米卡芬净钠合成母核提取工艺研究

米卡芬净钠合成母核提取工艺研究 米卡芬净钠合成母核提取工艺研究 1、相关定义 1.1、阻聚剂的定义和阻聚机理 所谓阻聚即阻止或停止聚合反应的进行、具有阻聚功能的物质。阻聚剂能 迅速与游离基作用,减慢或抑制不希望有的化学反应,用于延长某些单体和树 脂的贮存期。 阻聚剂可以防止聚合作用的进行,在聚合过程中产生诱导期(即聚合速度 为零的一段时间),诱导期的长短与阻聚剂含量成正比,阻聚剂消耗完后,诱 导期结束,即按无阻聚剂存在时的正常速度进行。 目前尚未建立普遍使用的自由基阻聚机理。惟有对常用的苯醌类化合物的 阻聚机理研究的较多,其中能够得到广泛认同的即所谓氢醌歧化机理:即该转 移反应生成的三种自由基都相当稳定,很难引发单体再进行聚合,只能进行歧 化反应,所生成的苯醌继续发挥阻聚作用,对苯二酚在空气中会逐渐氧化成苯 醌从而也发挥阻聚作用,这样就可以将阻聚作用一直维持下去。 1.2、本体的概念提取流程 本体的概念语义主要隐含在数据库的实体关系表表名中。然而由于关系数据库表分 为实体表和关联表,并且可能出现多个实体关系表表示的同一个实体、或者不同关系表 之间具有层次关系的情形,因此,不可以把每个关系表一一对应的生成本体概念。本体 概念的提取工作主要根据3.4.1节和3.4.4节的讨论,从以下三个方面入手: 1) 从多个需要合并生成概念的实体关系表中提取一个共同的概念; 2) 从其 他不需要合并生成概念的实体关系表中提取概念; 3) 从具有层次关系的实体关系表中提取具有层次关系的子概念。 华南理工大学硕士学位论文 36 图4-2 从关系表提取概念的总流程图 图4-2描述了从关系数据库表提取概念的处理流程,得到以下流程4-1: Tables=所有被待处理的数据库表; while(tables 未遍历完) { A=tables 的下一个表; if(表 A 未生成过本体类) { efkeys=表 A 的所有导出外键; pkeys= 表 A 的所有主键; if(efkeys 的数量大于 0) { 进入多个表合并生成类及具生成具有层次关系的类的处理过程,即图4_3_1中的”X” 节点,详细处理过程将在流程4-2中说明,流程4-2执行完毕将会从”Z” 节点 返回。 } else { 进入根据实体关系表生成类的处理流程,即图4-2中的”Y”节点,详细处理过程将在 流程4-3中说明,流程4-3将会从”Z”节点返回。 } } } 流程4-1 从关系表提取概念的总流程 1.3、提取与匹配相关概念 3.1.1 特征信息类型3.1.1 特征信息类型 为了建立有效匹配,确定检测哪种类型的特征信息来进行匹配将会直接决定 着三维建模的精度,而在三维特征点云重建中,提取出的特征信息通常都是特征 点。从前期的立体视觉研究开始[29-32],学者们就已经进行着基于特征点的提取与匹 配研究了。点特征可以用来寻找出同一场景不同位置图像的对应位置的稀疏集合, 同时也是计算摄像机内外部参数的基础,摄像机姿态信息对进行立体视觉配准以 及稠密点的配准起着至关重要的作用。因此在进行图像配准或者真实物体建模时, 检测或提取出的 图像特征点,应该具有一定的适应能力,即使在出现遮挡问题、 18 旋转变化、大尺度方向的变化时也要能达到鲁棒的匹配效果。 立体匹配是在多幅图像中去建立两两图像之间匹配信息对应关系的过程;广 义上的匹配信息包括几何点元、局部区域以及边缘特征等等,与普通的图像匹配、 图像配准相比而言,立体匹配一般更为复杂,由于立体图像之间的差异主要由照 相机在不同的视角或观察点采集同一场景拍摄所致,而与场景自身的变化运动关 系不大。根据所匹配的信息类型不同,立体匹配又可进一步分为区域匹配和特征 匹配两种类型。区域匹配是在每个像素确定对应像素,建立稠密的对应关系,由 于该稠密对应场通常呈现出相对规则分布状态,能够直接以像素网格作为区域参 照,而不同像素网格之间的邻近关系简单明了,方便描述并在立体匹配中直接使 用。该方法直接利用了图像的像素值作为匹配特征,通过计算不同图像对应区域 之间在灰度、色差、轮廓、纹理上存在的关联性进行图像区域特征的匹配。 特征匹配[33]是在图像序列中建立比图像像素更少的稀疏特征之间的相互对应 关系,与稠密特征比较而言,稀疏特征的布局区域更不规则,这表示特征间的匹 配关系的描述将变得更为复杂;由于基于特征的匹配算法不同,所利用的特征信 息亦不相同,通常可作为特征信息的包括线段类的直线、边缘线、曲线、局部区 域;特征点类的包括边缘点、角点、拐点、直线交点或者特定区域的中心、重心 等等,当然,由于所使用的特征信息的类别不同,其所匹配后的产生精度差异也 很大。 表 3.1 匹配信息的类型及特点 匹配信息类型 具体内容 匹配复杂度 灰度值 对比度、明暗等 一 般 点类 角点、交点、中心点等 较高 线类 直线、边缘线、曲线等 中等 区域类 局部区域、窗口区域等 一般 模型类 精确内部结构 较高 由于不同图像之间的视点变化很大,同一场景在不同的视点下其投影将出现 较大的变化,特别是对于一些倾斜场景图像,此状况尤为严重,在利用基于局部 匹配的算法时更加容易造成错误的匹配,因此就对基于特征点的匹配算法提出了 更多的要求,而 Harris 角点特征检测算法能够应付在图像旋转、灰度变化、视点 变化以及噪声影响情形下的不变性,是一种比较稳定的特征点提取算法。 1.4、本体概念的提取规则研究 从关系数据库里面提取本体概念,主要需要考虑多个表合并生成同一个概念的情况 以及根据单独的实体关系表生成概念的情况两种情况。 1) 多个表合并成同一个概念的情况 由 3.3.1 节分析知道,本体的概念来自实体关系表。当一对一的情形出现时,可能 出现需要把多个实体表合并成生成同一个概念的情况,也就是出现多个实体表相互等价 的情况。 1.5、合成香料的定义 合成香料(aroma chemical )是用单离、半合成和全合成方法制成的香料[22]。 1. 利用某种天然成分经化学反应使其化学结构改变所得到的香料称为半合 成香料,如利用松节油中的蒎烯制得的松节醇; 2. 利用基本化工原料合成的香料称为全合成香料。 1.6、概念合成 概念合成是心里空间理论的进一步发展,在弗科尼尔和特纳合著的书中,他 们建立了一个完整的概念合成网络并解释了不同空间的内在关系和功能,并且指 出”合成空间”是整个概念网络中最后也是最重要的一个空间。 我们通常将概念当做意义的信息盒子,并将它们分类标注:结婚、出生、死 亡、力量、电能、时间、明天等。意义是局部和稳定的。文本中出现的多个心理 空间的联系,另我们产生了不同的观点。意义不是信息盒子。它具有生命、充满 活力,它是动态的和分散的。它的创建源于理解和行动。意义不是心理事物,受 限于概念空间。相反,它是个异常复杂的过程,是许多空间的投射、结合、连接、 融合和合成,因而意义具有意义性和文学性。概念合成理论为意义建构提供了新 的视角,概念合成模式(如下图所示)的基本要点如下: (1) 该模式包含四个空间:两个输入空间(input spaces,即 1&2)、类属空 间(generic space)和合成空间(blend)。 11 (2) 两输入空间的对应物之间有部分映射,被称为跨空间映射 (cross‐space mapping). (3) 两输入空间之间的跨空间映射产生了类属空间,该空间反映了两输 入空间共享的抽象结构与组织。 (4) 两输入空间部分投射至第四空间,即合成空间。 (5) 合成空间里产生突现结构,合成空间里的突现结构源于三种过程: 组合(composition)、完善(completion)和扩展(elaboration)。 图 概念合成模式 概念合成是心理空间理论中两个空间模式的扩展,在原有的两个输入空间的 基础上,类属空间是指将两输入空间联系到 一起的共有图式,而作为输出的合成 空间就包含了通过概念合成所产生的意义。当两输入空间部分地投射到合成空间 产生一个输入空间不具备的层创结构,这是思维和行动的产物。这个过程是产生 新意义的最基本 机制 综治信访维稳工作机制反恐怖工作机制企业员工晋升机制公司员工晋升机制员工晋升机制图 ,它在语言的各个层面操作并发挥作用。”不同于原有输入 空间的层创结构的产生过程是意义的运演和构建过称”。5”在合成空间所形成的 推断、争论和观念会对我们的认知产生影响,引导我们更正最初的输入信息,并 改变我们对相应情景的认识。”6因此,概念整合网络是一个动态模型,揭示了意 义的构建过程的动态性。 12 在文学文本的分析中,心理空间的整合大致分为两大类,一种是四空间投射 模式,另一种是认知图式建构模式。前一种模式以文本中各种修辞手法为分析对 象,研究作者通过使用修辞要传达的真正意义,在这种分析模式下有新的概念或 意义的产生。因此,四空间投射模式是非常具有创造力的。第二种模式主要以叙 事文本中人物关系,情节,主题等内涵问题为分析对象,研究人物关系的构建或 变化,情节的发展或主题的呈现等。在《达洛维太太》这个文本的分析中,以上 两种模式都将会运用到。 1.7、N(N>2)个经典概念格的合成 石=(G,从,动,几二(G,MZ,几) 几=(G,城,几),本小节主要研究了这n个概念格的合成。为了区别不同格中的算子, 在吞中用*i和.i表示(i=1,2 n),显然,叮二G,X*ig从(i=1,2 n)。 对于形式背景(G,M,I),(P(G),g)和(P(M),g)是两个偏序集,且*和,是(P(G),二) 与(p(M),g)之间的一对 Galois连接,其中p(M)是M的幂集。 (G,城,I,),(G,MZ,人), (G,城,几)是n个形式背景,其中从自M,=。,(i笋j)一 定义: 对=Ml U MZ U城; Q(M)={M,0}U(p(私UM:U二,UM。)一p(私)Up(MZ)U Up(城)) 显然,(Q(M),二)是偏序集。 定义5.2设(G,M,,入),(G,MZ,12), (G,M。,In)是n个形式背景,其中 城自M,一。,(i‘j),叮任p(G),VB〔Q(M),定义两个算子”,): x心=x”Ux”U Ux’ ,刀卜=(刀门私),,自(B门MZ),,门 门(B门Mn),” 其中X”,X叹, X.”可以同时为空集,也可以同时非空。 第五章多值背景概念格的构造 定理5.1定义3中的算子。,)是(P(G),g)和(P(M),二)之间的一对Galois连接。 证明:我们需证明Xg犷,BgX司。 必要性:若Xg丑)=(B门Ml),‘门(B门MZ),,门 门(B门Mn),”,则Xg(B门M,),,, Xg(B自MZ) ,, ,Xg(B自M。),”。根据算子*和,的性质3可知: xg(丑门Ml),,锌B门MI gX”,Xg(B自MZ),,骨B自MZ gX‘,, , x二扭门城),n锌B门Mn二X’”。因此,(B门城)U(B自城)U U(B门城)g X‘,Ux’ZU UX’n。即Bgx”UX‘ZU UX’”=X‘。 充分性:如果BgX心=X*l Ux粗U Ux*n,则 刀门城二(x”Ux‘,U UX’”)门M,一(X’‘自Ml)U(X”门MZ)U U(X’”门Mn)- X*‘UoU二。二X*,。因此(B nMI),l卫X*l,l二X,类似的,我们可以得到 (B门峡),,二X, ,(B门城),n二X。所以(B门私),,门(B门MZ),,门 门(B门M。),n卫X, 即B卜二X。 证明完成。 定理5.2.设(G,从风),(G,城,几), ,(G,城,In)是n个形式背景,其中 M,门M,=。,(i护j)。 V尤l,弋,XoP(G),V尽,乓,BoQ(M),算子。,)有以下性质: l).X劝=X。卜司,B卜二B卜司);, 2).xgB卜锌BgX心; 3).x二X叼),B二B卜心; 4).戈g弋二戈心g戈‘,尽g凡斗凡卜g犷; 5).(戈 UXZ)‘=戈‘门xZ心,(戈自戈)‘二戈心U弋‘; 6).(尽U凡))=Bl卜门乓卜。 证明:因为算子叼,)是一对Galois连接,所以(l)和(2)很明显。 (3).X心卜=(X”UX”U Ux’”)卜 一((x’‘Ux’ZU Ux’n)门城),,门((x‘’UX”U UX’”)自MZ),,自 自 ((X‘’UX’ZU.,.UX’”)自M。),” =((X”门城)U(X”门私)U U(X’”门M,)),,门((X”门MZ)U ...~一 西北大学硕士学位论文 『2门从)U U『n门从)),,U U(『,门城)U口,门城)U U『n门风)),n =(X”自MI),,自(X’2门MZ),,门 自(X’”门M。),” =x”,,门X”,,门 门x’n,n 二XnXn nX二X。 B卜”=((B门Ml),,门(B门MZ),,门 门(B门Mn),”)‘ 一((B自Ml),,门(B门MZ),,自 门(B自M。),n)”U((B自M,),,自(B自MZ),,门 自 (刀门万。),”)”U U((B门城),,门(B门MZ),2门 门(B门Mn) “)‘“ 卫((B门从),,”U(B门MZ),,”U U(B门Mn),n”)U((B门城),,‘,U(B门MZ),,‘,U U (丑门对。),”“)U U((刀自城),‘’”U(B门MZ),,’”U U(B门Mn),”’刀) 卫((B门MI)U(B门MZ),2’‘U(B门MZ),”’‘)U((B自M,),,”U(B自MZ)U U ((B门Mn),”‘2)U((B门M,),,’nU((B自MZ),,’”)U U(B门城)) 卫(B门城)U(B门MZ)U U(B自M。) =B门(从U从U UMn)=B。 (4).因为Xl gXZ,由算子*和,的性质l)有xl*l二凡*l,戈*2卫弋*2, ,戈*n二戈场。 所以xl心=戈”UXI性U U戈’”卫戈’‘U弋*2U U弋,=弋叼。 因为尽二凡,则尽nM,二凡nMI,尽nMZg凡门MZ, ,尽nM。二凡nM。,由算子 *和,的性质l)得(尽门对l),,卫(凡门从),,,(尽门MZ),,二(凡门MZ),,, ,(尽门Mn),”习 (凡门Mn),”,因此(尽门M,),,门(尽门MZ),,门 自(尽门Mn),”卫(凡门Ml),,门(凡自MZ),, 门(几门Mn) n即凡卜g尽)。 戈司门弋 ‘=(戈”UXI”U U戈‘“)门(戈‘’U弋”U U戈‘“ ,、,声 n(5 =((戈”自XZ”)U(戈‘’自XZ’2)U U(戈”自戈’”))U((戈”自XZ”)U =(Xl”门XZ‘,)U U(Xl‘,门弋‘n))U U((戈‘“门弋‘’)U (戈’”门xZ”)U U(戈’”自XZ‘“)) =((戈UXZ)”U(戈‘’门XZ‘,)U U(戈”门弋’”))U((戈’,门弋‘’)U (X,UXZ)‘,U U(Xl‘,自XZ‘“))U U ((戈’”门弋‘’)U(戈’”自弋’2)U U(X,U弋)’”) =(戈UXZ)‘’U(戈UXZ)”U U(戈UXZ)‘“=(戈UXZ)‘。 -~~曰... 第五章多值背景概念格的构造 (戈U戈)‘=(戈门戈)’‘U(戈门戈)”U U(戈门从)‘“ 卫(X1”U弋”)U(戈”U弋”)U U 12(戈’”U XZ’”) =戈叼U戈司。 (6)(尽U凡)卜=((尽U凡)门城),,门((尽U凡)门MZ),2门 门((BIU凡)门M。),n =((尽门Ml)U(凡门M1)) ‘门((尽门MZ)U(凡门峡)),,门 门 ((Bl门城)U(B2门城))’” =((尽门Ml),,门(乓门Ml),,))门((Bl门MZ),,自(凡门MZ) ,) 自 门((尽门Mn) n门(乓门Mn),n) =((尽门M!),,门(尽门MZ),,门 门(Bl门城),”)门((凡门M,),,门(乓门从),, 自 门(乓门城)’n) 二尽卜自乓卜。 证明完成。 定义5.3设(G,M,,Il),(G,峡,几), (G,城,几)是,个形式背景,其中 M‘门M,=。,(i笋j)。如果叮。p(G),BoQ(M),X心一B,X=B卜,则(X,B)叫n个格 乌=(G,私,入),LZ=(G,MZ,动 几=(G,Mn,In)的合成概念。X叫合成概念(x,B)的 外延,B叫合成概念(X,B)的内涵。所有合成概念的集合记为Lco_Iatllce。 若(xl,尽),(戈,凡)。气_Ialllc。,且(戈,尽)‘(戈,凡)锌戈g戈(仍凡g尽)o 定理5.3zco_laltice是几=(G,城,Il),几=(G,MZ,几), ,几=(G,城,几)合成格,对 于任意(戈,尽),(弋,凡)。tco_Iallic。,定义上下确界如下: (戈,尽)八(XZ,几)=(戈门XZ,(BIU凡)卜司),(戈,尽)v(弋, 凡)=((戈U戈)‘),尽门凡) 则Lco_Iatllc。是完备格。 证明:因为(戈,B1),(戈,凡)。lco_la,,,‘。,则戈叼=双,戈=尽卜,i二l,2。 首先我们证明(砰,V)二(戈n弋,(尽U凡犷叼)是合成概念,并且是(xl,尽)和(弋,凡) 的最大下界。 要证明(戈n戈,(尽U典)网)是一个合成概念,只需证(戈n戈广二(尽U凡广‘, (尽U乓)卜叼)=戈门戈。 据定理5.2的性质(l)和性质(6),(尽U乓了”卜=(尽U凡广=尽卜U凡)=戈门XZ。则 西北大学硕士学位论文 (戈门戈)‘=(尽U凡厂也成立。 下来证明(砰,V)=(戈n凡,(尽U凡)网)是(戈,尽)和(弋,凡)的最大下界。 V万矛(i=l,2),都有牙二x1门戈g戈,所以(牙,V)是一个下界。假设(Y,c)是另一个 下界,则Yg戈,并且Yg戈n弋=砰,所以(Y,C)‘(砰,V),即(牙,V)是(戈,尽)和 (戈,凡)的最大下界。 其次证明(S,T)=((戈UXZ)少,尽n凡)是一个合成概念,并且是(戈,B1)和(弋,凡)的 最小上界。同上,我们先证《戈UXZ)小,尽门乓)是一个合成概念,即必须证 (戈U弋‘卜‘)=尽自凡,(尽自凡)卜=(戈UXZ)‘)。 据定理2的性质(1)和(5),(X,UXZ)‘卜‘=(戈U戈)‘=戈‘自戈‘=尽门凡。则 (尽门凡广=(戈U戈)‘)也成立。 下来证明(S,T)=((戈UXZ丫卜,尽门凡)是(戈,尽)和(戈,凡)的最小上界。 V尽(i=1,2),T=尽n凡互尽,即(S,T)是一个上界.假设(Z,D)是另一个上界,则 Dg双且Dg尽门凡=T,所以(Z,D)之(S,T),即(S,T)是(戈,尽)和(戈,乓)的最小上 界。 定理证明完成。 定理3表明:由于Xl”,戈*2, ,戈*n可以同时为空集,也可以同时非空,所以几_lallice 是最小概念为(。,M,UMZU U城),最大概念为(G,。)的完备格。 5.3多值背景概念格的构造 本小节主要研究了多值背景概念格的一种构造方法,其思路 是先将多值背景转化为 单值背景,其次利用有限个概念格合成的方法来构造多值背景的概念格。 设(G,M,砰,I)为多值形式背景,其中G={xl,xZ, xn}为对象集,M={al,aZ,a。 a阴} 为属性集,砰的元素是属性的值,IgGxMx砰为G,M,牙之间的一个三元关系,设 耳=川1引纵}是al的值域(1‘l‘m)。我们可以将其转化为m个单值背景(G,城,入), (G,MZ,几), ,(G,M,,几),其中G二{xl,凡, xn}为对象集,属性集分别为 MI一{a],,alZ, ,a],1},MZ一{a21,气2, ,aZ。}, ,呱一{am,,amZ, ,气、},若 (x;,al,vj)任I,(i=l,2,.,.,m,l‘‘jtl) (xi,a、)=0,(i=,2, m,l三j,k‘t,,k笋j)。 则(x;,凡)=1,(i=l,2, ,m,1‘j‘tI) 第五章多值背景概念格的构造 设(G,M,I)为多值背景,首先可以根据4.1方法将多值背景(G,M,I)转化为阴个单 值背景(G,从,I,),i二1,2, m,显然,阴个单值背景(G,从,动对应m个概念格L(G,从,式), i=1,2, ,m,其次,利用本章第三部分有限个概念格的合成方法构造出由这阴个概念格 L(G,M,,I,)所合成的概念格Lco_Ialllce,即得到多值背景概念格。 5.4例子 设G二{xl,xZ,戈,凡,毛}表示5个家庭调查对象,a表示住房价格贵的程度, Va={l,2,3,4},b表示住房小中大,气={l,2,3},‘表示住房的远近程度,Vc={l,2,3,4}, 于是可以得到表6的数据库.将其看成多值形式背景(G,M,I)时,利用5.3节的方法,可 以将表5.1的多值背景转化为3个单值背景(G,从,I,),(i=1,2,3)分别如表7,表8,表9 所示。 形式背景(G,M,,动,(i=1,2,3)对应的概念格分别记为L(G,从,动,i=1,2,3。则根据本 文第三部分有限个概念格的合成方法,得到由(G,从,I,),(i=1,2,3)三个格所合成的概念 格Lco_lattl二如图5所示。 表6住房条件数据库(多值背景(G,M,牙,I))表7单值背景(G,对1,21) G}。b。 -不了下万一-又一一一万一一又一 1 00 0 00 0 10 0 01 5 1 00 表8单值背景(G,MZ,12) 表9单值背景(G,从,I,) 汁丫卞法 西北大学硕士学位论文 (G,O) (l,aZ八几)(2,al乓cl)(3,a3瓦eZ)(4,a;气cZ)(5,几气e3) (。,斌UMZUM3) 图5合成概念格气_Ialtlce 用此方法合成概念格,每个对象至少拥有两个不同形式背景的属性, 映出每个家庭的住房情况。 表7,表8,表9三个二值背景的合成背景如下表10: 表10合成背景(G,对,U对ZU对3,入U 12 UI3) G lal。,。,。;。,。2b3 以至于清楚反 0 1 0 0 1 0 0 0 10 1 0 0 0 0 0 1 1 00 0 0 1 0 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 1 0 0 10 0 0 1 0 0 0 1 0 01 表5.5合成背景的概念格如图6所示: (1,aZ八c2)(2al气马)(3,凡瓦cZ)(4,凡久cZ)(5,凡瓦c3) (欣M!U峡U从) 图6气一c朗,ext 由以上例子可以简单反映出气_Ialtlce 9 Lco_~阎,具体证明见文献[26]。 2、相关背景 2.1、立题背景与研究意义 历史,我们的祖先从原始时代的”茹毛饮血, 生吞活嚼”到火的发现和利用,知道了兽肉用火烧烤滋味香美,这是火烹加工的 起源。随着陶器的发明,可以将肉用水蒸煮,为水烹的开端[1]。由于食盐的发现, 人们学会了对食品的烹调加工,认识到食盐不仅能调味,还能消毒抑菌,成为食 品腌制技术的启蒙。早在三千多年前,就已经开始加工肉干,以后有肉脯灌肠等 制品出现。到了距今一千四百多年前,北魏末期的贾思勰所著《齐民要术》一书, 总结了前人 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 ,搜集了大量肉制品加 工和烹调技术的资料,记录了烧烤、灌制、 糟卤、酱汁等各类制作方法。相传腊肉始于唐朝,驰名中外的火腿始于宋朝。到 了明、清时代,各地具有特色的肉制品如广东烤乳猪、苏州酱汁肉等均名扬全国[2]。 清乾隆年间,袁枚所著的《随园食单》一书中,有关肉制品的记载就有五十多种。 一直到现在,随着科学技术的不断发展,肉制品加工无论是质量、品种,还是规 模,都有了前所未有的提高[3]。 随着肉类行业的发展和壮大,围绕肉类食品加工的必备条件,如食品加工机 械、包装机械、包装材料、食品添加剂等也得到了快速发展,特别是从肉类加工、 流通,到销售冷链的形成为肉类食品行业的发展提供了良好的平台[4]。肉类食品生 产企业加工条件的提高,社会扶助条件的改善,为肉类食品产品质量的提高创造 了有利的环境。近年来在肉类食品行业涌现出一些知名的品牌,在这些名牌产品 的带动下,肉类食品的产品质量有了明显提高[5]。 2.2、选题背景 信江、修水、抚河和饶河)来水的鄱阳湖,素有长江中下 游”天然调节器”、”白鹤世界”、”珍禽王国”和”鱼米之乡”的美称。而作为长 江流域最大的通江湖泊,其流域控制面积达到 16.22×104km2(其中 15.67×104km2 在江西境内,约占江西国土面积的 94%),占长江流域面积的 9%左右[1]。千百年 来,美丽富饶的鄱阳湖荡漾在广袤肥沃的鄱阳湖平原,锻造了博大精深的赣鄱文 化,是江西的母亲湖,造福于整个江西省乃至整个长江中下游地区。1992 年, 鄱阳湖被列入《国际 重要湿地名录》,是一个典型的生态与环境脆弱地带[2]。但 是,由于受到地理条件和气候条件等因素的影响,加之五河来水和长江倒灌的双 重影响,鄱阳湖水位在丰水期和枯水期水面覆盖信息变化落差极大。巨大的水位 变幅给湖区人民的生产生活带来了极大的不便,湖区经济发展十分缓慢,”三农” 问题突显出来。特别是近年来,鄱阳湖区已经成为江西省洪涝干旱灾害多发地区, 湖泊面积变化在 1000km2~4000km2[3]之间。鄱阳湖的水资源、水环境保护面临着 日益严峻的挑战,突出地表现为洪涝灾害频繁,枯水期延长、水位偏低、水体自 净能力下降、水质逐年下降、湿地生态日益退化等,不仅制约了环湖区域经济社 会发展,而且影响到全湖乃至长江中下游水生态安全。据历史资料统计, 1954-1978 年,鄱阳湖区在 21.00m 高程(吴淞高程,下同)围垦总面积就达 1210km2,鄱阳湖面积由新中国成立初期的 5100km2缩小至 1998 年特大洪水前 的 3950km2,容积也由 370 亿 km3缩小至 298 亿 km3,调蓄洪水能力大大减弱, 导致洪涝灾害频繁发生[4],特大洪水灾害平均每十年发生一次,自上世纪八十年 代以来一般平均每 3.3 年发生一次。再加上湖区降水年际差异和季节变化甚大, 不仅洪涝灾害频繁,干旱灾害也较严重。特大旱灾平均每 6.4 年发生一次,90 年代以来一般平均 4 年发生一次[5]。 近年来,随着鄱阳湖水域面积的逐年缩少和水土流失现象严重,导致河道和 湖底淤积,河床和湖床抬高,从而导致鄱阳湖调蓄洪水的整体能力大大降低,湖 区洪涝灾害发生越来越频繁,呈逐渐加重的趋势。 鄱阳湖以其独特的自然、地理以及水文特征,受到广泛关注。而对于鄱阳湖 的 研究也从未间断。多年来的研究,使得江西省内鄱阳湖研究相关部门都掌握并 获得了大量有关水量和水环境的遥感数据和实测数据。这些历史数据的积累,对 于鄱阳湖的水量变化的进一步研究都具有一定的科学价值和实际价值。随着鄱阳 1 湖加入国际湿地公约的国际地位和鄱阳湖生态经济区上升为国家战略的国内地 位的不断提升,各级部门对鄱阳湖水面覆盖信息的研究需求也随之变得越来越迫 切与明显。但是由于各个部门获取的相关数据都采取分别存储,并且数据的使用 几乎都在部门内部,这样就造成了数据利用率大大降低,并且给相关数据需求部 门的研究造成了不变。鄱阳湖水面覆盖信息作为衡量水量变化的重要参数之一, 在调节鄱阳湖水量平衡,维护候鸟生境,调洪抗旱,整治水土流失等方面都起到 重要作用。 从 20 世纪 60 年代 E.L.Pruitt 提出”遥感”这个词语至今,遥感已经成为人 类从多维和宏观角度认识宇宙世界的新方法与新手段。目前,遥感图像日渐成为 一种非常可靠、不可替代的空间数据源。现阶段卫星遥感已经成为综合对地观测 的重要组成部分,呈现出高空间、光谱、时间分辨率,和多平台、传感器、角度 的发展趋势[6],可用于提取各类地物宏观信息。与实测数据相比,遥感影像摒弃 了实测数据存在的各种不足,遥感以其特有的宏观、快速和同步等优点,逐渐在 大面积水体识别方面得到广泛应用[7]。遥感技术应用于洪涝监测需要克服 4 个主 要问题,首先必须能够准确的识别水体,其次需要排除云覆盖的干扰,再者需要 精确评估洪水的覆盖范围面积,最后需要对洪水未来发展态势进行动态监测[8]。 在 GIS 技术支持下,可实现通过遥感获取的 灾害信息与地面实测信息的有机结 合,从而进行各种空间与专题分析,为有关部门尽快了解灾情、制定救灾 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 以 及灾后规划等提供重要的决策支持[9]。遥感与 GIS 技术的有效结合,已广泛用于 防洪、减灾、救灾方面,其应用贯穿在整个洪灾发生前后,比如洪水前期可以用 来进行洪水模拟与预报,洪灾期间可以进行洪水发展过程的动态监测,并据此制 定相应的洪水调度方案,灾后可以进行洪水灾害损失评估等[10]。 随着遥感数据的多源发展和水面覆盖信息提取方法的不断精进,与传统的实 测方法相比较,不仅节省了时间,更大大提高了数据提取效率和提取速率。实现 了对水面覆盖信息的宏观、实时、动态监测。本文力图利用长时间序列的遥感数 据,采用 NDVI 阈值法与多天合成提取水面积信息算法的综合运用,实现对鄱阳 湖区水面覆盖信息的提取,并建立鄱阳湖水面覆盖信息在线生成和发布系统,将 提取结果实时、动态的在线发布。希望通过此次研究,能为进一步探索鄱阳湖区 其他相关研究提供理论指导和现实依据。 2.3、课题研究背景和内容 1.6.1 研究背景1.6.1 研究背景 近年来,随着人们对 L-Gln 的生理、生化、临床等方面研究的深入和发展,L- Gln 对生命的重要性正日渐突出,被认为是目前所知道的最重要的氨基酸之一。在德国, 由于谷氨酰胺对胃溃疡、胃炎、十二指肠溃疡等疾病有很好的疗效而作为药物载入药典; 在日本,L-Gln 作为胃肠类药物及健脑产品已得到普遍的使用;在美国,用于治疗胃 溃疡等疾病的保健品以及运动员的营 养补充剂使 L-谷氨酰胺被大量地使用。正由于 L -谷氨酰胺具有非常的生理功能以及其在食品、医药、营养保健、饲料等方面的广泛用 途,极大的刺激和推动了谷氨酰胺工业的迅速发展。我国作为氨基酸生产和消费第一大 国,但对谷氨酰胺的生产,近年来只有少数厂家,而且规模不大,产量较少。而受各方 面技术的限制,药用谷氨酰胺的生产在我国几乎空白,大部分药用谷氨酰胺都依赖于进 口,价格昂贵,极大地影响了我国医疗健康事业的发展和国民身体素质的进一步提高。 因此,对于目前谷氨酰胺的供不应求火热市场,我国科研人员应加速对谷氨酰胺生产工 艺的研制,以替代进口。我国是一个农业大国,人均生产力水平还较落后,多数国人经 济能力对目前昂贵的谷氨酰胺的承受力直接制约了我国潜在的谷氨酰胺消费大市场。因 2.4、研究背景 速发展,对于各家电商企业来说存在着成千上万的活跃用户,产 生的各类数据更是不可计数。由于各电商内部的运营流程限制,多数企业只能对这些数 据做些基本处理,更多的数据没有进行深层利用,数据在电商企业中没有发挥出提高效 率降低成本这样的作用。 数据挖掘是从数据中提取有价值信息的一种方法。技术包括模式挖掘,发现趋势, 预测。数据挖掘在以下方面起着重要的作用: 产品搜索。当用户搜索一个产品,通常情况下,用户查询几个关键词可以搭配很多 产品。其中的一个原因是用于产品排名的是用户的点击率、产品销售率,这些数据表明 一个产品页面的普及。此外,用户行为的数据给我们一 个查询到产品页面视图的链接, 以及购买事件的所有方式。通过对查询日志大规模的数据分析,我们可以创建查询和产 品之间的联系图。我们还可以挖掘数据理解用户的查询意图。当一个用户搜索”本田思 域”,他们正在寻找一个新的汽车,或是修理汽车的零部件?查询意图检测来自理解用 户、其他用户的搜索、查询词的语义等。 产品推荐。推荐类似产品是数据挖掘的一个重要组成部分,一个好的产品推荐可以 节省搜索时间和取悦我们的用户。典型的推荐系统是建立在”协同过滤”的原则,这里聚 集了很多相似的选择,过去的购买用户可以为当前用户提出建议。发现项目相似性需要 了解产品属性,价格范围,用户购买模式和产品类别。数据挖掘提供了工具来解决这个 问题。 欺诈检测。所有的电子商务企业面临的一个问题是系统的滥用,在某些情况下表现 为欺诈。例如,卖家可能故意利用错误的类别列表中的一个产品来吸引用户的注意,或 出售的项目不是卖家所描述的。零售商面对使用偷来的信用卡购物或注册新用户帐户的 用户的问题。欺诈检测包括在线活动的持续监控,自动触发内部报警。数据挖掘利用统 计分析和机器学习技术的”异常检测”,即检测一个数据序列的异常模式。检测卖方欺诈 需要挖掘卖方的档案数据、项目类别、上市价格和拍卖活动。通过结合所有这些数据, 1 可以实时快速检测。 商业智能。每个公司都需要了解其业务操作,库存和销售模式。库存智能要求我们 使用数据挖掘处理物品并将它们映射到正确的产品类别。这包括文本挖掘,自然语言理 解和机器学习技术。成功的库存分类还可以帮助我们提供更好的搜索体验,给用户最相 关的产品[1]。 我们看到数 据挖掘及其在电子商务网站的巨大潜力以及日益增长的需要。一个电子 商务企业的成功是由它提供给其用户的信息来决定,这些都是与数据的理解密切相关。 2.5、立题背景 所需的全部营养物质,是很好的药食同源食品。自然界 中含有丰富的多糖,来源种类多种多样,多糖也是构成生命活动的基本物质之 一。”多糖是生命科学家研究的热点,具有复杂的、多种多样的生物活性,已从 天然产物中分离出 300 多种糖类化合物”[1]。 我国的玉米产量居全球第二位,种植面积广泛,全国各地皆适宜种植玉米。 蛋白质、氨基酸、维生素,矿物质元素,芦丁、玉米素、肌醇等[2]构成了玉米 花粉的营养物质,这些是生命有机体所必须的营养物质,也使得玉米花粉表现 出多种生物活性。鉴于玉米花粉的营养性、功能性、经济性特点,已进行相关 玉米花粉的研究和产品开发,同时也为开发玉米花粉防辐射保健食品提供了一 定前景。 市场上的多糖产品有香菇多糖、黄芪多糖、人参多糖等[3],而玉米花粉多 糖产品在市场却非常少见,主要原因是玉米花粉多糖的研究比较浅显和单一, 己取得的研究成果还没有应用到多糖的实际工业化生产中,这就成为限制玉米 花粉多糖大规模工业化生产的技术瓶颈[4]。 玉米花粉多糖(PPM)的报道主要有免疫活性、抗菌、抗肿瘤等领域,而 关于玉米花粉多糖辐射防护功能研究方面的报道甚少[5]。因此,本课题以此为 切入点,开展玉米花粉多糖辐射防护作用方面的研究。 2.6、RGD 肽合成的研究背景 RGD 肽的合成目前主要有液相合成,固相合成,化学法-酶法 合成三种。由于重组 DNA 法不适于小肽的表达,因此没有见到用 重组 DNA 法合成 RGD 肽的报道。 液相法合成 RGD 肽的报道较多,邱凯等[81]用 DCC/HOBt 液相 法逐步接肽, 用酸脱去中间体的 Boc 保护基,氢气还原脱去所有的 保护基得 RGD 三肽。宋明媚等[82]采用二环己基碳二亚胺法(DCC) 合成了二肽Gly-Asp(OBzl)2,然后利用混合酸酐法得到全保护RGD 三肽:Boc-Arg(NO2)-Gly-Asp(OBzl)2三肽,最后在 Pd/C 的催化加氢 下,将保护基一起脱掉而得到 RGD 三肽的粗品。具体研究了合成 二肽及三肽的主要影响因素及其优化条件。在优化条件下,获得 三肽的结晶干品,总得率为 57.2%。刘丽艳等[83]使用 Boc-氨基酸 经 N, N′-二环己基碳二亚氨,在 N-甲基吗啡啉存在下接肽,得到 带 保 护 基 的 精 氨 酰 - 甘 氨 酰 - 天 冬 氨 酸 (RGD) 三 肽 , 用 CF3COOH2CF3SO3H 脱保护,得到 RGD 肽,总产率 71%。刘洪英 等[84]以 L-精氨酸、L-甘氨酸、L-天门氨酸为原料,采用二环己基 碳二亚胺(DCC)法合成了 Arg-Gly-Asp(RGD)。Z-Arg(NO2)-OH 经 偶 联 剂 活 化 与 H-Gly-OMe HCl 缩 合 , 水 解 后 得 到 Z-Arg(NO2)-Gly-OH,产物与 H-Asp(OBzl)-OBzl TosOH 偶联得到 全保护多肽,经 Pd-C/H2还原为 Arg-Gly-Asp。刘丽艳等用固相法 合成了 RGD 三肽[85]。 Jin-Eon So 等[86]用酶法合成了 Bz-Arg-Gly-Asp(-OMe)-OH。首 先用胰蛋白酶合成了 Bz-Arg-Gly-OEt,然后用木瓜凝乳蛋白酶将 吉林大学硕士研究生毕业论文 16 H-Asp(-OMe)2 连 接 上 得 到 Bz-Arg-Gly-Asp(-OMe)-OH 。 Bz-Arg-Gly-OEt 的收率是 80%,Bz-Arg-Gly-Asp(-OMe)-OH 的收率 是 70%。本实验室侯瑞珍等利用化学法与酶法结合合成了 RGD 三 肽[87]。宋明媚等[88]用化学法-酶法相结合的方法合成了 RGD 三肽 (Z-Arg-Gly-Asp (oBzl) 2)。他们采用化学法和酶法相结合的合成策 略,合成具有高生物活性肽 RGD。先采用 DCC 合成 GD 二肽 (HCl Gly-Asp (oBzl) 2),然后利用胰蛋白酶(trypsin)催化合成 RGD 三肽(Z-Arg-Gly-Asp (oBzl) 2)。实验结果表明,其中 GD 二肽在反 应 10h ,两底物 G 与 D 的摩尔比为 1.5?1 时,得率为 77.7%, RGD 三肽在微水的 1,4-丁二醇反应体系中得率为 41.9%。 本实验室黄宜兵等用酶法化学法结合合成了 RGDS 四肽的前 体化合物[89]。赵明等[90]用 Boc 保护氨端,侧链用适宜的保护基保 护的 L-氨基酸,用液相法逐步连接 3 种含 RGD 四肽(RGDS、 RGDV、RGDF),收率都超过 80%。 液相法合成 RGD 肽的特点是可以大量制备,且合成方法较成 熟。但是由于反应中使用的多为被保护的氨基酸,反应后需要进 行脱保护,且反应中要经过活化阶段,使得液相法合成 RGD 时所 需步骤较多,操作较繁杂,影响了产率和产物的纯度。另外,由 于被保护的氨基酸、偶联试剂、脱保护试剂、脱保护催化剂的使 用,大大增加了合成的成本。固相法合成 RGD 肽的特点是,方法 成熟,操作可以规范化,产物纯化容易,产物纯度高。而且如果 能用固相合成仪会大大的简化合成工作。但是,在固 相合成 RGD 中使用的方法仍然是用保护的氨基酸经过活化后进行偶联。仍然 存在成本高的问题,而且固相合成 RGD 由于其方法的特点不适于 大量的制备,只在制备少量的 RGD 时才适用。酶法合成 RGD 的 特点是利用酶对底物的选择性可以避免副反应的发生,在反应中 也不用担心氨基酸发生消旋。而且由于酶的高度的选择性,底物 氨基酸的侧链几乎不用保护就可以进行反应,这样既简化了反应 的步骤又降低了成本。但是由于对酶法合成RGD的研究起步较晚, 目前只能通过化学法-酶法相结合的方法来进行 RGD 的合成。 吉林大学硕士研究生毕业论文 17 2.7、合成背景 1-戊基-3-(1-萘甲酰基)吲哚是一种大麻类物质,大麻类物是大麻素的系列衍 生物,它们都含有大麻活性基团,具有相似的药用价值,主要有神经麻醉的功效, 是重要的经典神经类药物大麻素的活性成分。大麻类物质对免疫细胞的调节作 用,是近年来神经免疫学领域的研究热点之一。大麻类物质及其受体能够作用于 免疫细胞表面的抑制性 G 蛋白偶联受体 CB1[90]和 CB2[91],来调节机体免疫细胞 的功能。 天然的大麻素及其合成类似物在各种急性、慢性、炎症、疼痛和各级神经痛 模型中都具有明显的镇痛作用[92]。这类物质在一些慢性疼痛、难治性疼痛方面 的镇痛效果和依赖性都比吗啡类药物要好,这类物质还有影响学习记忆功能[93], 具有治疗无食欲、艾滋病、青光眼[94]等功能。由于大麻素普遍的生理、药理作 用及潜在的临床效用, 使关于大麻素及其受体的研究逐渐成为热点。人体与其它 生物体之间存在着巨大的差别,天然产物结构经化学生物方法修饰、改造和优化 后,使其毒性降低,活性和生物利用度提高,在应用中更加安全有效[95]。 3、研究意义 3.1、研究意义 亚硝酸盐在肉制品加工中作为腌制剂的主要成分被广泛使用,由于其毒性和 生成的亚硝胺有强烈致癌性,多年来,为了减少亚硝酸盐的危害,人们一直试图 找到理想有效的减少或不使用亚硝酸盐的方法。用一组分别起亚硝酸盐各种作用 的物质来取代亚硝酸盐是目前来看最好的方法,可如此一来,腌肉的色泽就成为 一个关键问题[48]。 9 在亚硝酸盐的替代方法研究中,以血红蛋白为原料生产腌制色素是充分利用 畜禽血资源和降低肉制品中亚硝酸盐残留量的有效途径。但国内外现有的亚硝基 血红蛋白类色素的稳定性、分散性等加工性质尚不理想,在肉制品生产中应用方 面缺乏深入的研究,因此到目前为止还未能实际地应用于肉制品加工中。因此, 本论文的工作具有重要的实际应用意义和学术价值。 1.1.4.1 降低肉制品中亚硝酸盐的残留量,提高安全性 近年来,中国肉类工业快速增长,国内肉类生产总量已居世界第一位,成为 世界产肉大国,同时亦是世界最大的肉类消费国[49,50]。根据国家统计局统计,2004 年上半年,我国肉类总产量达到 3234 万吨,其中猪肉 2284 万吨,同比增长 4.4%, 牛羊肉 400 万吨, 同比增长 8%,成为世界肉类生产发展最快的国家。 肉类产量的迅速增加,促进了肉类加工业的发展,使肉制品的产量和品种的 数量不断增加。为满足消费者对肉制品色泽的喜好、改善产品质构,肉类腌制的 品种和应用范围不断扩大,并随着西式肉制品加工设备和技术的引进,腌制肉类 所占的比率将进一步提高[51]。 目前,肉制品的消费,尤其是少年儿童的消费急剧增加,肉制品中亚硝酸钠 残留所带来的危害同样增加,食品安全性受到的关注程度空前高涨。因此,研究 确实有效地降低肉制品中亚硝酸钠残留量的方法,将对肉制品加工业的发展起重 要作用。 1.1.4.2 有效利用畜禽血液资源 畜禽血液是屠宰畜禽时所能收集到的血液,一般指猪、牛、羊、鸡、鹅血, 是肉类生产的副产物。畜禽血液含量依动物种类而异,牛血约为活体重的 8%,猪 血约为活体重的 5%,屠宰动物后所能收集到的血液约占总量的 80%。谈到开发利 用,则要针对具有一定规模的屠宰场在特定的条件下收集到具有一定量的符合卫 生要求的血液为基础。以畜禽血液为原料生产肉类发色剂替代亚硝酸盐的发色作 用,可降低肉制品中亚硝酸钠的残留量,减少亚硝酸钠摄入对人体的危害,并在 提高肉制品营养价值的同时,有效地利用畜禽血液资源,降低对环境的污染[52,53]。 世界每年可利用的畜禽血液总量约达 1400 万吨。中国的生猪产量接近世界总量的 1/2,提高猪血的利用率迫在眉睫[54]。 很久以来我国对血液的认识与利用是脱节的,有足够的认识,但没有充分的 利用。一方面给予血液很高的 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 ,肯定血液的可利用价值,而另一方面,由于 受诸多因素的限制,对畜禽血液的利用很不完善,致使大量宝贵的血液资 源白白 浪费,而且造成环境污染。据环保部门统计,每千克畜禽血的污染负荷 BOD5 为 150g,去除 1kg BOD5 负荷需花费人民币 0.4 元,防治全国畜禽血排放所造成的环 境污染,需消耗人民币约 1 亿元[55]。因此,畜禽血资源的开发利用,应该得到足 10 够的重视。 20 世纪 70 年代以前畜禽血的利用量很少,主要加工成血豆腐、血肠作为食用, 另有极少部分用作饲用血粉,绝大部分血液被当作废弃物放掉。70 年代末期和 80 年代初期,国家开始重视血液的综合利用,将其作为重点课题进行攻关,相继开 发研究出一些血液的产品。近几年来血液的利用取得很大进展,相继出现了许多 重大科研成果,尤其是作为畜禽饲料、营养补剂、血红素、血卟淋衍生物、超氧 化物歧化酶(SOD)、氨基酸营养液等项目,达到了国际先进水平,使血液利用的经 济效益和社会效益大幅度提高[56]。 血液中富含蛋白质和微量元素,以及适量矿物质、维生素、激素、酶和其它 一些生物活性物质。采用离心技术可将血液分离成血浆和细胞两个部分:血浆约 占总量的 65%,含 8%的蛋白质;剩余的约 35%的细胞成分主要是红细胞浓缩物, 它含有 36%的蛋白质,主要是血红蛋白。血液的营养特性首先体现在蛋白质含量 上,全血含有 17%~21%的蛋白质,干燥血粉的蛋白质含量达 80%以上,是全乳 粉的 3 倍;其次,表现在氨基酸组成上,除了异亮氨酸和含硫氨基酸外,其余的 必需氨基酸的化学分都接近或超过 100 分。此外,血红素铁也是血液的另一种营 养素,对于改善缺铁性贫血效果明显。因此,开发利用畜禽血液,尤其是利用血 红蛋白制备腌制色素应用在肉制品加工中,是充分利用血液资源的有效途经。 3.2、立题背景与研究意义 历史,我们的祖先从原始时代的”茹毛饮血, 生吞活嚼”到火的发现和利用,知道了兽肉用火烧烤滋味香美,这是火烹加工的 起源。随着陶器的发明,可以将肉用水蒸煮,为水烹的开端[1]。由于食盐的发现, 人们学会了对食品的烹调加工,认识到食盐不仅能调味,还能消毒抑菌,成为食 品腌制技术的启蒙。早在三千多年前,就已经开始加工肉干,以后有肉脯灌肠等 制品出现。到了距今一千四百多年前,北魏末期的贾思勰所著《齐民要术》一书, 总结了前人经验,搜集了大量肉制品加工和烹调技术的资料,记录了烧烤、灌制、 糟卤、酱汁等各类制作方法。相传腊肉始于唐朝,驰名中外的火腿始于宋朝。到 了明、清时代,各地具有特色的肉制品如广东烤乳猪、苏州酱汁肉等均名扬全国[2]。 清乾隆年间,袁枚所著的《随园食单》一书中,有关肉制品的记载就有五十多种。 一直到现在,随着科学技术的不断发展,肉制品加工无论是质量、品种,还是规 模,都有了前所未有的提高[3]。 随着肉类行业的发展和壮大,围绕肉类食品加工的必备条件,如食品加工机 械、包装机械、包装材料、食品添加剂等也得到了快速发展,特别是从肉类加工、 流通,到销售冷链的形成为肉类食品行业的发展提供了良好的平台[4]。肉类食品生 产企业加工条件的提高,社会扶助条件的改善,为肉类食品产品质量的提高创造 了有利的环境。近年来在肉类食品行业涌现出一些知名的品牌,在这些名牌产品 的带动下,肉类食品的产品质量有了明显提高[5]。 3.3、课题研究的意义 环巴胺,是一种新型抗癌药物,环巴胺和环巴胺的衍生物当前正被用于不同 癌症的处理药剂的研究。例如,基底细胞癌,成神经管细胞癌,横纹肌肉瘤,肺癌, 胰腺癌,乳房癌,成胶质细胞瘤,也被作为多发性骨髓瘤的处理剂。环巴胺未来在 医学癌症领域有很好的发展前景,现在国外已经开始规模化生产环巴胺,但是 环巴胺要成为一种治疗癌症的新药,造福广大癌症患者,在各个方面还需要进 行多方面的研究。 (1)提取纯化方面 通过合成及植物提取的研究,现有的环巴胺主要靠植物提取,其提取率较 低,纯化困难,应进一步探索其提取、纯化优化方案。 (2)药理研究方面 目前国外在环巴胺的药理研究方面,主要的基础是少量的动物实验,缺少 临床研究和更深一步的分子生物学研究。在药效评价、毒理毒性方面也缺少系 统、完善的评估体系。 (3)合成制备方面 在 20 世纪中期,Kutney 等人就深入研究了环巴胺的全合成,但环巴胺全 合成的反应条件苛刻、成本高昂、而且步骤繁琐,不可能进行工业化生产,因 此,该方法基本已经被淘汰。需要开发与环巴胺具有相同的结合位点但化学结 构不同的类似物合成环巴胺。 本课题旨在选取合适的藜芦材料,进而优化提取纯化方案,并从提取的介 芬胺中应制备环巴胺达到提高环巴胺收率、高效利用藜芦、降低成本的目的。 3.4、中药有效成分的提取及意义 1.3.1 中药的有效成分1.3.1 中药的有效成分 中草药是我国的国宝,其历史源远流长,中药的研究发展有赖于对中草药化 学成分的认识(包括定性认识和定量认识)。我国中草药资源丰富,共约有 12000 种(尽管药典和部颁标准只收载中药材种类约 500 种)。截至目前为止,我国先 后对 400 余种中药材做了深入研究(定性研究),筛选出 800 余种生物活性成分, 利用中药材治病是我国独有的方法,并且在治疗方面具有的特效、安全等优点[59], 因此,人们利用各种提取方法,从药材中提取有效成分。 3.5、中草药有效成分提取的意义 (1) 减低原植物毒性,并提高疗效:寻找有效部位以及有效成分,能够去除 植物中无效而有毒的成分,从而减轻毒性,提高疗效。 (2) 改进剂型,控制生产质量重要有效成分的含量受产地、采集季节及加工 方法的影响而有所变化,临床疗效往往不同,工业生产时质量较难稳定。分离有 效成分进行生产,可以有效地控制工业生产质量,以保证临床运用的效果。有些 10 情况下经济上并不合算,当其他混合物成分并不影响药效时,一般可用简单方法 处理得到的有效部位来生产,但是分离有效成分并阐明其结构仍然可以帮助我们 控制生产质量[60]。 (3) 扩大中草药的资源:根据有效成分的化学性质和鉴别方法,可以用来检 查其他中草药是否也含有此成分,如果含有就扩大了这一有效成分的资源。 (4) 进行化学合成或结构改造:寻找有效成分并弄清其化学结构就可以使我 们通过人工合成方法生产。中草药有效成分的 化学结构可以作为 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 新的合成药 的重要借鉴之一,改造其化学结构往往可以得到更为理想的合成药物。 (5) 探索中草药治病的原理,如果分出有效成分就可以研究化学结构与疗效 和毒性的关系,结果就明确可靠。 3.6、海带多糖分离提取研究的目的和意义 海带多糖的药理作用研究表明:海带多糖具有降血糖、降血脂、降血压、 抗凝血、抗肿瘤、抗病毒等多种生理活性,可以调节人体免疫力,抵抗多种疾 病,因此,进行海带多糖的研究具有重要意义。 多糖是存在于生物体内的一类具有生物活性的天然大分子有机物,是生物 体内不可或缺的重要组成成分,是维持生命不可缺少的结构材料。由于在不同 海域中海带生活环境不同,其体内所蕴藏的多糖活性成分亦有所差别,提取工 艺条件较之其他海域中的海带也有所不同。现有研究主要集中于市售海带,福 建海域海带,浙江海域海带,大连海域海带等,而威海东部海域海带的研究未 见报道。 三面环海的地理优势,使威海海域的海带不仅养殖面积大,而且海带产量 高,质量好。但是由于传统产业的产品附加值低,产品多为未加工或经简单加 工后的海带产品。故本课题以海带多糖提取为研究对象,以期为海带产品的深 加工及海带资源的高效利用开辟新途径。 3.7、合成麝香的意义 天然麝香来源少,不易获得,每公斤麝香需要 60 头雄性麝鹿的香 囊,而目前 全世界天然麝香的年产量约为 350kg(含量 70%)。随着生态平衡失调,天然麝香的 资源日趋匮乏[50]。由于生态环境的恶化及过量捕杀,我国野生麝资源量急剧缩减, 现有数量已不到 20 世纪中叶时的 1/10。为此,国家在 20 世纪 80 年代就把我国境 内的麝列为国家一级保护动物,严禁进行任何形式的猎捕。人们曾试图通过人工 饲养麝鹿采用活体取香来获得麝香,由于雄性麝鹿的性格暴躁,香囊又是它们的 必备之物,雄麝往往在取香之后死亡[51]。多年的研究结果表明,人工饲养活体取 香亦收不到理想的效果。随着麝香的需求量日益增长,天然麝香远不能满足工业 的需求,资源严重短缺,价格十分昂贵,在应用上受到很大限制[52]。因此发展合 成麝香是必然的发展趋势。 3.8、香豆素糖苷的合成意义 在植物体内,香豆素类化合物常常以游离状态或与糖结合成苷的形式存在, 大多存在于植物的花、叶、茎和果中,通常以幼嫩的叶芽中含量较高。香豆素糖 苷化合物具有多种生理活性,如抗菌、抗肿瘤、抗病毒等生理活性。因此,我们 设计合成了 2 种香豆素,并且将其糖苷化,希望能通过对合成方法的研究,找出 较好的合成香豆素糖苷的方法。其中,4-甲基-7 羟基香豆素是合成香料,医药, 农药等的重要中间体,并且是一种利胆药物。并且,研究者们发现 4-甲基-7-羟基 香豆素由于其很好的荧光效果,可以在酶催化过程中作为荧光指示剂[71]。其中, 4-甲基-7-乙酰氧基香豆素-β-D-吡喃半乳糖苷更是在生物体酶催 化过程中起到了很 好的指示剂效果。因此,我们希望通过合成其他几种类似化合物从中找到更好或 有类似效果的香豆素糖苷化合物。 3.9、氮芥化合物的合成意义 氮芥类化合物分子都由两部分组成,即烷基化部分和载体部分。烷基化部分 是抗肿瘤活性的功能基,载体部分的改变可以改善该类药物在体内的吸收、分布 等药代动力学性质,氮芥类药物的作用机制是通过在体内形成高度活泼的亚胺离 子或碳正离子,成为亲电性的强烷化剂,进而与生物大分子(如DNA、RNA或某 些重要的酶类)中的富电子基团(如羟基、氨基、羧基、磷酸基等)发生共价结合, 使其丧失活性或使DNA分子发生断裂[74],从而达到抗癌目的。烷化历程可通过 SN1或SN2进行。无论该机制通过SN1或SN2,其反应速度都与氮原子的碱性有关。 碱性越强,越易形成亚胺离子或碳正离子,活性越高,但毒性也较大;碱性降低, 毒性减小,活性也会降低,但治疗指数有可能增[75,76],减小氮芥分子中氮原子 的电子云密度,减小其碱性,是降低氮芥类药物毒性的方法之一。 4、研究目的 4.1、课题研究目的与意义 随着现代生物化学技术的进步,新药研究面临越来越激烈的竞争与挑战,越 来越多的研究者将新药研究的重点转移到传统中药和天然药物活性成分的开发 和利用,运用先进的化学分离纯化技术,以天然 中草药为原药粗品,取其精华以 获得有效成分,鉴定其化学结构,最终以有效入药。传统中药的有效成分是其发 挥药效的基础物质,也是深入研究中药现在化的关键所在。胆汁酸的研究一直是 化学和医药科学领域中的一个热点课题,目前研究重点已从初期的分离纯化与化 学结构鉴定转向人工半合成及胆汁酸衍生物的研究。 鉴于猪去氧胆酸、鹅去氧胆酸和熊去氧胆酸有着较广泛的用途及日益看好的 国际国内市场,其制取方法就显得尤为重要,如何能够廉价高效地得到这几种胆 汁酸一直是相关工作人员研究的重点。由于我国对猪胆汁酸的综合利用来源已 久,且我国猪胆资源丰富,这几种单一的胆汁酸一般都是以天然提取的方式得到, 随着人们对天然甾体化合物的研究,也有更多的学者在研究用化学合成方法及微 生物法来制备这几种胆汁酸。但从实际利用及操作成本上考虑,由于猪胆汁本身 廉价易得,且来源广泛,猪胆汁酸是猪胆汁的主要成分,约占猪胆汁总量的 50%~70%,主要由猪去氧胆酸、鹅去氧胆酸和猪胆酸组成,其中猪去氧胆酸约 占40%,鹅去氧胆酸约占25%,因此直接采用分离提取方法比用化学合成法制取 具有更强的可操作性,只是关键在于如何提高提取的效率,减少有毒有害物质的 使用,进一步降低成本,减少生产企业对环境的污染,符合绿色化学的标准。因 此,利用猪胆汁提取猪去氧胆酸与鹅去氧胆酸既可使猪胆汁原料充分利用,提高 猪胆汁的利用率,又可以增加经济效益,因而研究从猪胆汁中提取猪去氧胆酸与 鹅去氧胆酸具有重要意义。 中药熊胆是珍贵中药材,目前我国采取人工养殖,活熊提取熊去氧胆酸,但 这个方法周期长、步骤多、收率低,不能满足日益增长 的市场需求,并且中药熊 胆为活熊引流取胆制得,来源十分有限,而且有违于动物保护。人们一直在努力 寻求除天然熊胆获取熊去氧胆酸之外的替代方法,现有合成熊去氧胆酸的路线多 以牛羊胆酸为起始原料,但该路线使用的原料试剂昂贵,且有反应步骤多、分离 纯化困难、收率低等问题。而我国猪胆汁廉价易得,并且来源十分广泛,所以以 猪去氧胆酸为起始原料人工合成熊去氧胆酸的有着重要的意义。 然而,由于熊去氧胆酸的一些不良反应,在一定程度上限制了其在医药领域 的广泛应用。熊去氧胆酸与其他胆酸相比有着低细胞毒性,药效也优于其他胆酸, 6 武汉轻工大学硕士学位论文 主要原因是熊去氧胆酸分子中3、7两个位置的羟基为亲水基团,且7位羟基为β 构型,因此在对熊去氧胆酸的结构修饰过程中,一般保留母环甾核上的羟基,仅 对其侧链羧基进行修饰,通常方法是将多肽、杂环胺、氨基酸、核苷类似物以及 醇类等连接到熊去氧胆酸的侧链羧基上[21,23],以期望得到高效低毒的药物。在肝 脏内熊去氧胆酸和甘氨酸结合,形成甘氨熊去氧胆酸(GUDCA),由于甘氨熊 去氧胆酸在体内也具有很好的药理活性,故本文以熊去氧胆酸为先导化合物,先 将熊去氧胆酸与甘氨酸相连,得到甘氨熊去氧胆酸,然后对甘氨熊去氧胆酸上的 的羧基用醇类和胺类化合物进行修饰,得到酯类和酰胺类两个系列的目标化合 物。修饰的最终目的是期望能通过改变熊去氧胆酸的分子结构而改变其生理活 性,该研究为熊去氧胆酸衍生物的药理活性研究开发打下一定的物质基础。 本课题总体设计思路如下: 甘 猪去氧胆酸熊氨酯类衍生物 猪去熊 胆氧去 粉鹅去氧胆酸胆氧 酸胆酰胺类衍生 物 酸 图2.1 课题总体设计思路 4.2、本课题研究的目的意义及主要内容 1.6.1 本课题研究的目的意义1.6.1 本课题研究的目的意义 近年来,灰树花多糖(grifolan)由于其所具有的广泛的药理功能而备受人们重视。随 着人们对灰树花中生理活性成分的分离纯化及药理检验,发现灰树花多糖具有显著的抗 肿瘤、抗 HIV(艾滋病病毒)、改善免疫系统功能、调节血糖、血脂及胆固醇水平、降 血压等作用,对防治癌细胞的生成和转移、艾滋病、高血压、肥胖症、糖尿病以及免疫 系统功能的紊乱都有明显的效果,且无毒副作用。 灰树花多糖是一大类以 β-葡聚糖(主要包括 β-1,3-葡聚糖和 β-1,6-葡聚糖,还有少 量的 β-1,4-葡聚糖)为主的真菌 β-葡聚糖,它是在灰树花 β-葡聚糖合成酶的催化作用下 合成的灰树花 β-葡聚糖。灰树花 β-葡聚糖合成酶的含量和活性直接影响灰树花多糖的合 成及产量。目前,已有大量的研究通过灰树花优良菌种的选育和灰树花发酵条件的优化 来提高灰树花多糖的产量,但是国内外还未见有关于灰树花 β-葡聚糖合成酶方面的研究 报道。 本课题以灰树花菌株 Gf-3 为材料,通过液态深层发酵,从其发酵菌丝体中提取纯 化得到灰树花 β-葡聚糖合成酶,并研究其酶学性质,可以为进一步研究灰树花 β-葡聚糖 合成酶的结构和功能奠定基础,也可以为深入研究灰树花多糖合成机制、提高灰树花多 糖生产效率提供依据,亦可为新型抗真菌药 β-葡聚糖合成酶抑制剂的研究奠定基础。 11 河南工业大学硕士学位论文 4.3、本实验的研究目的 由于上市药品的大量使用,球虫已产生了严重的抗药性,过去的 10 年里没有新的抗球虫药问 世成为鸡球虫病防治的桎梏[61]。因此,为了解决现有的药物品种类型较少,品种老化,球虫抗药 性越来越严重的问题,有必要开发新的抗球虫药。 常山酮为中药常山中提取的常山碱的衍生物,是一种广谱高效杀虫药,3 mg/kg常山酮即可杀 死肉鸡主要的6种艾美尔球虫,且杀虫作用不可逆,停药后无复发,是最有效的抗球虫产品之一。 常山酮化学结构独特,与现有的其他抗球虫药无交叉抗药性。常山酮毒性小,安全性较好。用药 后鸡的肌肉、脂肪和内脏均无药物残留,而且毒性小,安全范围大[62]。 常山酮的拥有强大的杀虫作用和巨大的临床药用价值,因此很多化学工作者都致力于该化合 物的合成[63]。已有不少关于实验室合成方法的报道,但目前还很少有适合应用于工业化生产的路 线。常山酮的氢溴酸盐的商品名为速丹,目前由德国赫司特赛拉尼斯公司公司生产经营[64]。目前, 国内市场上销售的常山酮制剂主要为进口,国内没有常山酮的生产厂家[65][66]。因此,研究开发其 合成工艺,具有重要意义。 ? 24 4.4、海带多糖分离提取研究的目的和意义 海带多糖的药理作用研究表明:海带多糖具有降血糖、降血脂、降血压、 抗凝血、抗肿瘤、抗病毒等多种生理活性,可以调节人体免疫力,抵抗多种疾 病,因此,进行海带多糖的研究具有重要意义。 多糖是 存在于生物体内的一类具有生物活性的天然大分子有机物,是生物 体内不可或缺的重要组成成分,是维持生命不可缺少的结构材料。由于在不同 海域中海带生活环境不同,其体内所蕴藏的多糖活性成分亦有所差别,提取工 艺条件较之其他海域中的海带也有所不同。现有研究主要集中于市售海带,福 建海域海带,浙江海域海带,大连海域海带等,而威海东部海域海带的研究未 见报道。 三面环海的地理优势,使威海海域的海带不仅养殖面积大,而且海带产量 高,质量好。但是由于传统产业的产品附加值低,产品多为未加工或经简单加 工后的海带产品。故本课题以海带多糖提取为研究对象,以期为海带产品的深 加工及海带资源的高效利用开辟新途径。 4.5、研究目的 本研究室在前期研究中[39]从纺织厂废水中分离得到一株产过氧化氢酶菌株,命名为 芽孢杆菌 Bacillus subtilis WSHDZ-01。Bacillus subtilis WSHDZ-01 产过氧化氢酶的合适 种子培养基:糖度为 6?P 的天然麦芽汁,pH 7.5;发酵培养基:每升含葡萄糖 10 g, NaNO3 5 g , MgSO4 7H2O 0.5 g,Na2HPO4 9.52 g,KH2PO4 0.907 g ,FeSO4 7H2O 0.025 g,pH 7.5。通过前述研究发现,要实现过氧化氢酶的工业化生产,并在棉纺织工业上得 到真正的应用,还存在很多问题,本论文的研究目的为: (1) 确定一种合适的方法有效的提取胞内过氧化氢酶; (2) 通过纯化,并进一步研究过氧化氢酶的分子学性质、酶学性质等; (3) 由于从粗酶性质看反应的适宜温度较高,但酶在 55~60?下稳定性很差, 因此寻 求合适的稳定剂以提高该酶的使用稳定性也是研究中的一个主要目的。 4.6、不同反应时间对合成目的产物的影响 相同反应溶剂、相同摩尔反应配比、加入 4-[(4-氨基-3-氯苯酚)氧基]-6,7-二甲 氧基喹啉后,相同反应温度,在不同反应时间条件下,所得目的产物 tivozanib 的 影响不同,从表 6.4 中可以看出,反应时间为 5 h 时,所得目的产物 tivozanib 的收 率达到最高值,时间再延长,反应的收率没有太大影响,但增加反应的成本,因 此最佳反应时间为 5 h。 4.7、合成目的 腺嘌呤核苷及其类似物作为核苷中的一部分,也具有十分重要的生理作用 。 一方面,核苷特别是腺嘌呤核苷对心脏功能有多方面的作用。目前,美国已经批 准腺苷作为治疗阵发性室上性心动过速的一线药物。同时,腺苷也广泛应用于心 动过速、冠心病、病态窦房结综合症等疾病的鉴别诊断。近年来,国内外的大量 研究还证实,腺苷还能触发和介导缺血再灌注损伤,减少心脏介入过程中无复流 现象,起到心肌保护作用。腺苷被摄入体内后,在血液及组织间液中通过细胞吸 收及降解作用很快被代谢,其半衰期仅为1~7s。[37] 腺苷的降解可在腺苷酸酶作 用下磷酸化合成。AMD,或在腺苷脱氨酶的作用下脱氨基生成次黄苷及次黄嘌呤。 [38] 核苷通过与细胞膜上的特异性腺苷受体 结合而发挥其重要的生理效应。目前 在心肌细胞及内皮细胞共发现有四种腺苷受体:A1、A2A、A2B、及 A3,每种受 体在心肌再灌注损伤方面均有其独特的病理生理作用。[39] 另一方面,腺苷还可以作为医药中间体进一步合成一系列类似物,并被广泛 用作治疗疾病,如双脱氧腺鸟苷,[40] 6-硫代嘌呤腺苷及8-氯腺苷[41]等,研究表明 它们在体内至少有两方面的作用:或者作为代谢拮抗物,直接抑制核苷酸生物合 成有关的酶类;或者通过掺加到核酸分子中去,形成异常的 DNA, 从而影响核 酸的功能并导致突变。[42]2′-脱氧核苷类似物由于能够与 DNA 结合,使DNA失 去模板功能,从而抑制其复制及转录,某些重要的抗癌药和抗病毒药即属于这一 类抑制剂。[43] 因为4′-硫代核苷(呋喃环上的氧原子被硫原子取代)有着特殊的活性,例如抗 病毒和抗肿瘤活性,所以合成或改进合成方法有着很重要的意义。虽然 2-(6-Amino-purin-9-yl)-5-hydroxymethyl-tetrahydro-thiophene-3,4-diol 已经在 2006 年合成过 (scheme 9)[,44][45] 但由于采用的起始物质D-gulonic-γ-lactone价钱较贵, 不适合大量合成,故本文使用 D-Ribose 为起始物质改进合成路线,以期得到更 有效的合成方法。 22 Scheme 9 O O HOOHOH HO S OO BzO O S OO BzO N NN N Cl Cl S OO BzO N N N N Cl Cl ref. 12a+ Reagents: (a) 2,6-dichloropurine, TMSOTf, Et3N, CH3CN-ClCH2CH2Cl, rt to 80? 23 第二章 实验部分 4.8、选题目的及拟采用的合成路线 本论文研究的目的在于找到一条经济、污染小、安全性高和操作 简单的工艺 路线,能够适用于莫西沙星关键中间体的工业化生产。通过查阅国内外相关的文 献,对原有路线的进行比较研究,对一些步骤进行了改进,同时也采取了一些新 的合成方法,通过考察了影响收率的各个影响因素,最后确定了反应的最佳工艺 条件。 通过对比各种合成工艺,同时参考相关文献,本文拟采用合成路线见图 1-16: 11 浙江工业大学 2012 届硕士学位论文 图 1-16 拟采用合成路线 以吡啶-2, 3-二甲酸为原料,经脱水、酰胺化、加氢还原、手性拆分、羰基 还原和脱苄基得到目标产物。本文通过考察各步反应的工艺条件对于收率的影 响,确定了各步反应的最佳工艺条件。 (1)国内外已报道多种由吡啶-2, 3-二甲酸合成 N-苄基-吡啶-2, 3-二甲酰亚 胺的方法。Petersen 等[27]采用吡啶-2, 3-二甲酸在 Ac2O 中脱水后用乙醚处理得 到喹啉酸酐,再直接和苄胺在 180?搅拌反应 30min,之后在 Ac2O 脱水得到 N- 苄基-吡啶-2, 3-二甲酰亚胺,收率 62.7%。刘明亮,魏永刚等[11]报道,吡啶-2, 3- 二甲酸脱水后蒸除溶媒,蒸干除尽残余的 Ac2O 后不经分离纯化,直接和等当量 的苄胺在二恶烷中于室温搅拌 1.5~2h,蒸除溶媒后在 Ac2O 中环合,制得 N-苄 基-吡啶-2, 3-二甲酰亚胺,收率 91.8%。而 Arul 等[17]则是采用甲苯代替二恶烷 做溶媒制备目标产物,收率 80.0%。徐丹丹,蒋忠良等[28]报道,吡啶-2, 3-二甲 酸与苄胺在二甲苯中经分水器脱水直接制备得到 N-苄基-吡啶-2, 3-二甲酰亚胺, 收率 75.1%。 本文采用 N-苄基-吡啶-2, 3-二甲酰亚胺的合成方法:以吡啶-2, 3-二甲酸为原 料,在 Ac2O 中脱水,反应完成后蒸除溶媒,残余物在甲苯中与苄胺反应,减压 浓缩后,在 Ac2O 中环合, “一锅法”制备 N-苄基-吡啶-2, 3-二甲酰亚胺,考察了 影响反应的多个因素,确定了最佳反应条件,收率高于相关文献报道。 (2)Takemura 等[29]将 N-苄基-吡啶-2, 3-二甲酰亚胺溶于乙二醇单甲醚,在 12 浙江工业大学 2012 届硕士学位论文 约 440kPa 下,先后以 Ru/C 和 Pd/C 为催化剂,分别氢化 22h 和 7h 得到 8-苄基-7, 9-二氧代-2, 8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷。而 Dreisbach 等[30]改用 THF 为溶剂,在 85?,8MPa 下以单一的 Pd/C 为催化剂,氢化 5h 得 8-苄基-7, 9-二氧代-2, 8-二氮 杂双环[4.3.0]壬烷。Kim 等[20]则是以甲醇做溶剂,在 55-60?,4.0-4.5MPa 下,催 化氢化 7h,得 8-苄基-7, 9-二氧代-2, 8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷。 本文采用的 8-苄基-7, 9-二氧代-2, 8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的合成方法:以 N-苄基-吡啶-2, 3-二甲酰亚胺为原料,用 Pd/C 催化剂,催化加氢还原,合成 8- 苄基-7, 9-二氧代-2, 8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷,考察了影响反应的多个因素,确定 了最佳工艺条件,并优选了加氢溶剂。 (3)(S, S)-2, 8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷是一个手性化合物,目前它的制备工 艺中都用到了化学拆分。通过化学拆分,得到高光学纯度的莫西沙星侧链,是莫 西沙星侧链合成工艺中的关键步骤。文献报道最多的是用 L-(+)-酒石酸在 DMF 中拆分 8-苄基-2, 8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的方法,也有文献报道了 2, 8-二氮杂双 环[4.3.0]壬烷的拆分方法[30][31],对于 8-苄基-7, 9-二氧代-2, 8-二氮杂双环[4.3.0] 壬烷的拆分报道较少[17]。 本文通过对 8-苄基-7, 9-二氧代-2, 8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷进行手性拆分制 备(1S, 6R)-8-苄基-7, 9-二氧代-2, 8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷,具体方法:选用酒石 酸及 其衍生物为手性拆分剂,常用醇类溶剂为拆分试剂,比较拆分效果,确定了 拆分工艺,拆分效果优于文献报道。 (4)合成(S, S)-8-苄基-2, 8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷的反应,是一个羰基还原 的过程,众多文献选用 LiAlH4作为还原剂,取得很好的效果,但由于 LiAlH4在 工业应用中有很大的安全隐患,逐步被安全性更高的还原剂红铝取代,本文比较 了氢化铝锂,红铝(Vtride),NaBH4/BF3 Et2O 三种还原剂,选用 NaBH4/BF3 Et2O 为还原剂,还原效果虽然略低于另外两种还原剂,但大大节省了成本,体现了极 好的经济性。 (5)使用 Pd 催化脱除 N 上的苄基保护基是最常用的方法。本文采用 Pd/C 为催化剂,催化氢解,制备(S, S)-2, 8-二氮杂双环[4.3.0]壬烷,并考察了影响反 应的多个影响因素,确定了最佳工艺条件。 13 浙江工业大学 2012 届硕士学位论文 5、国内外研究现状 5.1、国内研究现状 我国在 InSAR 技术研究上虽起步较晚,但发展较快。利用 DInSAR 进行地 震研究的有 1997 年西藏玛尼地震和 1998 年张北地震,新疆伽师地震等,都取得 了较好的成果。DInSAR 技术已经成为地震及采空区等形变分析研究的中一个不 可缺少的工具。目前 InSAR 的主要研究机构有中国科学院、中国测绘科学研究 院、武汉大学、河海大学、中国国土资源航空物探遥感中心等,已经开展的地面 沉降监测试验区域主要有长江三角洲的上海、苏州、无锡,华北平 原的北京、天 津,以及汾渭断陷盆地的太原、西安等。其中,中国测绘科学研究院近年来在上 述技术的基础上提出了多主影像相干目标小基线 InSAR 技术,通过多主影像策 略在雷达数据较少的情况下(10 景左右)就可实现高精度地面沉降反演,该技术无 需进行辐射校正,通过地物的相干性高低选择合适的点目标,监测结果更加可靠。 利用该技术,中国测绘科学研究院先后成功开展了太原、苏州、京津高铁沿线等 多个沉降监测应用项目,经多地实地验证,监测精度达到 3-5 毫米/年。李德仁 3 成都理工大学硕士学位论文 等对天津市的ERSO1和ERSO2相隔1天的重复轨道的SAR数据进行差分处理, 在此基础上对天津市的地面沉降情况进行监测,由此技术所得到的结果与传统的 水准测量得到的地面沉降等值线相一致[2]。杨武年等将 3S 技术与多时相的 TM、 SPOT、ERS-SAR 以及 RADARSAT 等图像相结合,针对三峡工程周边的地质灾 害进行了快速有效的监测,由此研究分析了这些灾害对于三峡工程以及周边环境 的影响[3],为该地区治理地质灾害提供了依据,并且为该地区地质灾害的预防奠 定了基础。李德仁等[2]利用 ERSO1 和 ERSO2 相隔 1 天的重复轨道 SAR 数据,经 过差分处理对天津市地面沉降进行研究,得到的结果与水准测量求得的地面沉降 等值线具有明显的一致性和相似性。杨武年等[3]采用 3S 技术和多时相 TM、SPOT、 ERS-SAR 和 RADARSAT 等图像集成新技术来快速有效地监测、研究和评估地 质灾害对三峡工程以及周边环境的影响,为地质灾害的预防和治理提供科学依据, 取得了较好效果。目前,中国测绘科学研究院正与四川测绘与地理信 息局合作, 开展基于 InSAR 数据的龙门山断裂带及沿线区域的地表形变沉降监测项目。 传统的 DInSAR 技术通常要求形变前后地表仍然保持较高的相干性,然而对 于长时间地表形变而言,由于 SAR 干涉像对的时间和空间基线距较大,导致影 像时间、空间失相干严重,利用传统 DInSAR 技术难以反演准确的形变信息。 为了克服传统 DInSAR 技术的这些限制,自上世纪 90 年代末,一些新的 InSAR 处理技术被提出。这些技术的共同特点是:基于时间序列 SAR(或干涉图) 进行处理,处理的对象不是整幅影像的全部像元,而是其中具有稳定散射特性从 而能在较长时间间隔内保持高相干的像元子集(简称 点目标 )。这些技术总体包 括永久散射体干涉测量技术(Permanent Scatterer SAR Interferometry,或 PSI)、小 基线集技术(Small baseline subset interferometry,或 SBAS-InSAR)等。 PSI 技术的核心思想既是基于对同一地区的多幅雷达图像数据的幅度信息进 行统计分析,利用其中不受时间空间基线去相关和不受大气效应影响的永久散射 体的插值进行曲面拟合,以此计算以下三个数值:一是计算出数字高程模型的误 差;二是计算出视线方向上的目标物体的偏移值;三室大气效应的线性贡献值。 通过以上计算过程来估算并消除大气效应对相位信息的影响,提高变形监测的精 度[7-8]。在 PSI 技术中需要注意一点就是,所需 SAR 影像的数量一般要求不少于 20 幅雷达图像。PSI 技术的基本原理是利用多景(一般要求大于 25 景)同一地区 的 SAR 影像,通过统计分析所有影像的幅度信息,查找不受时间、空间基线去相关 和大气效应影响的永久散射体。利用这些永久散射体的插值拟 合曲面,计算出 DEM 误差、视线方向目标物体的偏移值和大气效应线性贡献值,达到估计并去除 大气效应相位贡献值、提高变形监测精度的目的[7-8]。 4 第一章 绪 论 5.2、国内外番茄红素研究现状 1.2.1 番茄红素的生产方法1.2.1 番茄红素的生产方法 目前,番茄红素的生产方法主要分为以下三类:植物提取法,化学合成法和微生物 发酵法。 1.2.1.1 植物提取法 上文中提到,番茄红素在自然界中的分布十分广泛,尤其是在番茄(8.8~42.0 ug/g)、 西瓜(23.0~72.0ug/g)、番石榴(54.0ug/g)、葡萄柚 (33.6ug/g)等果蔬中含量较高。 所以通过从植物中提取可以获得产量较多且纯度较高的番茄红素,国内许多厂家利用番 茄皮提取番茄红素已实现大规模工业化生产,这种方法简单易行,是一种较为普遍的生 产方法。 1.2.1.2 化学合成法 罗氏公司和巴斯夫等公司是目前利用化学方法合成番茄红素比较成功的典范。罗氏 公司采用合成方法生产番茄红素,于1997年10月完成了工艺开发并在欧洲提出专利申 请。该工艺是由三苯基氯化磷和辛三烯二醛在2一丙醇中进行烯化反应,制得番茄红素, 收率达到了65%。罗氏公司已经在瑞士的一个生产基地用这种合成工艺批量生产了番茄 红素,并用其自主开发的微胶囊技术、微胶囊化工艺生产不同的制品。德国巴斯夫公司 也投入大量力量进行研究开发,并于1997年8月完成了合成工艺开发,并在欧洲提出专 利申请。该工艺是由三苯基甲磺化磷与辛三烯二醛反应制得番茄红素[31]。 1.2.1.3 微生物发酵法 利用微 生物发酵生产番茄红素也是实现工业规模化生产的一种重要手段。迄今为 止,可生产番茄红素的微生物有革兰氏阴性菌(Erwinina uredovora)和 (Erwinia herbicola)、毛曲霉属(如三孢布拉霉菌 Blakeslea trispora,Phycomyces,Choanephora)、 酵母菌(如黏红酵母 Rhodotorula glutinis以及基因工程菌)。 有些含番茄红素较高的红色细菌,还未能工业化生产;而利用霉菌 Blakeslea trispora 可生产番茄红素,但要避免最后一步环化反应。Minra Y 等人利用产蛋白假丝酵母的重 组菌培养生产番茄红素,他们将欧氏杆菌中控制番茄红素合成的基因转入产蛋白假丝酵 母,得到 758μg/g 干重的番茄红素和 407μg/g 干重的八氢番茄红素[32]。 利用酵母菌属生产番茄红素,由于其生化代谢途径中经过环化酶的修饰,而形成其 10 5.3、国内外研究现状 1.2.1 国外研究现状1.2.1 国外研究现状 对于合成孔径雷达干涉测量技术的研究最早开始于 20 世纪 50 年代,它的信 息源是由合成孔径雷达(SAR)所获得的影像数据导出的相位信息,该技术就利 用所提取出的这些信息来提取地球表面的三维信息。合成孔径雷达差分干涉技术 (Differential Interferometric SyntheticAperture Radar)是 InSAR 技术的一个扩展 技术,简称为 DInSAR,它对两幅以上的干涉图或者一幅干涉图加上一幅数字高 程模型运用二次差分干涉技术,消除地表形状对该相位信息的影响,从而提取该 影像中的地表物体具体的形变信息。InSAR 技术弥补了现有的变形监测方法的缺 陷,所以其应 用也相应的越来越广泛,国外的许多学者在此领域也相继有了较多 的研究。Grabriel 等于 1989 年利用 SAR 数据的 Seasat L 波段对美国加州东南部 的地表形变进行了监测,这次研究第一次论证了 D-InSAR 技术在厘米级的地表 形变监测中的应用。Massonmet 等人于 1993 年在 ERS-1 SAR 数据的基础上提取 了 1992 年的 Landers 地震中 M=7.2 的同震形变场,并且通过 D-InSAR 技术所得 到的结果与其他方法得到的测量结果和弹性形变模型一致,这次研究在国际地震 界中取得了巨大的反响。合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry , InSAR)技术研究始于 20 世纪 50 年代,是将合成孔径雷达(SAR) 2 第一章 绪 论 影像复数据导出的相位信息作为信息源提取地表三维信息的一项技术。合成孔径 雷 达 差 分 干 涉 测 量 技 术 ( Differential Synthetic Aperture Radar Interferometry,D-InSAR)以 InSAR 技术为基础,对两幅以上的干涉图或对一幅 干涉图加一幅地面数字高程模型(DEM)进行处理,通过有效地去除地形对相 位的影响,从而获得地表的形变信息。1989 年 Grabriel 等利用 Seasat L 波段 SAR 数据测量美国加州东南部的地表形变,首次论证了 D-InSAR 技术可用于监测厘 米级的地表形变。1993 年,Massonmet 等利用 ERS-1 SAR 数据获取了 1992 年的 Landers 地震(M=7.2)的同震形变场,并将 D-InSAR 的测量结果与其它的测量 数据及弹性形变模型进行比较,结果相当吻合,引起了国际地震界的震惊。1995 年,他们又对 Etna 火山进行了形变探测,取得了很好的效果。D-InSAR 技术作 为一项革命性的全新方法,大大拓展了 人类监测大范围地表形变的能力。此后, D-InSAR 技术在地表形变场探测方面的研究在世界各国普遍地开展起来。在针对 于 D-InSAR 研究的早期,其研究重点主要在于探索研究对于地震和火山运动等 所引起的比较明显的地球形变,随着时间的推移,该技术的发展日益成熟,针对 于该技术的研究也日益深入,其侧重点渐渐的朝着监测分析地面沉降和山体滑坡 所引起的细微的地表形变的方向发展。早期主要是对地震、火山运动等比较明显 的形变进行探测研究,随着技术的不断成熟和研究的不断深入,研究重点逐渐转 移至地面沉降、山体滑坡等引起的微小的地表形变的监测。 传统的 DInSAR 技术通常要求形变前后地表仍然保持较高的相干性,然而对 于长时间地表形变而言,由于 SAR 干涉像对的时间和空间基线距较大,导致影 像时间、空间失相干严重,利用传统 DInSAR 技术难以反演准确的形变信息。 5.4、花色苷的提取研究现状 目前在花色苷的提取的方法主要有:溶剂浸提法、微波辅助萃取法、超声波辅助提 取法、酶解提取法、超临界萃取法、超高压辅助提取法[J.M. Luque-Rodrluez,2006; Brigita Lapornik,2005 邬元娟等,2008;李晓银,2006;王萍等,2008;彭雪萍等,2008;万水昌,2008;魏安池,2005]。 1.2.3.1 溶剂浸提法 国内关于葡萄色素提取方面报道最多的是溶剂提取法,如马海燕等[马海燕,2005]分别用 1%盐酸甲醇、5%盐酸甲醇、5%盐酸乙醇、60%丙酮水溶液法、醋酸甲醇水溶液、pH为 1.0的酸水溶液等溶剂对葡萄皮的花色素进行了提取方面的研究。薛海燕等 [薛海燕,2005]也用 盐酸-乙醇溶液开展了提取葡萄皮中花色素的研究。 1.2.3.2 微波辅助萃取法 微波萃取则是利用微波能来提高萃取效率的一种较新技术。微波是一种频率300~ 300 000 MHz的电磁波。在微波场中吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃 取体系中的某些组分被选择性加热,从而使得被萃取物质从基体或体系中分离,进入到 介电常数较小、微波吸收能力相对较弱的萃取剂中[邬元娟等,2008]。由于传统提取过程中能量 累积和渗透过程以无规则的方式发生,萃取的选择性较差,只能通过改变溶剂性质或延 长溶剂萃取时间来获得,同时又受限于溶解能力和扩散系数,效果不够理想;微波因其 5 能对萃取体系中不同组分进行选择加热,因而能使目标组分直接从基体分离萃取。微波 萃取受溶剂亲和力的限制较小,可供选择的溶剂较多。另外,微波加热则利用分子极化 或离子导电效应直接对物质进行加热,避免了传统加热过程因热传导、热辐射造成的热 量损失,加热效率高、升温快速均匀,缩短了萃取时间。具有设备简单、适用范围广、 重现性好、萃取效率高、萃取时间短、能耗低、污染轻等特点。 过去微波辅助提取技术主要存在于提取多糖等物质中。随着技术的发展,已经有学 者展开用微波辅助提取植物中花色苷的研究。唐克华、于华忠等[唐克华等,2002]应用微波萃取 法提取天仙果红色素,结果表明微波处理对天仙果红色素有弱的助提作用。蔡金星、刘 秀凤等[蔡金星等,2003]研究了用微波-超声波联用法提取草莓色素,结果表明微波和超声波处 理通过打断色素与组织细胞的结合,在很大程度上提高草莓色素的提取率。李巧玲[李巧玲, 2003]对微波萃 取柚皮色素进行了研究,结果表明微波辅助浸取可以使固液浸取过程得到 明显强化,采用微波技术仅需4min便可使整个浸取过程达到平衡,其OD值为0.632,而 传统方法则需要120min左右才能达到平衡OD值0.570。但是微波处理过度也会引起色素 的破坏。 1.2.3.3 超声波辅助萃取 超声波是指频率为20千赫~50兆赫的电磁波,它是一种机械波,需要通过能量载体 (介质)来传播。超声波在工业清洗、干燥、杀菌、雾化及无损检测等方面,是一种广 泛应用的技术。超声波技术近年来在天然产物提取中有了越来越多的应用。特别是在中 草药有效成分提取分离方面,超声波辅助提取技术目前已成为一种较为成熟的手段。利 用超声波产生的强烈振动、高加速度、强烈空化效应、热效应、搅拌作用等,可以加速 药物有效成分进入溶剂,提高提取效率、缩短提取时间、节约溶剂、避免了高温对提取 成分的破坏。目前,超声波提取技术主要是在提取黄酮类、皂苷类、生物碱类、萜类、 挥发油、有机酸类以及多糖类物质中应用较多。超声波辅助提取技术在一些色素类物质 如番茄红色素和叶绿素的提取研究中有一些报道。左爱仁[左爱仁,2003]研究了超声波提取番 茄红素的工艺条件,结果显示用超声波法提取番茄红素与超临界萃取法提取番茄红素相 比,提取时间缩短,提取率提高。岳辉吉,朱杰[岳辉吉,2006]也用超声波辅助提取叶绿素并 且和单纯浸泡法作了比较,结果表明超声波辅助提取可以提高植物中叶绿素的提取效 率。近来已经有研究将超声波辅助提取技术应用于花色苷等水溶性色素的提取中。阎宁 环等[阎宁环,2007]用超声波辅助提取黑莓中的花色苷,取得了良好的效 果。但超声波辅助提 取法目前由于设备上的原因,在大型生产上的应用较少。 1.2.3.4 超临界流体萃取法 超临界萃取技术(Supercritical Fluid Extraction, SFE)是上世纪 70 代末 80 年代初发 展起来的一项新型的分离方法。超临界流体是指处于超过物质本身的临界温度和临界压 力状态的流体。超临界流体萃取技术是一种以超临界状态下的流体作为溶剂,利用该状 态下流体所具有的高渗透能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程[徐兆瑜,2006, 高彦祥,2206]。在 6 各种超临界流体溶剂中,CO2以其安全无毒、廉价易得、不可燃等优势而占主导地位。 特别是超临界 CO2 流体的萃取温度稍高于常温,有利于对温度敏感物质的萃取。并且 整个萃取过程是处于无氧环境中,使产品中的易氧化成分得以保存。通过改变萃取温度、 压力和夹带剂,就可以选择性地提取所需物质,兼有精馏和萃取两种作用。超临界流体 萃取技术在出现以来发展,先后应用于医药、香料、化妆品、保健食品等行业。20 世 纪 80 年代中期,超临界 CO2萃取技术逐步应用于中药有效成分的提取分离及分析,近 来已经有学者开始了将其运用到天然食用色素的提取与纯化方面的研究报道。但目前超 临界 CO2 萃取技术对色素类物质的萃取,主要萃取一些脂溶性色素如辣椒红色素、枸 杞色素、玉米黄色素、番茄红素、类胡萝卜素等物质[李大婧,2005; 曹敏惠,2006; 李守君,2005,陈效忠等,2005] 提取花色苷类等水溶性的色素的报道很少。李雄辉,季清荣[李雄辉.2003]采用乙醇溶液多级 浸取、固液分离、微孔膜过滤、真空薄膜浓缩,再由超临界 CO2 萃取分离、真空冷冻 干燥得到亲水性的栀子黄色素,产品提取率、纯 度、色价较传统工艺有明显提高。王振 宇等[王振宇,2005]用 CO2超临界萃取-超声波联用法进行了大花葵花色苷提取方面的研究。 1.2.3.5 酶解法 酶是一种生物催化剂,具有高效性、专一性等特点。在天然食用色素提取生产中, 由于天然色素一般在高温、强酸、强碱发生变化或分解,而酶催化反应条件温和,一般 在较低温度、接近中性的条件下就能进行,所以酶解法非常适合于天然食用色素的提取 与精制[王萍,2008]。目前为止已经有了用酶解法辅助提取花色苷的报道。向道丽[向道丽,2005] 用纤维素酶水解法提取越桔果渣花色苷,并将酶解法与传统乙醇浸提法进行比较,结果 表明在一定条件下用酶解法提取的花色苷色价比用传统乙醇法提取的花色苷色价高30 %。王振宇[王振宇,2004]等研究利用酶解法提取大花葵花苷,通过纤维素酶水解使纤维素的 长链发生断裂、细胞壁破坏,从而使吸附在纤维素及细胞壁上的花色苷得以释放。葡萄 皮纤维素和果胶含量较高,花色苷存在于细胞内或吸附在由纤维素组成的细胞壁上,选 用合适的酶可以较温和地将植物组织分解,加速有效成分的释放,从而提高提取率。虽 然利用酶法提取有上述优点,但也有不足,因为酶解时也可能将花色苷的糖苷键破坏, 并且容易生成其他未知的杂质,为后来的纯化造成一定的麻烦。 1.2.3.6 超高压辅助提取法 超高压技术是近年来引起广泛关注的”高新技术”之一[彭雪萍等,2008; 陈瑞战等,2007]。超高压 技术最初应用于食品保鲜、品质改良、安全控制、乳化和成型等方面,并由此推动了相 关生物技术的基础研究。随着超高压技术应用范围的逐渐扩展和技术发展的日趋成熟, 已经有学者将超高压技术 应用于中药等天然产物的提取中。与传统的煎煮、回流等提取 方法相比,超高压技术辅助提取技术具有时间短、能耗低、溶剂消耗少、杂质成分溶出 少、收率高、环保等优点。另外,超高压技术是常温提取,很大程度上避免了因热效应 而引起的有效成分损失及生理活性降低,可以更好地保持天然色、香、味和营养成分。 但目前为止,由于超高压设备比较昂贵等原因,还未见将超高压技术应用到花色苷提取 7 当中的研究报道。 5.5、PPP 提取的研究现状 目前,国内外有关PPP提取工艺的研究和报道很少,且大多不成熟。陈改荣等(1997) 采用盐沉析法从马铃薯渣中提取果胶,得率为23%[52],果胶纯度为65.15%。张应桂等 (1998)以硫酸铝沉析法从马铃薯渣中提取果胶,得率为23%[53],果胶纯度为64.66%。郑 燕玉(2004)等用微波法提取PPP,平均得率为25%[54],果胶纯度为60.09%。以上报道均 没有对所提取果胶的纯度做进一步研究。Abousteit和Kempf(1974)采用60?以下常压提 取10 h,得到较纯的果胶[22]。Michel Huchette等在用热水预处理过的薯渣中加入葡萄糖 酶去除糖分增加果胶浓度[23]。T.Turquois等(1999)在不同条件下提取果胶,并对其凝胶性 能进行了研究,结论是碱法提取的PPP的凝胶性能比较好[19]。 5.6、AE-活性酯的合成研究现状 目前国内外见诸文献报道的AE-活性酯合成工艺主要有两种方法: 三苯基磷法 合成AE-活性酯的主要原料是无水氨噻肟酸、二苯并噻唑硫醚(DM),根据机理, 12 头孢菌素类抗生素中间体 AE-活性酯的合成与密度泛函理论研究 反应属于氧化—还原硫酯化缩合反应,反应的关键是寻找合适的缩合剂(脱水剂)、溶 剂和催化剂。传统的合成工艺是选用三苯基磷为缩合剂,二氯甲烷为溶剂,0 ?C下进行 缩合,产品经乙酸乙酯洗涤,再用四氢呋喃和二氯甲烷混合溶剂精制,收率60%左右[44, 45],反应式如图1-5所示。 图1-5 AE-活性酯合成反应式 Figure1-5 The synthesis of AE-active ester 针对此法,有人对其做过研究改进,周鸿娟[46]等人以二氯甲烷和甲苯的复合溶剂 替代单一溶剂二氯甲烷,室温反应,产品经复合溶剂洗涤,收率85%,有较大提高。周 梅[47]详细考察了此反应中溶剂对收率和产品质量的影响,认为反应溶剂对本反应影响 比较大,并经过对比实验选定一种极性与二氯甲烷相似的溶剂B与二氯甲烷复配,产品 和溶剂收率都较原二氯甲烷体系有明显提高(约3-5个百分点)。分析可能原因是一定量 二氯甲烷的存在使氨噻肟酸等原料的溶解度增大,合成反应比较安全,同时溶剂B的存 在又降低了产品的溶解度使收率增高,并且两种溶剂沸点相差较大便于分别回收。 另有专利报道,苏为科等人[48]针对采用传统三苯基磷合成法会产生大量副产物三 苯基氧磷和2 -苯并噻唑硫醇(M),却没有合适的回收方法,仅作为废渣焚烧,生产成 本高昂,且不利于环保的不足状况,发明了一种新的合成工艺可从反应废液中回收三 苯基磷和DM,并可以实现循环利用,合成路线图如图1-6所示。其创新 之处是在合成 AE-活性酯的反应残液中加入适量双三氯甲基碳酸醋(三光气),在合适条件下,三光 气可将残留液中三苯基氧磷还原为二氯三苯基磷,二氯三苯基磷不稳定可继续与2-苯并 13 头孢菌素类抗生素中间体 AE-活性酯的合成与密度泛函理论研究 噻唑硫醇(M)反应,使M缩合成DM而自身脱掉氯原子生成三苯基磷,这样就实现了 原料的有效回收利用,提高了反应收率降低了生产成本。但是该工艺尚不成熟,可重 复性差,反应条件有待进一步优化。 图1-6 三苯基磷回收法合成路线 Figure1-6 The synthetic route of triphenyl phosphine (TPP) recovery process 亚磷酸三乙酯法 AE-活性酯生产步骤少,工艺简单,但由于所用三苯基磷价格比较昂贵,相比于产 品价格的不断下跌,利润空间缩小,同时其后处理比较困难,所以寻找三苯基磷合适 替代物,以提高收率是当前 AE-活性酯合成工艺研究的重点[43]。在韩国一些企业中, 利用价格较低的原料代替三苯基磷的新工艺已经工业化。 李爱军[49]等选用廉价的亚磷酸三乙酯代替价格昂贵的三苯基磷,与氨噻肟酸、二 苯并噻唑硫醚(DM)在合适溶剂、催化剂体系中反应2-3 h后过滤、精制。所得产品收率 高(>80%)、纯度好(?99%,HPLC)、质量能够满足生产需要,大幅度降低了活性 酯的生产成本。反应式如图1-7所示: 14 头孢菌素类抗生素中间体 AE-活性酯的合成与密度泛函理论研究 图1-7 亚磷酸三乙酯法合成路线 Figure1-7 The synthetic route of triethyl phosphite synthesis process 选用不同的溶媒体系也对该法收率有比较明显的影响,黄守诚[50]等人选用二氯甲 烷做溶剂,李爱军[49]等人选用非质子极性溶剂乙腈代替 二氯甲烷,得到较好的效果。 产品直接从乙腈中结晶出来,起到了结晶精制的作用,而不必再重结晶精制,简化了 操作。 5.7、依利色林的合成研究现状 依利色林分子式为:C19H21FN2O2,CAS登记号:130579-75-8,化学 名: (E)-1-(2-氟苯)-3-(4-羟-苯)-2-丙烯酮-O-[(Z)-2-(二甲胺基)乙基]肟,英文化学名: trans-1-(2-fluorophenyl)-3-(4-hydroxyphenyl)-2-propenone O-[(Z)-2-(dimethylamino) -ethyl]oxime。 用作药物的形式是依利色林富马酸盐(2:1)分子式为:C42H46F2N4O8,CAS 登记号为 130580-02-8,化学名:(E)-1-(2-氟苯)-3-(4-羟-苯)-2-丙烯酮-O-[(Z)-2-(二 甲胺基)乙基]肟富马酸盐(2:1),英文化学 名:trans-1-(2-fluorophenyl)-3-(4- -hydroxyphenyl)-2-propenone O-[(Z)-2-(dimethyl-amino)ethyl]oxime hemifumarate。 依利色林及其富马酸盐的结构如下图1-4所示。 第一章 文献综述 10 N F OH NHO H3C H3C COO OOC N HOF O NH CH3 CH3 依利色林富马酸盐(2:1) H3CNON CH3 F OH 依利色林 图 1-4 依利色林及其富马酸盐的结构式 Fig 1-4 Structure formula of Eplivanserin and its hemifumarate 关于依利色林的合成,目前只是在赛诺菲-安万特公司的专利[40]上有 报道, 其描述的合成路线如图1-5。 对于中间体(E)-1-(2-氟苯)-3-(4-羟-苯)-2-丙烯酮合成,该专利提供了两种方 法,一是用邻氟苯乙酮与 对甲氧基苯甲醛在2mol/L乙醇氯化氢溶液中,5?下搅 拌反应6天,然后利用三溴化硼在二氯甲烷中脱去甲基,经两步反应得到产物, 收 率为62.3%。二是用邻氟苯乙酮与对羟基苯甲醛在2mol/L乙醇氯化氢溶液中,5 ?下反应9天,收率为68.9%。这两种方法主要缺点是反应时间过长,而且收率也 较低,有待进一步研究。对于中间体O-[2-(二甲胺基)-乙基]-羟胺二盐酸盐的合成, 文献中并未介绍。 对于合成产物的分离,文献采用的是与富马酸成盐结晶析出的方法,收率以 依利色林混合物计仅13%左右,此收率太低,依利色林损失量较大。也有待进一 步研究。 第一章 文献综述 11 O F OCH3 CH3 O F + OCH3 H O HCl, EtOH BBr3,CH2Cl2 O F OH CH3 O F + OH H O HCl, EtOH H3CNON CH3 F OH N F OH O N CH3 CH3 H2N O (CH2)2 N CH3 2HClCH3 HCl, EtOH, reflux 图 1-5 依利色林的合成路线 Fig 1-5 Synthetical route of Eplivanserin 5.8、聚脒的合成研究现状 1997年F.B?HME等人[40]报道了4,4’-二亚胺基联苯甲烷(DAPM)与不同的原酸 酯在酸催化下缩合制备主链中含有脒基团 (-NH-CR=N-)的聚合物。所得聚脒用NMR、 DSC、TGA、WAXS等仪器分析手段作了检测。指出聚脒的性质受到脒基团上的取代基 R的强烈影响,聚脒(R=H)的许多特性是由脒基团决定的。所有的聚脒在370?以下都 具有良好的稳定性,除去聚甲脒外,在一般溶剂中都具有良好的溶解性。在他们所申请 的专利中描述了一种新型的具有五圆环脒结构的聚脒的合成,他们用的原料是N-乙烯基 甲酰胺和丙烯腈。产物中主要含有如下图1-5结构。 17 6、研究方法、思路 6.1、研究内容和方法 金丝桃素提取主要采用溶剂加热回流提取法、超声提取法、超临界流体萃取等,所用溶剂多 为乙醇或甲醇[30]。 由于金丝桃素的特殊理化性质使得传统方法所得产品纯度和收率过低,成为其深入研究的桎 梏。金丝桃素在光和热的作用下易分解,也容易氧化变质,常规的实验室加热回流的提取方法均 未有很好效果。本课题组采用美国应用分离公司(Applied Separations Inc.)的Spe-ed SFE-2/4型号的 超临界萃取装置进行贯叶连翘中金丝桃素的提取,金丝桃素提取率很低,且该提取工艺实际应用 价值不高。超声波辅助提取法具有方便、快速、简单、安全等优点,不需加热,适应于长时间反 应易氧化,加热易分解物质。本实验系统研究应用超声波技术提取金丝桃素,该方法在国内外文 献中报道尚属少见[31]。 中心组合实验设计,即星点设计(central composite design,CCD),集数学和统计学方法于 一体,采用多因素五水平的实验设计,是在二水平析因设计的基础上加上极值点和中心点构成的, ? 4 这样可使自变量和因变量的关系扩展到曲面[32]。另外,它采用非线性数学模型拟合,具有简便、 实验精度高的优点。响应面优化法(response surfacemethodology,RSM)是一种有效的优化复杂 过程的统计学方法[33, 34]。 其主要优点是减少了的实验次数,特别是实验具有多种参数而各参数间又具有交互作用的, 因此相对于其他方法节省了人力和时间。目前,RSM法广泛应用于多糖[35]、花青素[36]、维 生素E[37]、 酚类化合物[38]以及蛋白质的提取[39]。 本实验以金丝桃素提取率为考察指标,就该指标的提取影响因素做了系统性研究。通过单因 素考察,选取了 5 个因素做部分析因试验,通过该试验确定影响较大的 3 个因素采用响应面法进 行了优化,金丝桃素提取率远高于金丝桃素提取的其他工艺的报道,为金丝桃素的工业化放大生 产提供了一定的理论依据。 但由于金丝桃素的特殊理化性质使得所得产品纯度和收率过低,其制药工艺的研究发展比较 缓慢。很多富集方法被运用来提高金丝桃素的含量,文献报道的有硅胶柱层析、聚酰胺、 SephadexLH-20、SephadexLH-60、高速逆流色谱[40]等,均获得了很好的效果,但由于这些方法本 身的局限性使其很难用于工业生产。 大孔吸附树脂具有理化稳定性高,吸附选择性强,富集效果好,解吸条件温和,再生简单, 使用周期长等优点[41],另外它可以简化提取工艺、减少有机溶媒的耗用、提高分离效率、提高有 效成分纯度,近十多年来广泛用于药用物质的分离提取内外较多文献报道了应用大孔吸附树脂对 金丝桃素进行富集的应用研究[42],而未见大孔吸附树脂富集工艺系统性研究的报道。 本文选取 18 种大孔吸附树脂,通过比较其对金丝桃素的吸附、解析率及动力学特性,从中筛 选出合适的树脂,并对其静态吸附进行了系统研究分析。为大规模树脂动态分离金丝桃素的工业 化放大生产提供了一定的基础依据。 6.2、湿菌体提取条件的研究方法 3.4.2.1 皂化条件的研究 黏红酵母发酵后,菌体中番茄红素被大约 15%~20%的脂肪酸甘油酯及各种游离脂肪 酸等不溶性物质束缚,对番茄红素后提取及晶体纯度等方面均具有一定的影响[71]。皂化 反应可以将细胞中的蛋白质及脂肪酸与二甘油酯、三甘油酯和脂肪酸酯分开,形成水溶 性皂化产物,使胞内番茄红素得以充分的释放出来。这对番茄红素粗制品的进一步分离 纯化有很大的帮助。但是番茄红素的稳定性较差,皂化的同时也会破坏番茄红素,降低 番茄红素的回收率。 因此皂化时碱溶液的条件非常重要,本章作者参考有关文献以及资料对皂化实验进 行设计,其中包括:皂化液的选择,皂化时间的选择,皂化温度的选择,皂化液浓度的 选择。 3.4.2.2 皂化条件的优化 对皂化液浓度、皂化时间、皂化温度对色素提取的影响进行正交试验,确定最优组 合。 3.4.2.3 破壁方法的选择 红酵母的细胞壁比较坚硬, 而番茄红素为胞内色素,破壁之后才能提高色素的提取 率。对黏红酵母细胞的破壁方法有:热酸法、研磨法、酶消化法、酶超声波破碎法,由 于酶法成本高且过程复杂,不利于后期分离纯化研究,所以本文仅考虑热酸法和研磨法, 具体操作如下: (1)热酸法:取湿菌体 1g,皂化后装于 10mL 离心管中,加入 3mol/L 的 HCl 5mL 34 6.3、干菌体提取条件的研究方法 3.4.3.1 干燥条件的研究 发酵得到的菌体,经 4000r/min 下离心 10min,得沉淀水洗 2 次,利用鼓风干燥、 喷雾干燥、冷冻干燥分别对菌体进行干燥实验,比较干燥效果,确定最佳条件。 3.4.3.2 破壁方法的选择 发酵得到的菌体,经 4000r/min 下离心 10min,得沉淀水洗 2 次,经过干燥后,利 用热酸法、研磨法(方法同湿菌体破壁方法)分别进行破壁实验,比较两种破壁效果, 确定最佳破壁方法。 3.4.3.3 提取条件的研究 称取一定量干燥并破壁后的菌体,对影响提取的各主要因素进行单因素实验,其中 包括:搅拌、提取溶剂、提取温度、提取时间、提取次数、液固比。 3.4.3.4 提取条件的优化 对提取时间、皂化温度、料液比三个影响较大的因素进行正交试验,确定最优组合。 6.4、甘草黄酮的提取方法研究 目前对甘草黄酮类物质的提取主要有以下几种方法: 碱性水或碱性稀醇提 有机溶剂提取法、有机溶剂提取法、微波提取法、超声提取法、超临界萃取法 等。由于黄酮类化合物性质之间差别较大,而每种甘草中所含的其他杂质又不 完全相同,故目前尚无一个通用的提取方法。一般主要是先利用溶剂将黄酮类 化合物浸取出来,再对提取出来的混合物作进一步的分离。 6.5、提取方法研究 以柑桔皮渣为原料,研究柑桔类黄酮的加速溶剂萃取新方法,并与 3 种传统 提取方法(回流提取法,索氏提取法和微波辅助提取法)进行对比,分析讨论几 种提取方法的优劣,为柑桔类黄酮的工业化生产提供理论基础和技术支持。 (1) 方法简介 黄酮提取的传统方法主要是回流提取法和索氏提取。回流提取法是利用有机 物”相似相溶”的原理,应用有机溶剂加热提取,需采用回流加热装置,以免溶 剂挥发损 失。在烧瓶上连接回流冷凝器。溶剂浸过样品,在水浴中加热回流,保 持一定温度几小时后放冷过滤,再在药渣中加溶剂,做第 2、3 次 加热回流 提取,至有用成份基本提取完全为止。索氏提取法是一种借助于索氏提取器的连 续提取法,原理与回流提取相同,但可以弥补回流提取法中需要溶剂量大、操作 较繁琐的不足。微波辅助提取法是在传统的溶剂浸提基础上加以微波作用辅助提 取,具有溶剂耗量少、时间短、提取率高等特点,但由于其成本高且提取量少等 原因,目前微波法仅在实验室研究阶段,尚未应用于工业生产。 本文重点介绍和研究有效成份提取新方法—加速溶剂法萃取法。加速溶剂法 萃取法是采用国际先进的加速溶剂萃取仪进行提取的方法[66]。加速溶剂萃取仪 是一种可从各种固体或半固体样品中萃取有机组分的自动系统。通过提高溶剂温 度的方法加速传统的萃取处理,在萃取池中加压以使萃取过程中萃取池中填充的 溶剂始终处于液体状态,且提高传质速率,从而加快提取过程。加热后,提取物 从样品池中流动到标准的收集瓶中以备分析使用。整个提取过程,进料和滤液收 集皆为自动控制,在密闭环境下进行,减少了因溶剂挥发引起的损耗和环境污染 。 11 柑桔皮渣中黄酮类化合物的提取及其抗炎活性研究 图 2-2 ASE200 加速溶剂萃取机外观图 图 2-3 ASE200 加速溶剂萃取机结构特征图 (2)实验操作及工艺流程 将柑桔皮渣于 50~60?恒温干燥,粉碎,过筛,称取适量柑桔皮渣粉分组装 入提取装置(加速溶剂萃取、回流提取、索氏提取、微波辅助提取)内,加热/ 加压提取(加速溶剂萃取法需编制运行程序),收集提取液,测定其黄酮含量, 计算提取率;然后回收溶剂,将 提取液浓缩蒸干,即得柑桔黄酮粗品,以备精制 和分析用。工艺流程见图 2-4。 12 重庆工商大学硕士学位论文 回收溶剂 排渣 溶剂 柑桔黄酮粗品 滤液 原料 干燥 粉碎 筛分 提取装置 浓缩蒸干 测定含量 图 2-4 柑桔类黄酮的提取工艺流程图 6.6、多糖的提取方法的研究 目前,提取植物多糖常用的方法有水溶醇沉法、超声法[23]、碱提法[24]、酸提法[25]、 微波法[26]、酶解法[27]、超临界流体萃取法[28]、超滤法[29]等。由于原料不同多糖的提 取方法不同,各种提取法各有利弊。超声法提取具有提取时间短,提取率高的特点, 目前最主要的困难是适合于工业生产的设备尚未普及;虽然碱处理能使多糖得率增 加,但易使多糖发生水解,破坏多糖的结构,所以一般只适用于含果胶物质少,黏度 小的原料;微波提取法具有提取率高、适用范围广、选择性强、节省溶剂、没有污染 等优点,但是在操作过程中要求提取时间适当缩减,否则会因为蒸发而减少溶剂的含 量,这样会降低多糖得率;酶法提取多糖具有提高多糖得率并且容易去除杂质等优点, 但是酶作为一种蛋白,受多种因素影响,条件不易控制;微波提取在缩短提取时间的 同时,也加速了其他成分的渗透,因此用此法提取的多糖的纯度要低于水提法。另外, 也有人尝试用双水相逆流色谱萃取法和环流泡沫分离法对多糖进行提取[30,31]。其中水 溶醇沉法因其操作简单、成本低而在科研、生产领域广泛使用。但它耗费的时间长, 主要受提取温度、时间、料液比、提取次数的影响。朱晓宦等[32]通过对马齿 苋粗多糖 的提取实验证明各因素影响多糖提取率的程度依次为温度>时间>提取次数>固液比。 6.7、合成方法研究 合成目标产物时,由于三氯氧磷遇水强烈水解,形成大量的酸雾,所以反应 必须在无水的条件下进行。在反应完成后,减压抽除大部分三氯氧磷后,将反应 物倾倒入冰水中并剧烈搅拌。防止由于水解放热时体系温度过高发生沸腾,使得 混合物溢出烧杯目标产物损失。 合成目标产物的过程中,反应体系温度不能过高,否则三氯氧磷挥发严重, 且生成物树脂化严重,不好提纯。经过多次实验发现,控制油浴温度在 110?左右, 回流反应 6 h,实验结果最为理想。为了防止挥发出来的三氯氧磷污染大气,可在 回流装置上安装碱性物质吸收管,吸收挥发的三氯氧磷气体。 - 43 - 在反应混合物后处理时,要调节混合液的 pH 值至碱性以除去未反应的原料,文献 报道常用 Na2CO3[65]或 NaHCO3[82]来调节,但是使用 Na2CO3、NaHCO3 调节 pH 时 会产生大量的气泡,使得混合物溢出烧杯。在本实验中,使用 NaOH 溶液来调节 溶液的 pH 值,实验过程中无气泡产生减少了目标产物的损失,后处理简单,得到 的目标产物用 DMF 重结晶即可得到纯品。 R COOH POCl3 RO Cl N N N N N N N NH2 NH2 SH SH R Cl O R Cl O N NN N NN N HSHN HN SH Cl R R OHCl OH I - 2HCl N NN N NN N HSNH HN SH O O RR II NNN N NN N III S NHHN S R OHHO R - 2H2ON NN NNN N S N N S RR 图 3.2 目标化合物可能的合成反应 机理 7、相关技术 7.1、微波原理及相关提取挥发油技术 1.2.1 微波辅助提取机理1.2.1 微波辅助提取机理 微波是指波长从 1 ×10 -3 m 至 1 m 之间,频率在 3 ×10 Hz~3 ×109 Hz 的电磁 波,是介于红外线和无线电波之间的波段。当微波在传输过程中遇到不同的介质 时,微波将依据介质性质的不同,产生反射、吸收以及穿透等现象。这主要是由 介质物料本身的介电常数、比热、形态以及含水量等的不同所致,即不同的介质 2 物料在受到微波作用时对微波的敏感性不同。微波的加热原理是通过空间或媒质 以电磁波形式将微波电磁能转变为热能,材料在电磁场中由介质损耗而引起的”体 加热”或”内加热”。当微波在提取中药有效成分时,微波辐射能穿透提取介质,微 波能直接到达植物内部维管束和腺细胞内,导致细胞内的温度突然升高。连续的 高温使其内部压力超过细胞壁膨胀的能力,致使细胞破裂,细胞内的物质自由流 出传递至周围的溶剂中且被溶解[14]。不仅增大了被提取成分在提取溶剂溶解度, 而且微波所产生的电磁场同时加速了被提取成分在溶剂中扩散。微波”内加热”方式 的加热效率优于借助外部热源通过热传导由表及里的常规的热方式,使细胞内传 热和传质方向一致——同为由内向外,具有协同效应,加快了提取速率、缩短了 提取时间[8,15]。 2004年Chemat根据微波辅助提取植物成分的机理[16],结合水蒸气蒸馏的提取 原理,提出了一系列微 波辅助提取挥发油技术[8, 17-19]。此后不断有新的改进型微波 辅助提取挥发油技术[11, 20]的报道。微波辅助提取挥发油技术的最大特点在于微波 的能量利用率高、提取速率快、提取率高。由于微波的提取时间短,降低了挥发 油的热降解、氧化的可能性,所得的挥发油气味芳香。 7.2、特征提取的相关技术 3.2.1 特征提取的基本过程3.2.1 特征提取的基本过程 特征提取的过程主要包括:分词、去除停用词、权重的计算和特征选择。 (1)分词:对文本进行预处理的第一步就是分词。中文文本不同于英文文本,英文 中国石油大学(华东)硕士学位论文 21 文本的词与词之间有空格作为分隔符,而中文文本是以字为单位,字与字、词与词之 间都没有明显的分隔标志。对文本进行分类前,就必须将连续的子序列分割成可以代 表文本内容的离散的词的序列。现有的分词技术有多种,下一节将详细介绍各种分词 技术。 (2)去除停用词:停用词主要是指对分类没有贡献的词,在所有的文章中都会出现 的一些词,如”的”、”啊”、”旁边”等,这一类词会增加特征向量的维度,降低分类 准确率。建立停用词库可以为过滤停用词提供方便,达到减少特征项的数量、降低特 征向量的维度的目的。 (3)权重的计算:判断特征词对文本分类贡献的大小,要看其权重的大小,权重越 大,说明该特征词包含的分类信息越多,对分类贡献越大,反之,越小,应该将其滤 除。权重计算函数有:词频函数、TFIDF 函数、平方根函数、对数函数和布尔函数等 。 (4)特 征的选择:特征的选择要借助评估函数来完成,经评估作用后,每个特征词 将得到一个评估的分值,按照分值的大小排序,选取一定数目的特征词作为文本的特 征。选用什么评估函数及保留多少个特征词都需要针对具体的问题进行具体分析。 7.3、特征提取相关技术 4.4.1 主成分分析(Principle Components Analysis,PCA)4.4.1 主成分分析(Principle Components Analysis,PCA) PCA 的主要思想是坐标系转换,它的基本根据是如果坐标系统是正交的,那 么不同坐标系得到的总方差和总是相同的。 具体来说,PCA 使用一个特殊的、由数据点决定的坐标系,将第一个坐标轴 设置在数据点方差最大的方向上,从而使这个轴向上的方差最大化。第二个坐标 轴与第一个轴正交。在二维空间没有其他选择,它的方向由第一个轴所决定。但 在三维空间,它可以是在第一个轴正交的平面上的任意位置,在更高维的空间上 甚至有更多的选择,虽然始终限制其必须与第一个轴正交。遵循这个规则,选择 沿轴向方向方差达到最大值的方向作为第二个轴向。如此继续选择每个轴,使该 轴向的方差在所剩方差中占的份额是最大的。 表 4.1 展示了个含 10 个数值属性,即相应的数据点是在一个 10 维空间上的 数据集的转换结果,这是我们画不出来的。选择方差最大的方向作为第一个轴的 轴向,第二个轴向选择与之正交且方差次大的方向,依此类推。途中列表按照被 选择的顺序,依次列出了沿每个新轴向上的方差。由于方差的总和是一个常量而 与 坐 标 系 无 关 , 因 此 用 方 差 占 总 和 百 分 比 的 形 式 列 出 。 我 们 称 轴 为 分 量 (component),每个分量要”负担”它在方差中的份额。图 3.2 画出了每个分量 31 所负担的方差对应于分量的序号。可以使用所有的分量作为新属性来进行数据挖 掘,也可以只选择前面几个,即主分量(principal component),而丢弃其余的分 量。在这个例子中,3 个主分量负担了数据集 84%的方差;7 个便负担了 95%以 上。 表 4.1 每个分量的方差 对于数值型的数据集,在进行数据挖掘之前使用主分量分析,作为一种数据 清理及属性生成的形式是很常见的。例如,你也许想要替代数值属性,用主分量 轴或它们的一个子集来负担某个给定比例的方差,譬如说 95%。 图 4.1 方差图 轴 方差 累计值 1 61.2% 61.2% 2 18.0% 79.2% 3 4.7% 83.9% 4 4.0% 87.9% 5 3.2% 91.1% 6 2.9% 94.0% 7 2.0% 96.0% 8 1.7% 97.7% 9 1.4% 99.1% 10 0.9% 100% 0246810 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% 分量序号 方 差 百 分 比 方差 与 轴 的散点图 32 具体计算方法:设基因表达矩阵 X,行对应于不同的基因,列对应于不同的 实验环境。矩阵中的元素 xij 为第 i 个基因在某个实验环境下的表达水平。 为了计算主成分,n 个特征值以及它们对应的特征向量需要从 n×n 的 X 的 协方差矩阵中计算出来。每个特征向量定义了一个主成份。每一个主成分可以视 为这些条件的加权和,这里对应特征向量中的系数为其权重。对于一个给定的基 因,n 个主成分中的每一个可以通过如下公式计算: 1 „ i j n it ij t x x v = = ? (4.1) PCA 容易理解,其表现也良好,但它并非经常有效。一个典型的 PCA 失效 的范例如下图所示。 图中 2 类数据主成分方向平行,在找到第一个坐标轴后, PCA 无法正确的找到第二个主成份。 图 4.2 PCA 的一种失效情况 7.4、相关技术应用研究现状 在应用上,高动态范围图像在数字图像领域变得越来越普遍而且重要,其应 用领域也越来越广泛。例如:基于图像的光照技术(Image Based Rendering)和增强 显示中用高动态范围图像来照明真实的或计算机生成的对象可以获得逼真的效 果;基于图像的建模和绘制及图像核查中使用高动态范围图像可以避免因拍摄方 向和曝光量不同致使图像间存在亮度和色调的差异等因素而影响建模、绘制效果; 另外,高动态范围图像还可以广泛用于电影游戏特性、人类视觉系统的模拟、生 物医疗、卫星遥感图像、虚拟现实等诸多领域。[6] 而技术研究上,在高动态图像合成方面,其主要问题集中在如何获得数码相 机的辐射响应曲线上。 早在 1995 年 Mann, S.和 Picard, R. W.[7]将数码相机的辐射响应曲线看成一种 带三个参数的幂函数,先利用图像像素值对三个参数估计后利用响应曲线来合成 高动态图像。 Debevec, P. E.和 Malik, J.[8]通过构造并求解一个最小二乘的目标式,来得到 数码相机的辐射响应曲线;并主要利用序列图像中位于中间值的像素值来合成高 动态图像。 Mitsunaga, T.和 Nayar, S. K.[9]认为数码相机的响应曲线可以用多项式函数来 近似。通过图像数据和曝光量近似比来计算出多项式的系数,进而合成高动态图 像。 Pal, C., Szeliski, R., Uyttendaele, M.和 Jojic, N.[10]利用了一种称为贝叶斯模 型 的统计模型从每幅图像中估计出一个光滑的曲线,进行得到数码相机的响应曲线。 高动态图像的色调映射显示方法主要有两种类型:一种是全局的空域无关 (Spatially Uniform)算法,另一种是局部的空域相关(Spatially Varying)算法。 空域不变的代表算法主要有: M. Huang, H. Huang, Z. Chan.[11]用 S 变换曲线来压缩输入,这种变换压 缩了暗区域和亮区域的动态范围,保留了中等亮度细节信息,比较符合人 类视觉系统。 E. Drago, K. Myszkowski, T. Annen, N. Chiba[12]采用对数关系的色调映射 算法。对数关系的变化非常接近于人眼对亮度变化的模式,因此这种方法 对高动态范围图像进行色调映射能够取得较好的效果。 Tung Li Qian, Suhaidi Shafie, M. Iqbal Saripan[13] 改进了现有的直方图均 衡化算法并将其用到高动态图像的色调映射上,取得了不错的效果。 4 高动态范围图像合成显示系统设计与实现 空域相关的代表算法主要有: Durand, F.和 Dorsey, J.[14]采用一种具备边缘检测的双边滤波技术,将图 像分解为两层:一个由大尺度变化信息构成的基本层和一个反应可见性信 息的细节层,然后对基本层进行压缩变换,对细节层的信息予以保留。该 算法取得了令人满意的结果及较高的运算效率。 Fattal, R., Lischinski, D.,Werman, M.[15]在梯度域上对亮度图像进行多尺 度衰减,再通过求解泊松方程以压缩后的梯度分布恢复出亮度图像。 Erik Reinhard, Michael Stark, Peter Shirley[16]等人取法于摄影,把亮度分 为不同的区域,将高动态范围图像的不同区域单独映射到低动态范围图像 的对应区域。 国内方面,吴晓军在其硕士论文中提出了三种方法来合成高动态图像:一种 基 于分块融合的方法,一种基于金字塔融合的方法,一种基于小波变换的方法[17]。 王丽丹[18]在其硕士论文中提出了基于色彩迁移的方法来合成高动态图像。李林国 [19]等人对高动态图像的合成和色调映射算法进行了总结。 7.5、有机相脂肪酶催化合成技术在食品及相关领域的应用 随着经济的发展和社会的进步,人们的环保意识和食品安全性意识增强, 酶法合成显示出更大的优势和发展潜力。脂肪酶(E.C.3.1.1.3) 本质上是水解三酰 化甘油酯键的丝氨酸水解酶,在有机相中可使反应热力学平衡从水解反应转为其 逆反应,如酯合成、酯交换、肽合成、酯聚合、酰化等[18-26],在多个行业有重要 的应用前景,如: 1.2.2.1食品行业 脂肪酸单甘油酯和糖酯,具有良好的表面活性,在食品业中的应用是多方面 的:?乳化作用,糖酯既可用作水包油型乳化剂,又可作为油包水型乳化剂[27-28]。 作为乳化稳定剂,可均匀分散稳定制品的各组份,使制品外观光滑完整,?控制结 晶[29],糖酯有促进结晶和控制结晶的双重作用,在巧克力生产中,既可防结晶生长, 又能预防表面起”霜”。?对淀粉的络合作用,糖酯用于面包、糕点等的生产,可强 化面团,可使制品膨松、柔软,还有抗氧化防霉作用,防止面粉老化[30-32]。单甘 酯与淀粉成复合剂时形成一个螺旋状结构,在螺旋状结构内表面形成亲油中心, 极性羟基在螺旋外部,单甘酯及其他表面活性剂物质长链插入螺旋内孔形成不可 逆转化的复合物,从而抑制淀粉的老化。单甘酯与面筋蛋白相互作用可形成蛋白 质-类脂-蛋白质 和淀粉-类脂-蛋白质的对称类型的复合体,从而增强面筋品 质,同时还是乳酸单甘酯、柠檬酸单甘酯、琥珀酸单甘酯、二乙酰单甘酯等系列 乳化剂的母体[33-36]。?果品保鲜[37],将果品在糖酯溶液中浸泡,凉干,在果品表 面会形成薄膜,防止过多的水份蒸发,起到保鲜作用。?杀菌作用[38-39],糖酯用 于肉制品及禽蛋食品,其杀菌作用可延长制品的储存稳定性。?降低胆固醇[40], 高胆固醇类食品加入糖酯,食品中的胆固醇会与糖酯结合,不为人体吸收,而排 出体外。可以用来开发医疗保健食品。 1.2.2.2日用化妆品行业 糖酯具有极高的安全性,且具有良好的乳化、分散、增溶等性能,能使油脂、 药物成份及化妆品其它成份分散稳定,因此特别适宜作眼部、面部化妆品乳化剂 和乳化稳定剂,也常用于洗发、护发制品、唇膏等化妆品及日化制品。此外,以 蔗糖酯为主要成份生产的化妆品,以保持皮肤水份,滋润护养皮肤,是皮肤优良 的润滑剂和保湿成份。糖酯还可防止油脂原料的分层变质,延长制品的货架寿命 和使用期限[41]。 维生素 A 及其衍生物广泛用于化妆品、护肤产品和食品、饲料的营养强化。 在有机溶剂中用酶催化的生物学方法来生产视黄醇酯[42],能有效地进行区域选择 4 性和对映体选择性的酯化或转酯化。 1.2.2.3医药行业 中碳链脂肪酸单甘酯的乳化性不好,不能作为乳化剂使用,但是它对于维生 素类、杀菌剂、急速、抗生素、保存料、着色料等各种医药品化合物溶解度很高。 它具有将胆甾醇等高熔点化合物大量溶解的性质,因此可以作为胆甾醇类胆结石 的溶剂来利用,临床效果极佳。此外中碳链脂肪酸单甘酯对枯草菌、霉菌、革兰 氏阳性菌均有显著的抗菌效果。 同时临床试验证明它可将直肠粘膜细胞的细胞膜 中的胆甾醇溶化,使细胞膜结构变化,对促进直肠吸收有较好的效果[43-44]。 多价不饱和脂类对人们健康非常有益,在药物工业方面应用潜力很大。Cardan 等[45]报道在脂肪酶的作用下,将富含PUFA的鳕鱼肝油浓缩到甘酰酯中,可得到85% 甘三酯(含25%EPA和45%DHA)。Shimada等[46]将PUFA富集于胆甾醇和磷脂中,利 用选择性脂肪酶将沙丁鱼油和自由脂肪酸中的EPA,DHA通过酯化反应富集于胆 固醇中。Lee等[47]利用1,3位置专一性脂肪酶,,催化生产富含PUFA的结构化脂质 。 糖酯可作为一种医药助剂的辅料,可作为内服药的乳化剂、分散剂、增溶剂、 稳定剂和增稠剂以及乳膏的基料,而且也可作为片剂的崩解剂、粘合剂、润滑剂 以及激素类、消炎镇痛类、心血管类等药物的透皮吸收剂的贮藏材料。当用于口 服制剂时,能减少对胃肠道的刺激作用。由于它对皮肤和粘膜不产生刺激作用,又 不改变皮肤的pH值,也适用于添加到栓剂和膏剂中。糖酯还可供静脉注射用[48-50] 。 7.6、有机相脂肪酶催化合成技术在食品及相关领域的研究与应用 1.2.1 有机相脂肪酶催化合成技术的研究1.2.1 有机相脂肪酶催化合成技术的研究 目前在非水介质中获得应用的酶遍及氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类及异构酶类, 其 中脂肪酶是在有机相中催化反应种类最多、应用最广泛的酶类之一 [3] 。脂肪酶作为生物催化 剂可运用发酵技术获得, 目前已实现商品化。如丹麦 Novo 公司生产的 Lipozyme 脂肪酶, 我 国无锡酶制剂厂生产的假丝酵母脂肪 酶, 南通酶制剂厂生产的青霉脂肪酶等。 脂肪酶是工业上常用的酶之一,研究表明,在水溶液中它催化油脂和其它酯类的水解反 应,但在有机介质中也可以催化水解反应的逆反应——酯合成反应 [4-7] 和酯交换反应 [8-9] 。脂肪 酶的这种性质显示它在有机合成中具有极大的应用潜力。 尽管目前脂肪酶催化合成的工业化尝试还不多,但它代表了未来产业的发展方向。随着 基因工程和蛋白质工程的发展,脂肪酶成本将不断降低,而酶活和稳定性不断增高,酶法清 洁生产的优越性必将促进这一领域的突破性发展。因此,世界各国都对有机相酶催化合成活 性物质的技术非常重视。国外在这一领域研究较多,如美国、日本、西班牙、德国等在表面 活性剂、聚合物材料 [10-13] ,法国在护肤品、化妆品 [14] 等方面有代表性的方向和成果。我国在 这一领域的研究也有不少报道, 如天然抗氧化剂 [15-16] 。 8、应用 8.1、伪石榴碱及其衍生物在合成反应中的应用 伪石榴碱(9-甲基-9-杂氮双环[3.3.1]壬烷-3-酮)的同系物托品酮(8-甲基-8-杂氮双 环[3.2.1]辛烷-3-酮)是为人熟知的合成托烷衍生物和二环结构的生物碱,托品酮作为原 料物质已被成功地用作合成许多生物活性物质(包括可卡因及其类似物),但是利用伪 石榴碱作为原料或中间体应用于杂环化合物的合成和研究相对较少,下面就近几年伪石 榴碱及其衍生物在合成反应中的应用作一简单介绍。 7 OO 2342 34 89 1N51N5 7Me687Me6 TropinonePseudopelletierine 图 1.10 伪石 榴碱和托品酮的结构 Fig. 1.10 The structure of pseudopelletierine and tropinone (1)伪石榴碱衍生物在合成 5-HT3拮抗剂中的应用 如前所述,药物格拉司琼(Granisetron)是一种强效高选择性外周和中枢神经系统 的 5-HT3受体拮抗剂,对因放疗、化疗及手术引起的恶心和呕吐具有很好的预防和治疗 作用,其止吐效果和作用时间远高于同类药。伪石榴碱是合成格拉司琼的一个主要原料, 1996 年,欧洲专利 EP200444.中公开了该化合物及其制备方法,该制备方法是将吲哚-3- 羧酸甲基化产物与伪石榴碱烷胺反应制的格拉司琼化合物。 然而,吲唑-3-羧酸及其甲基化产物在溶剂中的溶解度不佳,吲唑-3-羧酸甲基化反 应的反应条件比较剧烈,反应速率较低,通常收率只有约 50%,这影响到合成格拉司琼 的总收率。根据这一缺点,2003 年,中国专利 1451660A 中公开一种高收率制备格拉司 琼的方法。本发明发现 N-(内-9-甲基-9-氮杂二环[3.3.1]壬-3-基)-吲唑-3-羧酸酰胺化合物 具有很好的脂溶性,进行甲基化反应的反应条件比较温和,反应收率可以高达 85%以上。 为此,本发明以吲哚醌为原料,用 NaOH 开环, 重氮化后用氯化亚锡还原的肼,接着 关环为吲唑-3-羧酸,其中还原剂用亚硫酸钠;侧链 3a-高托品烷胺以便宜的柠檬酸为原 料,经过三氯化硫氧化得到丙酮二羧酸,然后经过 Mannich 反应得到伪石榴碱,羟胺与 伪石榴碱反应得到 3-高托品酮肟,然后用兰尼镍加氢还原得到 3a-高托品烷胺;在羰基 二咪唑(CDI)作用下,吲唑-3-羧酸与 3a-高托品烷胺缩合得到 N-(内-9-甲基-9-氮杂二环 [3.3.1]壬-3-基)-吲唑-3-羧酰胺化合物,然后经过硫酸二甲酯甲基化得到格拉司琼,产物 加入氯化氢乙 醇溶液酸化得到格拉司琼盐酸盐粗品。得到的粗品经过乙醇-水重结 晶得 到纯的格拉司琼盐酸盐[16]。 8 Me N COOH HOOC COOHHOOC COOH OHO MeO MeN N Me NMe N HH2NH2N HONNH2CONHCONH N OCOOHNHNHCl N ONCH3 HNHN 图 1.11 一种制备格拉司琼及其盐的方法 Fig. 1.11 An efficient to synthesis granisetron and its salts 2004 年,Isabel Iriepa 小组报道了由 伪石榴碱衍生物 9-甲基-9-氮杂双环[3.3.1]壬-3-β- 醇衍生出一系列 苯并咪唑、噻唑和苯并噻唑氨基甲酸酯的方法。该文提供了一种由易 得 的杂环伯胺与氮杂双环氯甲酸酯和成杂环氨基甲酸酯的简单、易 操作的方法。这些化合 物有望成为具有生物活性的 5-HT3拮抗剂, 虽然,药理评价的结果表明,这些化合物的 活性不如参考化合物,但是 该方法为今后的研究提供的参考意义[17]。 ClCl NCl CHN 3Cl3COCOClCH3N a) R-NH2/ dry pyridineCH3 Hdry CH3CNHb) i) 5N HCl; ii) (10%) Na2CO3 OHH ClO OOO NHR SSMeO R=SNNN 图 1.12 由伪石榴碱衍生物合成系列苯并咪唑、噻唑和苯并噻唑氨基甲 酸酯 Fig. 1.12 The synthesis of a series of benzimidazole, thiazole and benzothiazole carbamates form pseudopelletierine derivatives (2)伪石榴 碱为原料在羟醛缩合反应中的应用 利用托品酮的醛醇缩合反应已经 成为了可卡因和一些潜在的生物活性的生物碱的 不对称合成中的关 键步骤。然而,对于伪石榴碱的羟醛缩合反应直到2011年才由Ryszard 9 Lazny 首次报道。在这篇报道中,9-甲基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3-酮 经过脱质子与锂酰 胺反应成烯醇化锂,它可与醛对映选择性反应得 到外向异构体并且反式/顺式的比例可以 高达 98/2。如果将伪石榴碱 与手性氨基化锂反应,得到的非外消旋烯醇化合物与醛反应 可以得 到 ee 值高达 93%的羟醛缩合反应产物,重结晶以后 ee 值可以达到 99%[18]。 H3CHN3CH3C NOHHNOH 1) LDAH HRHR 2) RCHO OOO exo, anti exo, syn R=Ph, 4-NO2C6H4, 1-Naphthy, Me, n-Pentyl, i-Pr, p-BrPhyield = 50-98% anti/syn up to 98:2 H3C NNLi 1)CHPhN3 OHN THF, LiCl (0.5equiv)H 2) RCHOR O R=Ph, CH3, 1-Naphthyl, i-Pryield = 67-75%O ee of crude product 81-93% ee after single recrytallization 81-99% 图 1.13 伪石榴碱对应选择性羟醛缩合反应 Fig. 1.13 Enantioselective aldol reaction of pseudopelletierine 同 年,Ryszard Lazny 小组又报道了一种在水的参与下不添加任何催化 剂和另外添加 剂的条件下酮的羟醛缩合反应。报道中 4 -甲基-1-哌 啶酮、托品酮和伪石榴碱在没有任 何催化剂或另外添加剂的情况下, 在水中可以自发的发生羟醛缩合反应。该醛醇缩合反 应的非对映选 择性取决于水的用量。以水为溶剂,伪石榴碱和对硝基苯甲醛在室温 下反 应 20 小时,可以得到 93%的收率和 98%的转化率,非对映选 择性可以达到 90%。由于 在此条件下的 aldol 反应同时具有了环境 友好性和原子经济性,所以,这一方法无论是 在理论研究还是在实际 应用方面都有很好的前景[19]。 10 O4-nitrobenzaldehydeO OH 1 mmol Nwater, r.t.NNO2 MeMe 2 mmolwater 0.016 mL, 20 d, conversion 98%, anti/syn 9:91 OOOH 4-nitrobenzaldehyde 1 mmol NMe water, r.t.NMeNO2 (CH2)n(CH2)n 2 mmol n = 2 water 0.016 mL, 7 d, conversion 98%, anti/syn 22:78 n = 3water 2.5 mL, 20 h, conversion 98%, anti/syn 5:95 图 1.14 在水的存在下 β-氨基酮自发的非对应选择羟 醛缩合反应 Fig. 1.14 Spontaneous and diastereoselective aldol reactions of cyclicb-amino ketones in the presence of water (3)伪石榴碱及其衍生 物作为原料合成氮杂环生物碱 伪石榴碱独特的氮杂双环结构是许多 杂环化合物的前提物质,常常用于合成结构更 复杂的化合物。1999 年,Masayuki Kirihara 等报道了以此结构合成哌啶和吲嗪啶生物碱 的方法。文章中采用氮保护的 9 - 氮杂双环[3.3.1]壬烷-3 - 酮(伪石榴 碱的类似物)为 起始原料,通过 Koga?s 手性氨基锂烯醇化得到手性 的烯醇硅醚,随后通过环丙烷化、 开环等反应最终合成了哌啶生物 碱、吡啶和吲嗪啶生物碱[20]。 MeN NPh H OLiN t-BuOTMSOMTMeS NNN RTMSCl, HMPA,THFRStereoselective CyclopropanationR H N λn-iodanesH R?O(-)-pinidine R = Ts, R?=Me 2C R?OHN R N Bu (+)-indolizidineR = CO2Me, R? = Me 图 1.15 以伪石 榴碱类似物不对称合成哌啶及其对映异构体 Fig. 1.15 The asymmetric synthesis of (-)-pinidine and its enantiomer by starting from pseudopelletierine analogues 11 (4) 伪石榴碱衍生物合成的氮杂环氮 氧自由基在催化醇中的应用 氮氧自由基类化合物,自其发现以来,就 引起了化学家的广泛兴趣。Yoshiharu Iwabuchi 报道了一种 N-氧自由 基(ABNO),在报道中,提出了一个简单的三步合成极 小位阻氮氧自由 基 ABNO 的方法,去甲基伪石榴碱是一重要中间体,同时报道了该类 自由基在催化氧化醇类中表明了优异的效果[21]。 HOC CHOO 2C CO2HOHNH3 H2O NHN ABNO nitroxyl radical, ABNO Ph OHPhI(OAc)2(150mol%)Ph OABNO (mol%)yield/ reaction time CH2Cl2(1M), r.t.1092%/8.2、伪石榴碱及其衍生物的生物活性和在合成反应中的应用 1.3.1 伪石榴碱及其衍生物的生物活性研究1.3.1 伪石榴碱及其衍生物的生物活性研究 具有氮杂环结构的生物碱广泛存在于很多药物和天然产物中,该结构是这些物质具 有生物活性的关键原因之一,也是学术界研究的主要结构之一。由于伪石榴碱及其衍生 物具有独特氮杂二环结构,也有研究报道其生物活性,但是,相对于其它氮杂环结构, 对伪石榴碱及其衍生物在生物活性方面的研究较少,下面就伪石榴碱及其衍生物的生物 活性方面的研究作一简要介绍。 (1)伪石榴碱的生物活性 Pubchem bioassay 中报道了多种生物碱的 P-糖蛋白结合活性,结果显示伪石榴碱呈 现出阳性;网上有查到伪石榴碱具有杀灭绦虫的作用,但是国内外并没有具体的相关文 献报道伪石榴碱具有这方面的生物活性。 (2)伪石榴碱衍生物在 5-HT3受体拮抗剂中的生物活性 5-羟色胺(5-HT)是一种重要的脑神经介质。体内大约 95%的 5-HT 位于消化道, 5%在脑中。5-HT 受体共有 4 个类型,5-HT3和 5-HT4受体的功能被了解的较为清楚。 目前在临床实践中有重要意义的 5-HT 类药物主要是 5-HT4受体拮抗剂和 5-HT4受体激 3 动剂。 Fozard 在 1984 年首次发现 5-HT3受体位于外周神经系统,并报道了最早的 5-HT3受体拮抗剂 MDL 72222[7]。在接下来的几年里相继报道了其它几种 5-HT3受体拮 抗剂。 1989 年,Gareth J. Sanger 报道了 BRL 43694(格拉司琼)在周围神经模型中的活性, 通过观察其在已经建立的 5-HT3受体模型中的活性,证明 BRL 43694 是一个有效的和选 择性良好的 5-HT3受体拮抗剂[8]。 同一年,A. L. Harris 报道了 BRL 43694 作为 5-HT3受体拮抗剂的药代动力学研究情 况。通过静脉注射 18 例接受高致吐性化疗药物的病人的研究路线来研究 BRL 43694 对 5-HT3的抑制作用。实验通过对所有患者 30 分钟输注 40 ug/kg 剂量的 BRL 43694,其中 9 个患者完全不存在胃肠道副作用,剩余的大部分患者中,恶心的发生和严重程度显著 改善,此外,观察到在此剂量下无其它副作用,并且在所用情况下药物的耐受性良好[9]。 格拉司琼中的一个关键结构特征是 9 - 氮杂双环[3.3.1]壬烷碱性侧链,被认为与 5-HT3受体的关键结合相互作用,可能是与天门冬氨酸的离子相互作用。1994年F.D. King 发现在 9 - 氮杂双环[3.3.1]壬烷的三位上引入杂原子(O 和 S),在保持活性的条件下可 以改变侧链的 PKa 值[10]。 Me NMe N ONHONH NArX NX=O, S Me Granisetron 图 1.5 格拉司琼及其衍生物 Fig. 1.5 Granisetron and the derivatives 在这一发现的启发下,1994 年 F.D. King 开发出了一系列新的 3,9 - 二氮杂双环 [3.3.1]壬烷体系,通过变化芳香基团和在三位上引入 N 原子基团来形成系列含有 3,9 - 二 氮杂双环[3.3.1]壬烷的衍生物,活性研究结果表明该芳基酰胺类保持了良好的 5-HT3受 体拮抗剂的效力。与此同时,与大多数其它的 5-HT3受体拮抗剂相比,此类物质对其他 的 5-HT 和其它相关的 G-蛋白受体无显著亲和力[11]。 4 Me NOMeN ONHAr=N Cl NMe ArNNHR 2MeMe R=H, Me, Et, i-Pr, i-Bu, Ph, CH2Ph, COCH3, COPh 图 1.6 3,9-二氮杂环[3.3.1]壬烷-7-氨基衍生物 Fig. 1.6 3,9- diazabicyclo[3.3.1]nonan-7-amino derivatives 在随后的几年里相继报 道了关于格拉司琼的研究,然而对其衍生物的研究较少。直 到 2010 年 Martin Lochner 小组对格拉司琼衍生物的构效关系进行了研究。 这篇文章合 成了 14 种不同的格拉司琼衍生物,并首次报道格拉衍 生物的晶体结构,同时对这些衍 生物对人类 5-HT3亲和力进行了探 索,实验结果显示衍生物 2a,5a,5c,和 7 的亲和力 等于或优于格拉司 琼的亲和力[12]。 表 1.1 格拉司琼衍生物对人类 5-HT3亲和力的研 究 Table. 1.1 Binding affinities of Granisetron derivatives for the human 5-HT3receptor R?? N ONH 54 RN 6N 7R? compd R R? R?? Ki(nm)n mean?SEM 1 H Me Me 1.45?0.13 3 2a 4-OH Me Me 0.17?0.09 5 2b 4-OMe Me Me 26.3?7.4 4 2c 4-OBn Me Me 373?61 4 3a 5-OH Me Me 7.3?1.5 3 3b 5-OMe Me Me 5306?209 4 3c 5-OBn Me Me 3029?956 4 4a 6-OH Me Me 279?27 4 4b 6-OMe Me Me 237?51 3 4c6-OBnMeMe749?1834 5a7-OHMeMe0.67?0.283 5b 7-OMe Me Me 71.1?8.1 6 5c 7-OBn Me Me 0.23?0.03 5 6 H Me Bn 59.3?0.8 3 7 H (CH2)3NH2Me 1.89?0.33 3 5 (3)伪石榴碱衍生物在其它方面的生物活 性 伪石榴碱衍生物除了作为 5-HT3受体拮抗剂有研究外,也有报道 伪石榴碱衍生物在 其它方面的活性。可卡因生物活性显示出通过结 合哺乳动物中枢神经系统中的生物胺转 运蛋白位点介导的,可卡因 阳性的增强效果被认为是由于在多巴胺转运蛋白(DAT)中 抑制多巴 胺的摄取。由于 9 - 氮杂双环[3.3.1]壬烷和托品烷结构的相似性,是否具有这 一双环结构的可卡因类似物也具有在多巴胺转运蛋白中的可卡因结合位点活性?鉴于 此理论,最早关于伪石榴碱衍生物多巴胺转运蛋白(DAT)中作为可卡因结合位点的亲 和力的研究是 1996 年 Cheryl L. Klein and Mark L. Trudell 的报道。在这篇报道中,研究 者们合成了一系列的 9-甲基-3β-苯基-2-取代-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷衍生物,并研究了这 一系列衍生物在多巴胺转运蛋白(DAT)中作为可卡因结合位点的亲和力。在大鼠尾状 核组织中,这一系列 9-氮杂双环[3.3.1]壬烷衍生物的体外结合亲和力比可卡因和其它托 烷类似物大大减弱。从这些结果清楚的表明可卡因及其类似物中[C(6)-C(7)]未被取代的 亚甲基桥是多巴胺转运蛋白中可卡因结合位点的一个重要特征。这为以后的进一步研究 2-取代-3-芳基托品烷衍生物的 C(6)和 C(7)在多巴胺转运蛋白中可卡因结合位点的性质 提供了支持[13]。 H3C NH3C NCO2CH3 O O (-)-cocaine 图 1.7 2-(甲氧基羰基)-9-甲基-3-苯基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷衍生物 Fig. 1.7 2-(Methoxycarbonyl)-9-methyl-3-phenyl-9-azabicyclo[3.3.1]nonane Derivatives 虽然 Cheryl L. Klein 小组报道的这一系列的伪石榴碱衍生物体对于多巴胺转运蛋白 中可卡因结合位点的亲和力不如托品烷类,但关于伪石榴碱衍生物在多巴胺转运蛋白中 其它结合位点表现出较好的亲和力得到研究证明。 多种神经学和神经精神病症,包括帕金森氏病、图雷特氏综合征、迟发性运动障碍、 精神分裂症、分裂情感性精神和成瘾精神兴奋,常常是由于多巴胺系统的紊乱所致。而 苯甲酰胺是一类对 D2 类多巴胺受体具有较强亲和力的药物。在 Robert H. Mach 小组 2001 年的报道中,合成了一系列的萘酰胺化合物,并采用放射性配体结合技术测定了这 些化合物对于多巴胺 D2 和 D3 受体的亲合性。在这些化合物中含有 9-氮杂双环[3.3.1] 壬烷-3β 基团为中心环的两种萘酰胺是 σ2的选择性受体,表现出较好的亲合性[14]。 6 OCHR 3ON HNKi (nM) mean ? SEM σ2 BrR = cyclohexyl6.8 ? 0.6 R = cycloheptyl2.1 ? 0.3 图 1.8 N-(9-烷基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3β-基)-4-溴-1-甲氧基-2-萘甲酰胺与多巴胺 σ2的结合力 Fig. 1.8 Dopamine σ2Receptor Binding Profiles of N-(9-Alkyl-9-azabicyclo[3.3.1]nonan-3β-yl)-4-bromo-1-methoxy-2-naph thamides 同一年里,Robert H. Mach 小组报道了一个伪石榴碱衍生物 Re-2 对于 σ2受体的亲 和力。文章以 9-苯基-9-杂氮双环[3.3.1]壬烷-3-酮为起始原料经过一系列的步骤合成伪石 榴碱衍生物 Re-2,并测定其对 σ1和 σ2受体的亲和力。体外结合实验结果显示 Re-2 对于 σ2受体的亲和力为 13.7?0.9nM,对于 σ1受体的亲和力为 1125?35nM,这一结果表明该 衍生物对于 σ2受体具有良好的亲和力[15]。 OCH3 NONNHOMO SSHN OCH3 M = Re : Re-2 图 1.9 铼试剂 Re-2 Fig. 1.9 Rhenium reagent Re-2 关于伪石榴碱衍生物的生物活性的研究报道主要集中在上面几个方面,进一步研究 伪石榴碱衍生物在其它方面的生物活性仍然具有重要的研究价值。 8.3、伪石榴碱衍生物在合成反应中的应用 Morita- Baylis-Hillman 反应是 α, β-不饱和化合物与亲电试剂(醛、酮)在合适的催 化剂作用下,生成烯烃 α-位加成产物的反应。MBH 反应是一类形成 C-C 键,生成多个 官能团分子的有效合成反应,自从 20 世纪 80 年代起就越来越受到化学家们的重视。 MBH 反应最初发现在叔胺特别是 DABCO 的催化下,不饱和 α, β-不饱和酯、腈、酮 或酰胺能和醛反应生成具有多官能团的产物分子。但该反应的缺点是反应速度较慢。后 来为了加快反应速度,先后报道了通过选用其它碱、微波和使用低温高压的条件可以提 高反应速度。我们合成的系列伪石榴碱衍生物都具有叔胺的特性,所以,我们以对硝基 苯甲醛和环己烯酮为模板反应,首次研究了这一系列化合物对 MBH 反应的催化效果。 8.4、银耳粗多糖应用研究与提取 1.2.1 银耳粗多糖应用研究1.2.1 银耳粗多糖应用研究 银耳粗多糖具有广泛的药理学作用。调节机体非免疫系统及机体免疫功能是 许多粗多糖的主要药理学作用之一,是粗多糖的共性。 银耳粗多糖可改善非免疫系统[15],据目前的研究结果来看银耳粗多糖可能具 有果寡糖、甘露寡糖、木糖的类似作用,能直接到达肠道作为双歧杆菌和乳酸杆 菌特异性的营养物质,促进肠道理想微生物菌群的形成,增强人体对外源性病原 菌的抵抗能力,改善肠道的健康状况,起到提高非免疫防御系统的作用。 银耳粗多糖与免疫系统的关系,相关研究表明,银耳粗多糖能增强小鼠机体 体液免疫[16];增强淋巴细胞及细胞因子 的活性和功能,促进细胞因子的生成[17-18]; 对红细胞膜的保护作用[19];促进血清蛋白质核酸的生物合成,增强机体抗病能力 [20-21];抗肿瘤作用[22-23];抗衰老作用[24-25];降血脂作用[26-28];抗凝血、抗血栓作 用[29-30];抗溃疡作用[31];抗突变作用[32-34]。 8.5、闪式提取器的应用 刘玉峰等人[40]采用闪式提取器对赤芍总苷进行提取,并通过 L9( 34)正交试验优化了赤芍总苷的提取工艺,以芍药苷和芍药内酯苷 为参照,运用 HPLC 测定其含量,得出赤芍总苷闪式提取的最佳工 10 8.6、PI的合成与应用 法1.2.1 PI的合成方法 PI的合成方法按路线可分为一步法、二步法、三步法和气相沉积法4种方法 按过程可分为两大类:一类是在聚合过程中,或在大分子反应中形成酰亚胺环,另一 类是以含有酰亚胺环的单体聚合成PI,本文主要介绍前者[“]。 (1) 一步法。一步法是二酐和二胺在高沸点溶剂中加热至150-250 r直接聚合生 成n,即单体不经由聚酰胺酸(PAA)而直接合成PI。 (2) 二步法。二步法是先由二酐和二胺获得前驱体PAA,再通过加热或化学方法, 分子内脱水闭环生成PI。化学亚胺化法,即用脱水剂处理PAA,该法制得的:PI与用 加热方法制得的PL物理和化学性能有差异。 (3)三步法。三步法实际上是先得到PAA,再由PAA生成聚异酰亚胺,最终由聚 异醜亚胺异构化为PI的方法,该法较新颖,正受到广泛关注。 (4)气相沉积法。气相沉 积法主要用于制备PI薄膜,反应是在高温下将二酐与二 胺直接以气流的形式输送到混炼机内进行混炼,制成薄膜,这是由单体直接合成PI 的方法,需要高温,控制有一定困难。 1.2.2 PI旳应用 由于n独特的结构和性能,使得其在航空、航天、电器、机械、化工、微电子等 3 湖北大学硕士学位论文 高技术领域具有广泛的应用。 (1)薄膜。它是n最早的用途之一,主要用于特种工作环境下的电机槽绝缘及电 缆绕包材料。此外,透明的PI可做成柔软的太阳能电池板。 (2)涂料。1>1在涂料领域主要是作为绝缘漆来使用,尤其是作为耐高温涂料或用 于电磁线。 (3)纤维。利用热塑性全芳香型PI树脂通过挤出法可制造出纤维,此纤维的弹性 模量仅次于碳纤维,可在高温、有福射源和有腐烛性的环境中使用,作为高温介质及 放射性物质的过滤布和防弹、防火织物,如热的烟道气及热的化学物质的过滤布、消 防服及工作服等。 (4)胶點剂。PI作为柔性覆铜板的粘接剂在电子,特别是微电子行业具有广泛的 应用。除此之外,其优异的耐高温性,使得PI在航空航天领域用作高温结构胶黏剂, 用于高低温环境下锅合金、铁合金、不绣钢、陶瓷的耐高温、耐福射等方面的胶點剂。 (5)特种工程塑料。它有热固性和热塑性,可以模压成型,也可用注射成型或模 塑。由于PI具有耐高温、耐磨损、强度高等优良性能,现已用于大型电机、核电站、 纺织机械、高速包装设备、气体HI缩机、轿车刹车片、齿轮轴承、复印机等作为耐高 温、自润滑、密封以及耐磨零部件。 (6)复合材料。它是最耐高温的结构材料之一,在欧美广泛用于航空航天及火箭 零部件。例如美国的超音速客机,据报道已确定50%的结构材 料为以塑性n为基体树 脂的碳纤维增强的复合材料,每架飞机的用量约为30吨。 (7)分离膜。理想的分离膜材料首先应该具有高的透气性能和良好的透气选择 性,其次还应该具有强度高、耐化学腐烛等特性。PI及其衍生物正好具备这些特点, 因此可广泛地应用于气体分离膜中。 (8)泡沫塑料。n泡沫材料因比其它聚合物泡沫材料具有更好的耐热、不燃、耐 辖射、朝性好、发烟率低和分解时无毒副物排出等优点,主要用作耐高温隔热材料。 (9)在微电子器件中的应用。由于其突出的耐高温性、介电和优良的抗福射性能, 因此,作为功能材料,n在微电子工业中,尤其在大规模和超大规模集成电路中得到 了大量的应用。此外,由于1 的线膨胀系数与铜相近,因此其与铜箱复合的粘接力强, 可用于柔性印刷线路板。 (10)液晶显示器用的取向排列剂。由于:PI在热稳定性、取向稳定性、粘结性、 介电性等方面优于其他材料,目前大部分厂家都使用PI作为液晶取向排列剂,除了可 4 达到所要求的预倾角之外,还有流平性好、室温储存期达一年以上的突出特点。 (11)其他用途。n作为光刻胶使用,其分辨率可达亚微米级;念氟的PI在通讯 波长范围内透明,可用作无源或有源波导材料、光学开关材料等。 2可溶性透明PI的研究 虽然芳香PI具有独特的高温稳定性,优良的机械性能、电学性能和耐化学腐蚀性。 然而由于主链的刚性和链间的强相互作用,大部分芳香PI具有很高的恪融温度和软化 温度,并且在大部分有机溶剂中不溶,这些性质使它们很难加工,从而限制了它们的 应用,因此在不牺牲n特有优良性能的同时,综合它的新功能使它变得更加容易加工 已经成为PI化学的一个重要目标 [12]。 另一个阻碍芳香族PI在光电材料中进一步应用的障碍是它们的膜从淡黄色到深褐 色。可溶性透明PI可使用脂环族的二酐或二胺单体来获得,然而,由于引入了不太稳 定的脂肪族单元而使PI高温稳定性有所降低。因此,脂肪族PI常用于对热要求不太严 格的地方[13]。 8.7、应用于左氟环和酯(5)的合成 在合成左氟环和酯(5)中,中间体 3,4 无须分离,直接进行下一步的反应。 对中问体合成进行了 TLC 跟踪,在制备中间体 3 时,进行了温度和投料比的正 交条件试验,发现反应温度 5O?,投料比 2,3,4,5-四氟苯甲酰氯:N,N-二甲氨基 丙烯酸乙酯:三乙胺=l:l:1.2 的条件下反应较为理想。在合成中间体 4 时也进行了 类似的尝试,发现反应温度 8O~9O? ,投料比 2,3,4,5-四氟苯甲酰氯:N,N-二甲 氨基丙烯酸乙酯:三乙胺:冰醋酸:S-(+)-2-氨基丙醇=l:l:1.2:1.1:1.2 时反应进行最为 完全。环合制备 5 时共沸除水有利于产物的生成,此外用甲苯代替现有工艺所用 的 DMF 有利于产品的处理。 本工艺合成是在我国左旋氧氟沙星合成基础上的进一步探索,实验结果表明 了本合成工艺具有可行性。不仅缩短了工艺流程,减少了中间过程中化学原料的 损失,使原子经济性提高,具有一定的工业化前景。 39 8.8、合成与应用 最早合成的阴离子双子表面活性剂属于羧酸盐类,它由乙二胺、辛烷基氯化物和一氯乙酸反应而 得,其反应方程式如下图所示。 2C8H17Cl + 2ClCH2COOH + H2NCH2CH2NH2 CH3(CH2)7N CH2COOH CH2CH2 CH2COOH N(CH2)7CH3 这类化合物是非常好的金属螯合剂,耐硬水,有良好的钙皂分散力可作为洗涤助剂[28]。该类表面活性 剂的原料来源广泛, 较易实现工业化生产。我国学者黄智和李成海在此基础上合成了 N,N’-双月桂酰基 乙二胺二乙酸钠并通过改变碳链和连接基团长度,成功合成一系列化合物[29,30]。2000 年日本 Chukyo-Yushi 公司以磷酸酯和 1,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐为原料合成了可化学降解的羧酸型双子表面 活性剂[31];1991 年,Menger 教授成功合成了以对苯二甲基和二苯乙烯基为刚性连接基团的磷酸酯盐 4 双子表活性剂[32]。后来,Duivenvoorde 等人合成了以烷基链为柔性连接基团的磷酸酯盐双子表面活性 剂[33]。由于磷酸酯盐与天然磷酯结构类似,磷酸盐阴离子双子表面活性剂在一定条件下可形成囊泡作 为药物载体;硫酸酯盐型阴离子双子表面活性剂。1988 年,Okahara,M. 以乙二醇二环氧甘油醚为原料 合成了硫酸酯盐型阴离子双子表面活性剂[34]。该反应路线可以通过最后一步的官能化反应合成各种类 型阴离子双子表面活性剂,奠定了阴离子双子表面活性剂在连接基团上先接束水链后接亲水基团的合 成思路。后来,Zana 与 Renouf.在上述合成思路基础上分别以环氧十二烷和油酸为原料合成了对称双 子表面活性剂与阴离子非离子混合双子表面活性剂[35,36]。磺酸盐阴离子双子表面活性剂。1958 年,美 国 Dow 公司开发烷基二苯醚双磺酸钠阴离子双子表面活性剂,这也是迄今为止唯一工业化生产的阴离 子双子表面活性剂。这种表面活性剂可作 为洗涤剂、乳液聚合中的乳化剂、晶粒生长调节剂以及尼龙 纤维酸染浴中匀染剂。后来人们陆续合成了”多臂”型和”多阴离子头”磺酸盐双子表面活性剂[37,38]。 现在具有易溶解、抗氧化、耐硬水以及耐热分解等特点的磺酸盐阴离子双子表面活性剂受到人们更多 的关注,其应用领域也在不断的拓宽。 总之,阴离子双子表面活性基在合成、性质研究以及应用方面取得了一定成果,但是仍然存在不 少问题。其一,人们着重研究了阴离子双子表面活性基连接基团单元长度的变化对性能的影响,而对 于因连接基团种类变化所引起的性能改变研究较少。对阴离子双子表面活性剂连接基团对物化性能研 究深,对表化性能研究少。其二,阴离子双子表面活性剂合成路线复杂,工业化困难。此外,阴离子 双子表面活性剂价格高昂,限制了其在日常生活和工业领域的应用。