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5-羥甲基糠醛是一種重要的化工原料。它的分子中含有一個醛基和一個羥甲基,可以通過加氫、氧化脫氫、酯化、鹵化、聚合、水解以及其它化學反應,用于合成許多有用化合物和新型高分子材料,包括醫藥、樹脂類塑料、柴油燃料添加物等。
一種生產5-羥甲基糠醛的方法,包括以下內容:
(1)將脫去半纖維素后的生物質原料與水按照質量比0.05~1混合后進入水解釜,在180~240℃條件下水解0.2~1h,得到葡萄糖糖、醋酸和甲酸混合溶液;
(2)以步驟(1)得到的混合溶液為原料,采用靜態混合器作為反應器,將葡萄糖溶液與萃取劑通過輸送設備分別通入靜態混合器,反應所用催化劑為甲酸和/或醋酸,在葡萄糖脫水生成5-羥甲基糠醛的反應條件下進行混合接觸反應;
(3)步驟(2)得到的反應流出物進行冷卻靜置分層,上層為水相,含有微量的5-羥甲基糠醛、醋酸、甲酸及微量的未反應的葡萄糖,下層為萃取相,含有5-羥甲基糠醛、醋酸、甲酸以及微量的水;
(4)步驟(3)得到的萃取相進入萃取劑再生塔進行分離,塔頂產物經分相得到再生的萃取劑和少量的水,塔釜得到不含水的5-羥甲基糠醛、甲酸、醋酸的混合物;
(5)步驟(4)中塔釜得到的5-羥甲基糠醛、醋酸和甲酸的混合物進入5-羥甲基糠醛成品塔進行分離,塔釜得到5-羥甲基糠醛,塔頂得到醋酸和甲酸混合物;
(6)步驟(5)中塔頂得到的醋酸和甲酸混合物進入醋酸精制塔,塔頂得到甲酸,塔釜得到醋酸。
近年來,關于5-羥甲基糠醛的生物活性逐漸被發掘,主要包括抗氧化活性、抗心肌缺血作用、抗腫瘤細胞增殖活性、改善血液流變學、調節Ca2+平衡、抗酪氨酸酶、影響甘草酸代謝、殺蟲作用等。
目前與5-羥甲基糠醛抗氧化活性相關的研究較多,研究發現,5-羥甲基糠醛可能能夠升高腦組織抗氧化酶SOD活力、降低脂質過氧化反應,從而改善學習記憶的能力。
5-羥甲基糠醛可以降低心肌缺血小鼠心肌組織中的丙二醛(MDA)和血清中乳酸脫氫酶(LDH)含量,具有明顯的抗氧化和保護心血管系統的功能,可用于制備治療心血管病和抗心肌缺血的藥品。
2008年經研究發現熟地黃中5-羥甲基糠醛可誘導組織缺氧,對癌癥治療和鐮刀型貧血的臨床治療可能是有用的。
研究發現,熟地黃提取物可以改善紅細胞變形能力、抑制紅細胞集聚,并通過增強纖溶系統活性改善血液流變學,從而呈現血流促進作用,生、干地黃提取物對血液流變學的改善作用較弱,或未顯示;而且熟地黃中5-羥甲基糠醛含量是生地黃中20倍,推斷其可能是熟地黃中活性成分。
烏梅中的5-羥甲基糠醛具有Ca2+拮抗作用;5-羥甲基糠醛具有抗氧化、抗微管相關蛋白過度磷酸化、抗腦內β淀粉樣蛋白沉積、穩定細胞膜、調節鈣離子平衡作用和提高神經細胞在病理損傷的存活率的作用,從而對老年癡呆病、帕金森病細胞模型的抗損傷能力和動物模型的行為能力等有良好的改善作用,同時,5-羥甲基糠醛類化合物還可以用于制備防治神經退行性疾病和認知損害的藥品和保健品。
研究發現,竹蓀提取物具有抗酪氨酸酶活性的作用,并經分離鑒定此活性物質是5-羥甲基糠醛;進一步的藥效動力學研究顯示5-羥甲基糠醛是一個氧化左旋多巴的非競爭抑制劑。
將含有葡萄糖、蔗糖、5-羥甲基糠醛等成分的蜂蜜分別對家兔進行口服給藥,并觀察家兔體內甘草酸和甘草次酸的代謝情況,發現5-羥甲基糠醛具有增強二者抗炎、抗腫瘤和降低血中膽同醇的作用,這是通過其抑制甘草次酸的氧化、并增加甘草次酸在體內的吸收實現的。
近來,5-羥甲基糠醛的降血糖作用也被發現。2012年,孫文等發現中藥瓜蔞中的5-羥甲基糠醛可以用于治療Ⅱ型糖尿病;張欣等發現5-羥甲基糠醛可以合成具有二酯結構新型降血糖化合物。
2003年發現山茱萸中的5-羥甲基糠醛對黑腹果蠅的幼蟲有殺害作用;表明5-羥甲基糠醛對ECV304細胞的缺氧損傷具有保護作用,作用機制可能與線粒體膜電位變化和磷酸化細胞外信號調節激酶的表達有關,同年,他們經進一步研究發現,5-羥甲基糠醛可以延長小鼠生存時間、并減輕腦缺氧損傷,可能與5-羥甲基糠醛對血腦屏障和有絲分裂原活化蛋白激酶的影響有關。
[1] 5-羥甲基糠醛制備及應用的研究進展
[2] 5-羥甲基糠醛的生物安全性和生物活性研究進展
[3] CN201310503574.6一種生產5-羥甲基糠醛的方法