糖类阳离子类脂的合成工艺图