Beta-D-(-)-Arabinosaadalah molekul gula kiral yang penting dengan nilai aplikasi yang luas. Ini memiliki aplikasi penting dalam sintesis farmasi, aditif makanan, agen dehidrasi, kosmetik dan bidang lainnya. Oleh karena itu, terdapat berbagai metode untuk mensintesis Beta-D-(-)-Arabinose. Artikel ini terutama akan memperkenalkan beberapa metode sintetik utama.
Ekstraksi Beta-D-(-)-Arabinose dari produk alami:
Metode ekstraksi Beta-D-(-)-Arabinose dari produk alami adalah yang paling langsung dan dapat memperoleh produk dengan kemurnian tinggi. Sumber alami yang paling umum dari Beta-D-(-)-Arabinose adalah xilan, yang merupakan disakarida yang terdiri dari D-xilosa dan D-glukosa. Beta-D-(-)-Arabinose adalah salah satu unit struktural xilan. Xilan dapat ditemukan pada dinding sel tumbuhan seperti lignin, pohon pinus yang tumbuh di daerah dingin, dll.
Metode ekstraksi Beta-D-(-)-Arabinose sama dengan ekstraksi xylan. Secara umum, metode asam merupakan metode ekstraksi xilan yang paling umum digunakan. Sampel xilan pertama-tama ditambahkan ke dalam larutan asam, dipanaskan hingga monomer gula terlepas dari agregat, kemudian disaring dan dicuci. Setelah perlakuan xilan, Beta-D-(-)-Arabinose yang terkandung dalam larutan asam dapat dipisahkan dan dimurnikan dengan netralisasi dan kristalisasi.
Sintesis kimia:
Saat ini, ada banyak metode kimia efektif yang tersedia untuk sintesis Beta-D-(-)-Arabinose. Berikut adalah beberapa cara:
1. Rute glikogen:
Ini adalah salah satu metode sintetis yang paling umum
Langkah 1: Dapatkan Xylose dari Xylan:
Sintesis rute glikogen Beta-D-(-)-Arabinosa dimulai dari xilosa. Xylose adalah gula enam karbon yang ada di mana-mana di dinding sel tanaman dan dapat diperoleh dengan menghidrolisis xilan (biasanya diekstraksi dari tanaman).
Xilan plus H2O → Xilosa plus gula lainnya
Xylan adalah polisakarida yang terdiri dari banyak molekul xylose dan biasanya merupakan zat tepung yang tidak berwarna atau coklat. Reaksi hidrolisis perlu dikatalisis oleh asam atau enzim, dan katalis asam biasanya digunakan untuk reaksi hidrolisis. Setelah hidrolisis, xilosa dapat digunakan untuk mensintesis Beta-D-(-)-Arabinosa.
Langkah 2: Ubah xilosa menjadi L-arabinosa:
Konversi xilosa menjadi L-arabinosa adalah langkah kunci dalam sintesis Beta-D-(-)-Arabinosa melalui jalur glikogen. Proses ini membutuhkan penggunaan satu set enzim untuk mengkatalisis serangkaian reaksi yang mengubah xilosa menjadi arabinosa.
Pertama, xilosa diubah menjadi ketosa D-xilosa melalui reaksi katalitik.
Xilosa ditambah ATP → D-xilosa ketosa ditambah ADP
Kedua, ketosa D-xilosa akan diubah menjadi ketosa L-xilosa melalui reaksi isomerisasi.
Ketulosa D-xilosa → Ketulosa L-xilosa
Kemudian, reaksi yang dikatalisis oleh L-xylose glusidase mengalami siklisasi Cooper untuk mendapatkan L-arabino-deoxy-hex-2-ulonate.
L-xylose ketosa → asam L-arabinuronic
Terakhir, di bawah pengaruh asam arabinuronat, gunakan NADPH dan glukosidase untuk mereduksi asam arabinuronat menjadi L-arabinosa.
Asam L-arabinuronat plus NADPH plus H plus → L-arabinosa plus NADP plus
Langkah ketiga: ubah L-arabinose menjadi Beta-D-(-)-Arabinose:
Konversi L-arabinose menjadi Beta-D-(-)-Arabinose membutuhkan satu set enzim untuk mengkatalisis reaksi.
Pertama, L-arabinosa difosforilasi menjadi arabinosa-6-fosfat.
L-arabinosa plus ATP → arabinosa-6-fosfat plus ADP
Kemudian, reaksi hidrolisis mengubah arabinosa-6-fosfat menjadi Beta-D-(-)-Arabinosa-5-fosfat (Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfat).
Arabinosa-6-fosfat plus H2O → Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfat
Akhirnya, Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfat mengalami defosforilasi menjadi Beta-D-(-)-Arabinosa.
Beta-D-(-)-arabinosa-5-fosfat → Beta-D-(-)-arabinosa plus Pi
Sintesis rute glikogen Beta-D-(-)-Arabinosa dimulai dari xilosa. Pertama, xilosa diperoleh dari xilan, kemudian xilosa diubah menjadi L-arabinosa, dan terakhir L-arabinosa diubah menjadi Beta-D-(-)-Arabinosa. Proses ini membutuhkan penggunaan beberapa reaksi yang dikatalisis oleh enzim, yang masing-masing sangat penting. Melalui metode sintesis ini, Beta-D-(-)-Arabinose yang sangat efisien, ekonomis dan murni dapat diperoleh, yang memberikan dasar yang kuat untuk penerapannya di bidang biologi, kedokteran, dan sintesis kimia.
2. Reaksi ksatria:
Metode yang dikembangkan pada tahun 1940-an ini membutuhkan hidrokarbon aromatik poliklorinasi sebagai bahan awal. Dalam reaksi Knight, hidrokarbon aromatik poliklorinasi direaksikan dengan campuran asam dan detergen, kemudian Obenzyl-D-arabinosa ditambahkan bersama dengan campuran tersebut. Setelah serangkaian langkah, Beta-D-(-)-Arabinose disintesis.
Langkah-langkah khusus adalah sebagai berikut:
Langkah 1: Untuk menyiapkan Beta-D-(-)-Arabinose, kita perlu menyiapkan gula Beta-D-(-)-Arabinose dan reagen yang ditambahkan terlebih dahulu, dan oksigenasi adalah salah satu metode pembuatan yang paling umum. Ini terdiri dari dua tahap: pertama, metil-D-glukofuranosida mengalami reaksi aromatisasi dengan adanya garam yodium untuk mendapatkan turunan 4,6-O-metil anisol; kemudian aromatisasi pada posisi 5-O-angle Reaksi terstruktur, lalu direduksi untuk mendapatkan Beta-D-(-)-Arabinose.
Langkah 2: Siapkan reagen dan pelarut yang diperlukan untuk reaksi Knight. Diperlukan untuk menyiapkan sebotol larutan yang mengandung 30 ml asam asetat 50 persen dan 10 g gula Beta-D-(-)-Arabinose, dan melanjutkan ke langkah selanjutnya berdasarkan ini.
Langkah 3: Tambahkan asam sulfat sebagai katalis asam. Sebelum menambahkan katalis asam, 100 ml etanol harus ditambahkan ke dalam tabung reaksi, diikuti dengan 0,1 ml asam sulfat pekat.
Langkah 4: Tambahkan asam borat dalam kondisi dingin. Setelah sistem pelarut didinginkan hingga suhu kamar, ditambahkan 150 ml isopropanol, kemudian ditambahkan 0,1 ml asam borat, dan diaduk perlahan.
Langkah lima: Pemanasan reaksi. Panaskan dalam penangas minyak suhu konstan selama sekitar 40 sampai 50 menit untuk mereaksikan aldosa secara sempurna dalam larutan untuk menghasilkan produk gula enol ester.
Langkah 6: Hidrogenasi katalitik. Setelah reaksi selesai, tabung reaksi dikeluarkan dari penangas minyak dan dibiarkan dingin hingga suhu kamar. Kemudian tambahkan 1 mililiter n-heptana dan 0.05 mililiter larutan natrium tungstat untuk melakukan reaksi hidrogenasi katalitik, seringkali harus menunggu beberapa hari.
Langkah 7: Ekstrak produk. Produk diekstraksi dari larutan dengan metode pencelupan, dan produk diidentifikasi dan dikarakterisasi dengan metode seperti spektroskopi ultraviolet, spektroskopi inframerah dan resonansi magnetik nuklir, dan struktur produk reaksi disimpulkan.
3. Reaksi Glikosidasi:
Metode ini juga sangat populer, dan bahan bakunya adalah D-xyloside. Pertama, reaksikan D-xyloside dan metanol di bawah aksi katalis untuk mendapatkan Obenzyl-D-arabinose. Selanjutnya, Obenzyl-D-arabinose direaksikan dengan NaIO4 teroksidasi dengan adanya substrat, diikuti dengan penambahan garam amonium kuaterner kering, sehingga diperoleh Beta-D-(-)-Arabinose.
Singkatnya, Beta-D-(-)-Arabinose dapat disintesis dengan beberapa metode yang disebutkan di atas, setiap metode memiliki kelebihan dan kekurangan, dan metode yang berbeda dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan aktual yang berbeda.