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ChemSusChem:可再生生物质甲壳素到N-甲基化壳寡糖的高效一步合成2023-09-14
壳聚糖及其衍生物因其多种生物活性在医疗、制药、食品科学等领域具有丰富的应用前景。其中,N-烷基化壳寡糖由于疏水基团的引入和分子量的降低,表现出基于线粒体损伤的独特抗真菌活性和更低的细胞毒性。然而,N-烷基化壳寡糖的合成需要经历甲壳素去乙酰化、壳聚糖解聚及壳寡糖N-衍生化等多步反应,工艺繁琐且各步反应的反应条件互不相容。

新加坡国立大学颜宁团队与上海交通大学金放鸣教授及新加坡科技研究局张玉根研究员合作,以廉价的化工品甲醛为甲基化试剂,实现了 可再生生物质甲壳素到N-甲基化壳寡糖的高效一步合成。该方法合成的N,N-二甲基壳寡糖具有高去乙酰化度、高甲基化度及分子量可控等特点,在低浓度下表现出优异的抗真菌活性(最低抑菌浓度仅为32-125 ppm),与已报道的N-烷基化壳寡糖或其他壳聚糖衍生物相比,抗菌活性提升了2-3个数量级。作者通过原位表征结合DFT计算揭示了一种独特的羟基协助烷基化机制,即在强酸性的解聚反应条件下,甲壳素中天然存在的羟基可通过氢键作用与相邻的质子化氨基(-NH3+)实现质子转移,释放出游离氨基(-NH2)进攻甲醛实现C-N偶联。该研究打破了甲壳素/壳聚糖解聚反应强酸性条件与N-衍生化反应中/碱性条件互不相容的传统认知,为甲壳素类生物质的高效资源化利用提供了新的思路。

 

 

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文信息

One-Pot Chitin Conversion to High-Activity Antifungal N,N-Dimethyl Chitosan Oligosaccharides

Jiong Cheng, Arunmozhiarasi Armugam, Yang Yang, Prof. Fangming Jin, Yugen Zhang, Prof. Ning Yan

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202300591

 

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