一种温和的卤代糖制备方法及其在“一锅法”立体选择性构建糖苷键中的应用研究

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糖类化合物参与许多关键的生物学识别过程,并在药物研发中有着非常重要的意义。获得结构明确的糖类化合物是理解其生物学功能的前提与基础。自然界中的糖类化合物往往具有丰度低,结构上存在微观不均一性,因此,从天然来源中获得结构明确的糖类化合物以满足其生物学研究是非常困难的。糖的化学合成是解决糖来源的重要工具与手段。尽管寡糖和糖缀合物的化学合成目前已经取得了很大的进展,但由于糖基化反应的效率仍然受到诸多因素的影响,糖的组装仍然是一个耗时且费力的过程。发展高效的糖苷键构建策略依然是糖科学领域非常重要的核心问题。卤代糖(氟、氯、溴、碘代糖)在糖苷键的构建中具有重要的意义,是合成C-苷,O-苷,N-苷等的重要前体,且在控制糖苷键构型方面有其自身的优势和相当广泛的应用。卤代糖可以通过试剂控制,仅通过改变反应浓度、溶剂或其他反应条件等外部因素就能产生相对理想的立体成苷效果。目前,文献中报道了大量的卤代糖合成方法,但是大多数存在反应条件苛刻,对酸碱不稳定基团不具备良好的相容性,以及使用毒性较大的试剂等问题。因此我们期望发展一种温和的卤代糖制备方法,以解决卤代糖合成条件苛刻且对于不稳定的卤代糖难以分离的问题。并且期望将得到的卤代糖应用于“一锅法”糖基化反应中。在本论文中,我们进行了以下几个方面的研究:(1)以2,2-二甲基丁炔硫苷为底物制备卤代糖条件的探索。以全乙酰化葡萄糖硫苷为模型反应,在不同的反应溶剂中以溴化碘为炔基活化剂,探索溴代糖的制备。最终,我们发现二氯甲烷为反应溶剂时,高收率得到了全乙酰化溴代糖。(2)底物适用范围的探索。我们首先合成了 11种不同种类的硫苷底物,包括乙酰基、苯甲酰基和异亚丙基缩酮保护的”去武装”底物,以及苄基、硅基保护的“武装”底物。然后在上述优化的条件下,对11种底物在单质碘或其他条件下进行反应,得到了 23种不同的卤代糖。“去武装”的硫苷底物都能在2-4h内以71-96%的收率以及单一的α选择性得到相应的卤代糖。“武装”的底物也可以快速形成相应的卤代糖,特别是酸敏感的硅醚保护基和异亚丙基缩酮保护基在该反应条件下可以稳定存在。(3)卤代糖形成机理的初步验证。苄基化的碘代糖和溴代糖非常不稳定,难以用柱分离得到。我们通过在线核磁对苄基化“武装”硫苷底物进行产物分析和结构鉴定。同时,通过氢谱,对卤代糖在单质碘或溴化碘活化条件下的形成机理进行了探索。(4)“一锅法”糖基化方法的探索。考虑到“武装”的溴代糖或碘代糖不稳定性,我们发展了一种基于三苯基氧膦为促进剂的“一锅法”糖基化方法,可以以高收率和极高的立体选择性构建α-糖苷键。在乙腈为反应溶剂,以三氟甲磺酸银为促进剂,可以高立体选择性构建β-糖苷键。综上,我们发展了一种温和的利用卤素单质和卤素互化物活化2,2-二甲基丁炔硫苷制备卤代糖的方法,该方法具有广泛的底物适用性。利用该方法制备的卤代糖,无需分离纯化,在不同促进剂作用下,可以实现“一锅法”立体选择性构建α或者β糖苷键。
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