β-Kdo乙硫苷供體的合成

黃家聲， 楊勁松

(四川大學 華西藥學院，四川 成都　610041)

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·研究簡報·

β-Kdo乙硫苷供體的合成

黃家聲， 楊勁松*

(四川大學 華西藥學院，四川 成都610041)

摘要：以草酰乙酸和D-阿拉伯糖為原料，經(jīng)縮合-脫羧，乙酰化，甲酯化和乙硫苷化等4步反應合成了β-Kdo乙硫苷供體，總收率24%，立體選擇性單一，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和13C NMR確證。

關(guān)鍵詞：D-阿拉伯糖; β-Kdo; 乙硫苷供體; 合成

3-去氧-D-甘露-2-辛酮糖酸(Kdo)屬于高碳糖家族，是革蘭氏陰性菌細胞壁脂多糖的重要組成部分。Kdo在維持細菌細胞壁結(jié)構(gòu)完整性和研究細菌致病機理等方面有重要作用[1]。多種Kdo供體已被用于含Kdo寡糖的合成[2]。

Kdo硫苷供體具有較高的化學穩(wěn)定性，在Kdo糖苷化研究中具有重要意義[3-4]。但關(guān)于Kdo硫苷供體的合成方法報道較少[5-7]。文獻方法存在以下問題：(1)在Cornforth一步合成策略構(gòu)建Kdo骨架的后處理過程中，使用醋酸中和氫氧化鈉，給分離帶來較大困難[8]。(2)柱層析純化使用昂貴的陶氏離子交換樹脂，成本較高。(3)甲基化過程需采用高毒性的重氮甲烷[9]。(4)乙硫苷化反應時用氯化鋅為催化劑，收率較低，立體選擇性差[5]。

為提高反應收率，簡化合成路線，本文在文獻方法的基礎(chǔ)上，對合成路線進行了工藝改進。以草酰乙酸(1)和D-阿拉伯糖(2)為原料，經(jīng)縮合-脫羧，乙酰化，甲酯化和乙硫苷化等4步反應合成了β-Kdo乙硫苷供體(β-6, Scheme 1)，總收率24%，立體選擇性單一，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和13C NMR確證。該方法具有成本低、立體選擇性高、過程綠色環(huán)保、純化簡單、易于規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點。

1實驗部分

1.1儀器與試劑

Varian Unit INOVA-400/54型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標)。

4按文獻[9]方法合成；AmberliteIRA402強堿性氯型陰離子交換樹脂，使用前依次用1 mol·L-1K2CO3溶液(5 L), 1 mol·L-1KHCO3溶液(5 L)和蒸餾水(7 L)洗滌;其余所用試劑均為分析純，按常規(guī)方法干燥和純化。

Scheme 1

1.2合成

(1) Kdo銨鹽(3)的合成

在反應瓶中加入1 10 g(75.5 mmol)和4 ℃蒸餾水82 mL，劇烈攪拌使其溶解；用10 mol·L-1NaOH溶液調(diào)至pH 11，加入2 38.4 g(225.7 mmol) 的4 ℃水(50 mL)溶液，加畢，用10 mol·L-1NaOH溶液調(diào)至pH 11，于室溫反應2.5 h。用Amberlite IR-120強酸性苯乙烯型陽離子交換樹脂中和反應體系至中性，過濾，濾液于80 ℃(浴溫)反應20 min。冷卻至室溫，用10 mol·L-1NaOH溶液調(diào)至pH 7，經(jīng)AmberliteIR?A402陰離子交換樹脂柱充分吸附后用蒸餾水(1.3 L)洗去殘余2，用0.75 mol·L-1(NH4)2CO3溶液(2.5 L)洗滌，合并洗液，減壓濃縮得白色無定型固體3 6.7 g，收率32%。

(2) 5的合成

在反應瓶中加入4 11.5 g(25.6 mmol)和DMF 250 mL，攪拌使其溶解；依次加入Cs2CO310.1 g和MeI 2.8 mL(45 mmol)，反應約2 h(TLC監(jiān)測)。減壓濃縮,殘余物用乙酸乙酯(250 mL)稀釋，過濾，濾液減壓濃縮后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：A=V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=1 ∶2]純化得無色糖漿狀液體5 10.6 g，收率90%。

(3)β-6的合成

在反應瓶中加入5 5.0 g(10.8 mmol)和干燥CH2Cl243 mL，攪拌使其溶解；于0 ℃依次加入乙硫醇1.56 mL(21 mmol)和三氟化硼乙醚2.8 mL,加畢，避光反應4 h(TLC監(jiān)測)。加入二氯甲烷150 mL，依次用水(3×100 mL)，飽和NaHCO3溶液(50 mL)和飽和食鹽水(50 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥，減壓濃縮，殘余物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=4 ∶1)純化得無色糖漿狀液體β-6 4.6 g，收率89%;1H NMRδ: 5.31(br s, 1H, 5-H), 5.19(m, 1H, 4-H), 4.87(m, 1H, 7-H), 4.39～4.32(m, 2H, 8-Ha,b), 3.96(d,J=10.2 Hz, 1H, 6-H), 3.82(s, 3H, 9-H), 2.81～2.75(m, 1H, SCH2), 2.62～2.56(m, 1H, SCH2), 2.49(dd,J=12.6 Hz, 4.8 Hz, 1H, 3-He), 2.17(t,J=12.6 Hz, 1H, 3-Ha), 2.12(s, 3H, OAc), 2.10(s, 3H, OAc), 2.00(s, 3H, OAc), 1.99(s, 3H, OAc), 1.22(t,J=7.2 Hz, 3H, 10-H);13C NMRδ: 170.7, 170.5, 169.8, 169.6, 168.5, 84.0, 71.8, 67.7, 67.1, 63.9, 62.2, 52.9, 32.4, 23.3, 20.8, 20.7, 20.6, 20.6, 14.1。

2結(jié)果與討論

2.1合成

(1) 3的合成

合成3時，在堿性條件下，1和2縮合后于80 ℃脫羧，一步構(gòu)建了單一構(gòu)型的α-Kdo。后處理時，文獻[8]方法采用冰醋酸中和反應體系，用量較大，易生成副產(chǎn)物醋酸鈉，不利于產(chǎn)物純化。我們采用Amberlite IR-120強酸性陽離子交換樹脂快速中和反應體系至中性，直接過濾后即可進行后續(xù)純化處理。純化時，我們用價格低廉的Amberlite?IRA402強堿型氯離子交換樹脂代替文獻[9]方法中的Dowex1*8氯陰離子交換樹脂，大大降低了成本。分離過程不使用有機溶劑，交換樹脂均可多次再生使用，綠色環(huán)保，可進行規(guī)模化生產(chǎn)，收率略低于文獻[8]收率(38%)。

(2) 5的合成

合成5時，文獻[9]方法雖可定量得到甲酯化產(chǎn)物，但甲酯化反應需使用大量高毒性和刺激性的重氮甲烷，且反應時間較長，反應溫度較低。我們采用溫和的碳酸銫-碘甲烷反應體系，于室溫下催化羧基甲酯化，僅需反應2 h即可使底物反應完全。后處理簡便，收率較高(91%)。

(3) 6的合成

合成β-6時，文獻[5]采用氯化鋅于0 ℃催化乙硫苷反應，終產(chǎn)物構(gòu)型(β∶α)比例為5 ∶1，收率80%。我們改用三氟化硼乙醚催化反應，發(fā)現(xiàn)溫度對終產(chǎn)物構(gòu)型和收率有重要影響，結(jié)果見表1。

表1　反應溫度對6收率和構(gòu)型的影響

aβ∶α由1H NMR分析確定。

由表1可見，于室溫反應時，6的構(gòu)型(β∶α)比例約為5 ∶1，收率僅70%，延長反應時間，收率無明顯變化，且開始生成大量副產(chǎn)物。于0 ℃反應4 h，幾乎全部生成β-6，收率89%。

參考文獻

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Synthesis ofβ-Kdo Ethyl Thioglycoside Donors

HUANG Jia-sheng,YANG Jin-song*

(School of Pharmacy, Sichuan University, Chengdu 610041, China)

Abstract：β-Kdo ethyl thioglycoside donor, in total yield of 24% and single selectivity of β-specific, was synthesized by a four-step reaction of condensation-decarboxylation, acetylation, methyl esterification and ethyl thioglycosylation, using oxaloacetic acid and D-arabinose as starting materials. The structure was confirmed by1H NMR and13C NMR.

Keywords：D-arabinose; β-Kdo; ethyl thioglycoside donor; synthesis

收稿日期：2015-05-11;

修訂日期：2016-03-18

作者簡介：黃家聲(1988-)，男，漢族，四川巴中人，碩士研究生，主要從事寡糖及其苷類的合成研究。 E-mail: xnjdhjs@126.com通信聯(lián)系人： 楊勁松，教授， E-mail: yjs@scu.edu.cn

中圖分類號：O629.13

文獻標志碼：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.05.15198