背景技术
脱氧果糖嗪是一类天然存在于烟叶中的多羟基烷基吡嗪化合物,包括2,5-脱氧果糖嗪和2,6-脱氧果糖嗪,既是重要的烟用香料前体,也有较强的生理活性和药用价值,特别在预防和治疗II型糖尿病及其并发症方面有较好疗效。与果糖嗪的两种异构体类似,2,5-脱氧果糖嗪和2,6-脱氧果糖嗪是糖类物质和氨、氨基酸、铵盐反应或葡萄糖胺、果糖胺自身缩合得到的产物。这类反应得到的混合物都含有高分子量的物质,即焦糖色素和电解质如铵盐或氯化钠。而脱氧果糖嗪、果糖嗪与焦糖色素和电解质的溶解性质非常相似,即易溶于水，不溶于弱极性和非极性有机溶剂,常温下微溶于乙醇等极性溶剂。这使得从反应混合物中分离提纯脱氧果糖嗪、果糖嗪比较困难。
Jan Rohovec等报道了葡萄糖胺盐酸盐在苯基硼酸和氢氧化钠存在下制备2,5-脱氧果糖嗪的方法,发现它几乎完全转化为2,5-脱氧果糖嗪,但其分离产率只有58%,原因在于为除去其中电解质,采用了反复重结晶,造成了目标产物的大量损失。本文应用申请的专利,尝试用电渗析法从此反应混合物中除去电解质以分离2,5-脱氧果糖嗪，取得了良好效果。
合成与纯化
1、2,5-脱氧果糖嗪的合成
苯基硼酸30.5克和10克氢氧化钠溶于600毫升水，加入21.6克葡萄糖胺盐酸盐,室温搅拌4小时,然后滴加6mol/L稀盐酸酸化至pH为2~3,并用乙醚(200mL x3)萃取反应混合物中的苯基硼酸并回收。
2、电渗析法脱除反应混合物中的电解质
回收苯基硼酸后，反应混合物中的电解质主要是反应产生的氯化钠和酸化时加入的盐酸。在本研究工作中，反应混合物中的电解质是在电渗析装置中除去的。
上述所得反应混合物溶液的初始电导率为39000us/cm,将浓水、阴极水和阳极水的初始电导率均调为3000us/cm。在操作过程中,首先调节浓水、脱盐液(反应混合物)、阴极水、阳极水的流量分别为0.14m3/h .0.14m3/h、0.06m3/h和0.06m3/h,开启整流开关，体系开始脱除电解质,调节初始直流电压为35v,并在过程中调节直流电压,控制电流低于3A,体系温度低于40℃。随着脱盐的进行,脱盐液(反应混合物)的电导率下降，浓水的电导率上升,浓水需适时进行稀释。最终脱盐液的电导率与自来水的电导率相当,为180us/cm,说明水溶液中的盐酸和氯化钠被脱除干净,收集脱盐后的反应混合物(主要是2,5-脱氧果糖嗪的溶液)。由于实际操作中,仍有少量产物渗透到浓水中,故将浓水倒入脱盐罐,按上述方法继续脱盐,以回收浓水中的2,5-脱氧果糖嗪。将两次脱盐液合并,即得到电解质被脱除干净的2,5-脱氧果糖嗪水溶液。
3、2,5-脱氧果糖嗪的分离
将脱除了电解质的2,5-脱氧果糖嗪水溶液旋转蒸发脱水,热无水乙醇提取,冷冻结晶48小时,抽滤,真空干燥，得到2,5-脱氧果糖嗪白色粉末10.1克,产率80%[1]。
2,5-脱氧果糖嗪的分析检测
在Perkin-Elmer UV/Vis/NIR Lambda 19紫外可见光谱仪上,以水为溶剂,扫描范围为210~500nm,测定了目标化合物的紫外光谱。在APEX II FT-ICRMS高分辨质谱仪上,以Cs离子枪为离子源,甘油作基质,采用正离子模式的二次离子质谱(SIMS)电离,加速电压为10kV,测得目标化合物的高分辨质谱。在Agilent 1100 Series LC/MSD液相色谱-质谱联用仪上对合成的目标产物进行了检测。液相色谱条件为:以甲醇和水的混和溶剂(80:20)为流动相,采用 Zorbax Eclipse XDB-C8色谱柱(4.6mmX150mm,3.5µ),流速为1mL/min,采用紫外检测器,检测波长为254nm。质谱条件为:采用电喷雾离子源(ESI),碰撞诱导解离电压(CID)为150V,极性(检出模式)为Positive(正)。
结果：目标产物的紫外光谱λmx=275.5nm(e=8300),熔点为159.2~160.5℃,分别与文献值一致。在FT-ICRMS高分辨质谱仪上测得目标化合物的M+H峰的m/z为305.13426，C12H27O7N2的精确分子量计算值为305.13431,由此推得目标化合物的分子式为C12H20O7N2与2,5-脱氧果糖嗪的分子式一致。LC/MS测得物质主要色谱峰的峰面积含量大于99%，说明产物的纯度较高。主要色谱峰的M+H峰的m/z值为305.0与高分辨质谱的结果一致,说明所合成的产物为2,5-脱氧果糖嗪[1]。
参考文献
[1] 杨华武,黎艳玲,陈雄,等. 电渗析法分离提纯2,5-脱氧果糖嗪的研究[J]. 香料香精化妆品,2006(6):4-6. DOI:10.3969/j.issn.1000-4475.2006.06.002.