神經節系列鞘糖脂氨基半乳糖模塊的快速合成*

王 坤，張鵬濤，李春霞，管華詩

(中國海洋大學醫藥學院海洋藥物教育部重點實驗室山東省糖科學與糖工程重點實驗室，山東 青島 266003)

乙酰氨基半乳糖(GalNAc)常存在于以Galβ3GalNAcβ4Gal為結構片段的神經節系列鞘糖脂中，如 FucoseGM1，3'-isoLM1，GM1 和 SB1a［1］。該類鞘糖脂在腫瘤細胞的異常表達引起人們的廣泛關注，其作為腫瘤標志物可以幫助腫瘤的診斷、分類、預后判斷等。因此與鞘糖脂相關的糖疫苗的研究與開發是目前糖化學和糖生物學的研究熱點［2］。但神經節系列鞘糖脂在生物體中的含量少，且分離純化較困難，因此目前主要通過化學合成法進行制備［3］。

在鞘糖脂FucoseGM1的一鍋法合成中［4］，糖鏈中乙酰氨基半乳糖單元利用4，6-O-二-乙酰基-2-三氯乙氧羰酰氨基-2-脫氧-β-D-吡喃半乳糖對甲苯硫苷(5)作為糖基受體通過糖苷化反應引入。該合成模塊的相對反應活性(RRV)為3269，其合成方法一般是從1出發，利用芐叉保護4，6-位，再用Lev和TBDMS等可選擇性脫除的保護基保護3-位;然后水解去掉芐叉，乙酰化4，6-位，脫除3-位保護基得5。該合成方法步驟繁瑣，且中間體多需硅膠柱層析純化，不適合大量制備。為了快速有效的合成具有Galβ3GalNAcβ4Gal結構片段的神經節系列鞘糖脂，必須發展一種簡便、快捷的方法合成5。

本文以D-氨基半乳糖鹽酸鹽為原料，經四步反應合成了2-N-三氯乙氧羰酰氨基-半乳糖對甲苯硫苷(3);利用濃硫酸催化乙酸乙酯［5］對3的6-位選擇性乙酰化，原乙酸酯選擇性乙酰化4-位羥基，以兩步70%的總收率合成了5(Scheme 1)，其結構經1H NMR和ESI-MS確證。

Scheme 1

該方法具有試劑廉價低毒、操作簡單、收率較高、不需柱層析分離純化等優點，適合大量制備，為神經節系列鞘糖脂的合成提供了參考。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

JNM-ECP600型和DD2 500-MR型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標);Micromass QTOF Ultima Global型質譜儀。

所用試劑均為分析純;甲醇和CH2Cl2使用前經無水處理。

1.2 合成

(1)1的合成

在反應瓶中依次加入氨基半乳糖鹽酸鹽5 g(23 mmol)和蒸餾水120 mL，攪拌至完全溶解;緩慢加入 NaHCO35.52 g(65 mmol)，攪拌使其溶解;冰浴下滴加 TrocCl5.45 mL(39.5 mmol)，滴畢，于-5℃反應24 h。趁冷過濾，濾餅用冰水(20 mL)洗滌，真空干燥得白色粉末。加入吡啶20 mL，攪拌使其溶解;加入乙酸酐10 mL，于室溫反應5 h(TLC檢測)。加入乙醇5 mL淬滅反應，減壓蒸除吡啶，加入EtOAc 250 mL，依次用0.5 mol·L-1HCl(3×100 mL)、飽和碳酸氫鈉(3×100 mL)和飽和NaCl溶液(3×100 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮得白色無定形固體1 10.6 g，收率87%;TOF-ESI-MS m/z:Calcd for C17H22NO11Cl3Na{［M+Na］+}544.0，found 544.0。

(2)2的合成

在反應瓶中依次加入1 10 g(19 mmol)和CH2Cl2100 mL，攪拌使其溶解;加入對甲苯硫酚(p-TolSH)3.54 g(28.5 mmol)，氮氣保護，冰浴下緩緩滴加 BF3·OEt210.0 mL(38.0 mmol)，滴畢，緩慢升至室溫，反應7 h(TLC檢測)。加入飽和NaHCO3溶液終止反應，用二氯甲烷(2×100 mL)萃取，合并萃取液，依次用飽和 NaHCO3和飽和NaCl水溶液洗滌，無水Na2SO4干燥，減壓濃縮后經硅膠柱層析［洗脫劑:V(AcOEt)∶V(石油醚)=1 ∶3］純化得白色粉末 2 8.66 g，收率 80%;1H NMR δ:7.43(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，7.13(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，5.39(d，J=3.0 Hz，1H，4-H)，5.19(dd，J=10.8 Hz，2.9 Hz，1H，3-H)，5.11(d，J=9.1 Hz，1H，NH)，4.84(d，J=10.3 Hz，1H，1-H)，4.80(d，J=12.1 Hz，1H，CH2CCl3)，4.73(d，J=12.0 Hz，1H，CH2CCl3)，4.18(dd，J=11.3 Hz，7.0 Hz，1H，6a-H)，4.12(dd，J=11.4 Hz，6.3 Hz，1H，6b-H)，3.94～3.87(m，2H，2，5-H)，2.34(s，3H，ArCH3)，2.13(s，3H，COCH3)，2.04(s，3H，COCH3)，1.98(s，9H，COCH3);TOF-ESI-MS m/z:Calcd for C22H26NO9SCl3Na{［M+Na］+}608.1，found 608.1。

(3)3的合成

在反應瓶中加入2 8.0 g(13.6 mmol)和甲醇150 mL，攪拌使其溶解;加入催化量的甲醇鈉，調至pH 8～9，于室溫反應20 min(TLC檢測)。用酸性陽離子樹脂調至中性，過濾，濾液減壓蒸餾得白色固體3 6.28 g，收率99%;1H NMR(氘代甲醇)δ:7.42(d，J=8.1 Hz，2H，ArH)，7.13(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，4.89(d，J=12.2 Hz，1H，CH2CCl3)，4.75(d，J=12.1 Hz，1H，CH2CCl3)，4.71(d，J=10.4 Hz，1H，1-H)，3.91(d，J=2.9 Hz，1H，4-H)，3.79(dd，J=11.5 Hz，6.6 Hz，1H，6a-H)，3.78(t，J=10.3 Hz，1H，2-H)，3.74(dd，J=11.5 Hz，5.4 Hz，1H，6b-H)，3.63(dd，J=10.2 Hz，3.2 Hz，1H，3-H)，3.53(t，J=6.1 Hz，1H，5-H)，2.33(s，3H，ArCH3)。

(4)4的合成

在反應瓶中加入3 4.6 g(10 mmol)和乙酸乙酯200 mL，攪拌下緩慢滴加濃硫酸(0.82 mL，15 mmol)的乙酸乙酯(100 mL)溶液，滴畢，于45℃反應18 h(TLC檢測)。加入飽和NaHCO3溶液終止反應，依次用飽和NaHCO3溶液(2×50 mL)和飽和NaCl溶液(2×50 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥，濃縮得白色固體4粗品(直接進行下步反應);1H NMR δ:7.41(t，J=6.5 Hz，2H，ArH)，7.11(t，J=6.6 Hz，2H，ArH)，5.39(d，J=6.9 Hz，1H，NH)，4.82～4.70(m，2H，CH2CCl3)，4.68(d，J=10.2 Hz，1H，1-H)，4.36(dd，J=11.6 Hz，5.7 Hz，1H，6a-H)，4.32(dd，J=11.6 Hz，7.1 Hz，1H，6b-H)，3.92(d，J=2.8 Hz，1H，4-H)，3.81(dd，J=9.8 Hz，2.5 Hz，1H，3-H)，3.71(m，1H，5-H)，3.61(m，1H，2-H)，2.33(s，3H，ArCH3)，2.08(s，3H，COCH3);TOF-ESI-MS m/z:Calcd for C18H22NO7SCl3Na{［M+Na］+}524.0，found 524.0。

(5)5的合成

在反應瓶中加入4粗品和乙腈100 mL，攪拌使其溶解;加入原乙酸三乙酯3.7 mL(20 mmol)和對甲苯磺酸170 mg(1 mmol)，于室溫反應1.5 h;加入三乙胺終止反應，減壓濃縮后，加入90%乙酸80 mL，室溫反應1 h。減壓濃縮，甲苯共沸兩次后用無水乙醇重結晶得白色固體5 3.81 g，收率(3→5)70%;1H NMR δ:7.43(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，7.11(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，5.33(d，J=3.1 Hz，1H，4-H)，5.22(d，J=7.2 Hz，1H，NH)，4.80～ 4.73(m，3H，1-H，CH2CCl3)，4.16(d，J=6.4 Hz，2H，6-H)，4.04(m，1H，3-H)，3.86(t，J=6.4 Hz，1H，5-H)，3.62～3.59(m，1H，2-H)，2.84(d，J=4.5 Hz，1H，3-OH)，2.34(s，3H，ArCH3)，2.13(s，3H，CH3in Ac)，2.06(s，3H，CH3in Ac);TOF-ESIMS m/z:Calcd for C20H24NO8SCl3Na{［M+Na］+}557.0，found 557.2。

2 結果與討論

從氨基半乳糖鹽酸鹽出發，首先利用弱堿NaHCO3中和原料中的鹽酸，隨后利用Troc選擇性保護2-位氨基，3，4，6-位乙酰化得 1。1 與對甲苯硫酚反應得硫苷2［6］，然后在甲醇鈉的作用下脫除乙酰基制得關鍵中間體3，四步總收率69%。

Wong等［4］以 3 為起始原料，經 4，6-位芐叉保護，3-位 Lev保護，脫除芐叉，4，6-位乙酰化和脫Lev保護共5步反應制得5，總收率35%。該方法步驟繁瑣，且中間體多需硅膠柱分離純化。

制備5的關鍵是4，6-位羥基的選擇性保護。Liang等［5］報道濃硫酸催化乙酸乙酯區域選擇性的保護氨基葡萄糖硫苷的6-位羥基。本文利用該方法順利實現了3的6-位選擇性乙酰化制備4。

在4的制備過程中，n(3)∶n(濃硫酸)∶n(EtOAc)=1 ∶1.5 ∶30，溫度對反應有一定影響。室溫下3在乙酸乙酯中的溶解度較差，轉化較慢，48 h仍不能完全轉化;回流反應3 h 3完成轉化，但同時有大量3，6-位雙乙酰化副產物生成;于40℃反應18 h 3基本轉化完全，僅有少量雙乙酰化產物生成，無需分離，簡單后處理蒸干后直接進行下步反應。

對4的4-位羥基進行選擇性的保護。原乙酸三乙酯可以在對甲苯磺酸的催化下將糖環中處于順勢的相鄰羥基進行保護，并在酸性條件下水解，在平伏鍵上留下一個乙酰基［7］。該方法順利完成了4-位羥基的區域選擇性乙酰基化，快速高收率(兩步收率70%)地合成了神經節系列鞘糖脂氨基半乳糖模塊5。

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