同位素化合物的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種同位素化合物的制備方法，所述的同位素化合物是以同位素標(biāo)定的植物為原料制成。本發(fā)明專利技術(shù)的方法應(yīng)用范圍廣，能夠獲得同位素標(biāo)定的各種植物，可以用于分離各種同位素化合物，適用于各種植物及其化學(xué)產(chǎn)物的研究。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種同位素化合物的制備方法，屬于植物培養(yǎng)和加工

技術(shù)介紹
穩(wěn)定同位素標(biāo)定的化合物在基礎(chǔ)科學(xué)，如化學(xué)，材料，醫(yī)藥，生物工程等領(lǐng)域，及臨床試驗(yàn)，如幽門螺旋桿菌的檢測，糖尿病代謝研究等領(lǐng)域都有著很重要的作用。目前現(xiàn)有的氘(2H)，碳-13(13C)及氧-18(18O)等穩(wěn)定同位素標(biāo)定的化學(xué)品絕大多數(shù)都是以化學(xué)合成方法得到的。由于步驟較繁復(fù)，對合成中間體的要求也比較高，所以以化學(xué)合成方法生產(chǎn)的穩(wěn)定同位素化學(xué)品的價(jià)格一直居高不下。過高的價(jià)格給基礎(chǔ)科學(xué)及臨床應(yīng)用都帶來了很大的阻礙作用。另一方面，在世界范圍內(nèi)有關(guān)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化方面的研究得到了相當(dāng)?shù)闹匾?，其主要研究?qū)動力有如下幾點(diǎn)，以生物質(zhì)為原料來生產(chǎn)燃料及化學(xué)品可以減少溫室氣體的排放；現(xiàn)有石化資源在消耗殆盡之后，生物質(zhì)被視為最有希望取而代之的工業(yè)原料；現(xiàn)有廢棄生物質(zhì)的不合理利用會給大氣及生態(tài)環(huán)境帶來負(fù)面影響，然而合理利用廢棄生物質(zhì)可以使其變廢為寶。由于生物質(zhì)的復(fù)雜多樣性，對其轉(zhuǎn)化機(jī)理的深入研究往往十分困難。為解決這一難題，很多研究人員都在試圖尋找以穩(wěn)定同位素標(biāo)定的天然產(chǎn)物來進(jìn)行深入的機(jī)理研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種同位素化合物的制備方法。本專利技術(shù)的同位素化合物的制備方法，所述的同位素化合物是以同位素標(biāo)定的植物為原料制成。優(yōu)選地，所述的同位素化合物是以同位素標(biāo)定的植物為原料，經(jīng)過傳統(tǒng)分離方法、水分解方法、發(fā)酵方法或者熱轉(zhuǎn)化方法制成。所述的同位素為氘(2H)，碳-13(13C)及氧-18(18O)中的一種或幾種。所述的同位素標(biāo)定的植物通過如下方法培養(yǎng)獲得：將植物幼苗或種子種植在全密閉溫室中，生長周期20-100天；所述的全密閉溫室中的培養(yǎng)條件為23-25攝氏度，濕度60-70％，光照22小時(shí)每天，光照強(qiáng)度1,200μmol m-2s-1，二氧化碳濃度0～500μl/l；所述的植物培養(yǎng)過程中的同位素標(biāo)定方法為如下方法中的任意一種：1)以2H2O為唯一水分來源，以普通CO2為二氧化碳來源，培育出氘(2H)標(biāo)定的植物；2)以13CO2為唯一碳來源，以普通H2O為水分來源，培育出碳-13(13C)標(biāo)定的植物；3)以H218O為水分來源，以普通CO2為二氧化碳來源，培育出氧-18(18O)的植物；或以C18O2為二氧化碳來源，以普通H2O為水分來源，培育出氧-18(18O)的植物；4)以2H2O為水分來源，以13CO2為二氧化碳來源，培養(yǎng)出氘(2H)及碳-13(13C)標(biāo)定的植物；5)以2H218O為水分來源，以普通CO2為二氧化碳來源，培養(yǎng)出氘(2H)及氧-18(18O)標(biāo)定的植物；6)以H218O為水分來源，以13CO2為二氧化碳來源，培養(yǎng)出碳-13(13C)及氧-18(18O)標(biāo)定的植物；或以普通H2O為水分來源，以13C18O2為二氧化碳來源，培養(yǎng)出碳-13(13C)及氧-18(18O)標(biāo)定的植物；7)以2H218O為水分來源，以13CO2為二氧化碳來源，培養(yǎng)出氘(2H)，碳-13(13C)及氧-18(18O)標(biāo)定的植物。本專利技術(shù)的方法應(yīng)用范圍廣，能夠獲得同位素標(biāo)定的各種植物，可以用于分離各種同位素化合物，適用于各種植物及其化學(xué)產(chǎn)物的研究：(1)中醫(yī)藥的研究：可以選取一些目標(biāo)中醫(yī)藥植物，對其進(jìn)行同位素標(biāo)定進(jìn)而提取其可能有效成分以便為生物活性實(shí)驗(yàn)及機(jī)理研究提供更高效及直觀的原料。其中一些代謝中間體也可以為新藥設(shè)計(jì)提供標(biāo)定原料。(2)碳水化合物基礎(chǔ)的生物質(zhì)的研究：可以選取一些可以生產(chǎn)淀粉及纖維素，并且生長周期較短的植物，如土豆，地瓜，玉米，及柳枝稷，虉草，芒草等植物。并且對產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)處理，分離出同位素標(biāo)定過的淀粉，纖維素，半纖維素及木質(zhì)素等。其中標(biāo)定過的淀粉可以作為發(fā)酵原料生產(chǎn)同位素標(biāo)定的化學(xué)品，也可以通過水解方法來生產(chǎn)單糖。纖維素，半纖維素可以通過水解，發(fā)酵及熱解方法來生產(chǎn)各種化學(xué)品。木質(zhì)素則是用來生產(chǎn)各種芳香類產(chǎn)品的最佳原料。(2)油脂及蛋白質(zhì)化合物基礎(chǔ)的生物質(zhì)的研究：可以選取一些可以生產(chǎn)不同蛋白質(zhì)及油脂的生物質(zhì)，如海藻，大豆，油菜等植物。對產(chǎn)品預(yù)處理后可以分離出同位素標(biāo)定的甘油，脂肪酸，及蛋白質(zhì)等。其中甘油及脂肪酸可以直接作為標(biāo)定的化學(xué)品來銷售，標(biāo)定蛋白質(zhì)可以通過水解分離后來產(chǎn)生同位素標(biāo)定過的氨基酸進(jìn)而可以作為化學(xué)品直接銷售。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。圖1為被13C增強(qiáng)過的柳枝稷的固體核磁碳譜。圖2a和圖2b為燃燒18O或是2H標(biāo)定過的植物的質(zhì)譜圖。圖3為被13C增強(qiáng)過的柳枝稷的分離產(chǎn)物木質(zhì)素的核磁碳譜。圖4為被2H增強(qiáng)過的柳枝稷的水解產(chǎn)物葡萄糖的2H核磁譜。具體實(shí)施方式實(shí)施例1同位素標(biāo)定植物的培養(yǎng)本實(shí)施例的同位素標(biāo)定植物的培養(yǎng)方法，是將土豆或柳枝稷植物幼苗或種子種植在全密閉溫室中，生長周期20-100天；全密閉溫室采用加拿大conviron公司的E8溫室。全密閉溫室中的培養(yǎng)條件為23-25攝氏度，濕度60-70％，光照22小時(shí)每天，光照強(qiáng)度1,200μmol m-2s-1，二氧化碳濃度0～500μl/l；所述的植物培養(yǎng)過程中的同位素標(biāo)定方法為：以2H2O為唯一水分來源，以普通CO2為二氧化碳來源，培育出氘(2H)標(biāo)定的植物。實(shí)施例2-9同位素標(biāo)定植物的培養(yǎng)實(shí)施例2-9與實(shí)施例1培養(yǎng)方法相同，僅同位素標(biāo)定方法不同，分別如下表所示實(shí)施例10檢測同位素標(biāo)定的植物實(shí)施例1-9的同位素標(biāo)定過的植物，通過固體核磁檢測分別能檢測到2H及13C，通過質(zhì)譜可以檢測出18O。也可以通過燃燒18O標(biāo)定過的植物來檢查生成的CO2或是H2O中是否有18O。實(shí)驗(yàn)證明經(jīng)燃燒(使用普通O2)18O標(biāo)定過的植物后生成的CO2或是H2O均含有18O。從圖1中可以看出，被13C增強(qiáng)過的柳枝稷的固體核磁碳譜(Bruker DSX 300NMR，Bruker 7mm MAS probe.柳枝稷球磨后裝在7mm ZrO轉(zhuǎn)子中,旋轉(zhuǎn)速度4kHz)。圖中可以清晰的看到所有生物質(zhì)基本組成成分，如纖維素，半纖維素及木質(zhì)素。從圖2a和圖2b中可以看出，燃燒18O或是2H標(biāo)定過的植物后生成的H2O均含有相應(yīng)的同位素(圖2a為生產(chǎn)的D2O，圖2b為生成的H218O)。實(shí)施例11用同位素標(biāo)定的植物制備同位素化合物2.1傳統(tǒng)分離及水分解方法2.1.1同位素標(biāo)定的生物質(zhì)基本組成成分生物質(zhì)在NaClO2(相應(yīng)同位素標(biāo)定過)及醋酸(相應(yīng)同位素標(biāo)定過)并在70℃水浴條件下加熱2小時(shí)將會得到纖維素與半纖維素的混合物。半纖維素可以通過使用KOH溶解后用乙醇沉淀的方法得到，纖維素作為KOH不溶解的產(chǎn)物進(jìn)而得到分離。木質(zhì)素則可以從第一步NaClO2(相應(yīng)同位素標(biāo)定過)及醋酸(相應(yīng)同位素標(biāo)定過)處理后的水溶部分分離出來。具體過程可參見文獻(xiàn)(Green Chemistry 13(11),3196-3202，2011)。通過這些分離方法可以從植物中得到纖維素，半纖維素，木質(zhì)素，油脂，蛋白質(zhì)，淀粉，果糖及其他碳水化合物等。其中從同位素標(biāo)定的植物中得到的這些同位素標(biāo)定的生物質(zhì)基本組成成分可以直接當(dāng)作產(chǎn)品銷售。圖3為被13C增強(qiáng)過的柳枝稷的分離產(chǎn)物木質(zhì)素的核磁碳譜。2.1.2同位素標(biāo)定的六碳及五碳糖，甘油，飽和及不飽和脂肪酸及氨基酸的生產(chǎn)通過簡單的水解本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
同位素化合物的制備方法，其特征在于，所述的同位素化合物是以同位素標(biāo)定的植物為原料制成。

【技術(shù)特征摘要】
1.同位素化合物的制備方法，其特征在于，所述的同位素化合物是以同位素標(biāo)定的植物為原料制成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同位素化合物的制備方法，其特征在于，所述的同位素化合物是以同位素標(biāo)定的植物為原料，經(jīng)過傳統(tǒng)分離方法、水分解方法、發(fā)酵方法或者熱轉(zhuǎn)化方法制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同位素化合物的制備方法，其特征在于，所述的同位素為氘(2H)，碳-13(13C)及氧-18(18O)中的一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同位素化合物的制備方法，其特征在于，所述的同位素標(biāo)定的植物通過如下方法培養(yǎng)獲得：將植物幼苗或種子種植在全密閉溫室中，生長周期20-100天；所述的全密閉溫室中的培養(yǎng)條件為23-25攝氏度，濕度60-70％，光照22小時(shí)每天，光照強(qiáng)度1,200μmol m-2s-1，二氧化碳濃度0～500μl/l；所述的植物培養(yǎng)過程中的同位素標(biāo)定方法為如下方法中的任意一種：1)以2H2O為唯一水分來源，以普通CO2為二氧化碳來源，培育出氘...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賁昊璽，于海濤，王華，
申請(專利權(quán))人：南京昊綠生物科技有限公司，南京中醫(yī)藥大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32