开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
氨基葡萄糖是一种天然的氨基单糖,是合成氨基聚糖的基本物质,同时也是人体及动物内关节组织中糖蛋白的天然成分。氨基葡萄糖具有抗菌、抗癌、治疗关节炎和刺激蛋白多糖合成等功能,还可以诱导K562细胞向巨噬细胞方向分化。研究表明,氨基葡萄糖可改善骨关节炎症状,促进关节软骨的代谢活动,增强胶原糖、氨基聚糖以及其他结构蛋白的合成与代谢,对关节软骨的保护和修复具有十分重要的意义。氨基葡萄糖作为一种预防与治疗骨关节炎药物在大多数国家流行使用,多数国家将其作为非处方营养补充品。日本政府批准的预防和治疗骨关节炎的理想药物;美国将其列为第四大善事补充剂;欧洲则将其作为治疗骨关节炎一线OTC药物、预防骨关节炎的功能保健食品。
氨基葡萄糖是一种从天然甲壳素中提取的氨基己糖,化学名为2-氨基-2脱氧-D-葡萄糖,可由甲壳素经盐酸水解得到D-氨基葡萄糖盐酸盐,并可进一步转化为D-氨基葡萄糖硫酸盐。氨基葡萄糖的化学式为C6H13O5N,分子量为179.17g/mol,其结构中含有-NH2,-OH等活性基团,可以酰化、硫酸化、磷脂化、磺酰化、烷基化、羧甲基化等,易氧化、极不稳定。因带有活性氨基基团而呈碱性,可与硫酸、盐酸复合成盐。氨基葡萄糖分alpha;型和beta;型,易吸潮。
但是,氨基葡萄糖含氨基,属带电糖类,制备、存储过程中很容易发生美拉德反应引起非酶褐变。氨基葡萄糖非酶褐变的机理尚无定论,目前比较认可的褐变机理主要有分子内羰氨反应、反醇醛缩合反应、分子间脱水缩合和烯醇化反应。这些机理的提出主要是基于氨基葡萄糖上的活性氨基和半缩醛羟基,正是有着两种基团的存在才使得氨基葡萄糖容易发生非酶褐变,导致产品颜色加深。氨基葡萄糖降解会产生多种褐变产物,如5-羟甲基糠醛、脱氧果糖嗪、果糖嗪等,对氨基葡萄糖纯度、生物活性剂安全评价造成严重影响,大大影响了其在功能性食品和医药领域的应用。
目前,常用的氨基葡萄糖类药品有硫酸氨基葡萄糖、盐酸氨基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖及其与其他组分的复合物。而硫酸氨基葡萄糖是目前世界上公认的一种预防骨关节炎发生、改善骨关节炎症状最为有效的膳食营养补充剂。近年来国外已成功将其引入到全身关节炎的治疗和预防。硫酸氨基葡萄糖在美国被列为食品补充剂而广泛使用,在欧洲则作为治疗关节炎的处方药。欧洲抗风湿联盟(The European League Against Rheumatism,EULAR)指南中将硫酸氨基葡萄糖列为最高级别的推荐药物。但是硫酸氨基葡萄糖单体性质不稳定,降解会产生多种褐变产物,不易储存,为增加其稳定性,将其制成复盐。目前市售硫酸氨基葡萄糖也主要为复盐形式。本文着重介绍硫酸氨基葡萄糖氯化钾制备工艺研究 。
国内外文献报道以盐酸氨基葡萄糖为原料制备硫酸氨基葡萄糖氯化钾的方法主要有冷冻法[2]和有机溶剂沉淀法[3] [4]。在参考了国内外文献报道研究基础上,我们设计以甲壳素为起始原料,经过盐酸水解制备得盐酸氨基葡萄糖中间体,再用检验合格的过量的盐酸氨基葡萄糖中间体为原料,同硫酸钾在水溶液中经过离子交换形成硫酸氨基葡萄糖氯化钾溶液,用乙醇促进正反应,并通过回流结晶硫酸氨基葡萄糖氯化钾,用离心和乙醇洗涤得硫酸氨基葡萄糖氯化钾湿品,真空干燥并粉碎得硫酸氨基葡萄糖氯化钾成品。该合成工艺拟通过小试工艺优化确定每步反应的反应时间、反应温度、物料配比等相关工艺参数,通过多个单因素的研究过程,优化工艺路线,确定了小试部分的各工艺参数,并在放大过程中进行验证。
首先我们将对中间体盐酸氨基葡萄糖的制备进行研究,盐酸氨基葡萄糖难以用化学法合成,通常是甲壳素经酸水解制得。甲壳素广泛存在于虾、蟹等节肢动物的外壳中,它是N-乙酰基-2-脱氧-beta;-D -葡萄糖的聚合物,甲壳素水解时,beta;-( 1-4) 贰键断裂。即使在稀酸中,主链的水解也能缓慢进行。提高酸度及加热均可促进水解反应迅速进行,水解产物主要是氨基葡萄糖及低聚糖。在盐酸中充分水解即能生成盐酸氨基葡萄糖。近年来我国甲壳素的生产量增加迅速,有力地推动了盐酸氨基葡萄糖的工业化生产。但是,国内现有盐酸氨基葡萄糖生产存在质量不稳定,产品得率低 (30%~40%)等问题,因而盐酸氨基葡萄糖制备正在引起甲壳素工业界的关注。本反应是甲壳素在盐酸溶液中发生水解反应,形成盐酸氨基葡萄糖。我们根据国内外文献报道,将通过多个单因素(如水解时间、水解温度以及盐酸比例等)的研究过程,优化工艺路线,确定了小试部分的各工艺参数,从而研究盐酸氨基葡萄糖在酸液中的溶解度及在加热条件下其稳定性,探讨甲壳素酸水解和甲壳素质量与产品质量、收率之间的关系来得到了质量合格的盐酸氨基葡萄糖样品。接着,我们将研究硫酸氨基葡萄糖氯化钾制备工艺,离子交换反应是这一步的关键,然后是浓缩干燥等,我们也会针对单因素进行考察,得到最佳工艺。最后,还将进行最佳工艺重现性考察,近一步考察我们制备工艺的稳定性。
参考文献:
[1] 杜予民,氨基葡萄糖的功能及研究进展,武汉大学甲壳素研究开发中心,2011年,159-181
[2] 李明皓,江慧星,沈妙根,彭秀兰,马彪,张军,姜红玲,王莹,硫酸氨基葡萄糖氯化钾的制备及对大鼠骨关节炎模型的治疗作用,药学进展,2013年,37(11):585-590
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