含O-,S-,N-和C-2,3-不飽和糖苷的合成

趙 輝,李 珊,陳沛然,2

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含O-,S-,N-和C-2,3-不飽和糖苷的合成

趙 輝1,李 珊1,陳沛然1,2

(1.東華大學 化學化工與生物工程學院，上海 201620 2.中國科學院 上海有機化學研究所 生命有機化學國家重點實驗室，上海 200032)

以3,4,6-三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖為原料，(NH4)2S2O8為催化劑，利用Ferrier重排反應制得一系列含O-,S-,N-和C-2,3-不飽和糖苷，其結構經(jīng)1H NMR，IR和MS(ESI)確證。考察了催化劑及其用量，溶劑和溫度對產(chǎn)率的影響。結果表明：在最優(yōu)條件[反應溫度80 ℃，乙腈為溶劑，(NH4)2S2O8為催化劑(1 eq.)]下，3a產(chǎn)率高達83%。

Ferrier重排;3,4,6-三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖;2,3-不飽和糖苷;合成

2,3-不飽和糖苷類化合物是合成天然活性分子的重要手性中間體，其吡喃環(huán)上的不飽和雙鍵上可進行加成、雙羥化及環(huán)氧化等反應，可應用于多種糖苷衍生物的合成[1-3]。I型Ferrier重排反應是制備2,3-不飽和糖苷的重要方法[1]。該反應是指烯糖在路易斯酸或布朗斯特酸的催化下和親核試劑發(fā)生的類似烯丙基重排反應[1-2]。

目前關于I型Ferrier重排反應的金屬路易斯酸催化劑報道較多,如Sc(OTf)3[4]、TiCl4[5]、AuCl3[6]和 Pd(OAc)2[7]等。但這類催化劑價格較為昂貴且所含重金屬對環(huán)境有污染。非金屬催化劑如BF3·Et2O[8]、TMSOTf[9]、三(五氟苯基)硼烷[10]等對空氣、水較為敏感，反應條件苛刻，并且價格昂貴。因此,尋找高效、廉價、環(huán)保的高效催化劑是目前研究的一個重要方向。

2014年，Satyanarayana課題組[11]使用較為廉價的3,5-二硝基苯甲酸作為催化劑，通過I型Ferrier重排反應合成了一系列2,3-不飽和的O-糖苷、S-糖苷。2015年Saeeng等[12]以常見的IBr作為催化劑在溫和的條件下合成2,3-不飽和的O-糖苷。

Scheme 1

*(α∶β)通過1H NMR分析。

本文使用廉價的(NH4)2S2O8為催化劑，以3,4,6-三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖(1)為原料，乙腈為溶劑,于80 ℃分別和含O-、S-、N-和C-的親核試劑(2a～2o)反應，合成了一系列2,3-不飽和的O-糖苷、S-糖苷、N-糖苷及C-糖苷(3a～3o，Scheme 1)，其結構經(jīng)1H NMR,IR和MS(ESI)確證。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

WRS-2A型顯微熔點儀；WZZ-2型數(shù)字式自動旋光儀(CDCl3為溶劑)；Bruker AM-400型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標)；Thermo Nicolet-380型紅外光譜儀(KBr壓片)；Finigan MAT8430型質譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 3a～3o的合成(以3a為例)

在氬氣保護下，向反應管中依次加入(NH4)2S2O80.7 mmol,1 0.7 mmol,無水乙醇(2a) 1.5 mmol和CH3CN 5 mL，于80 ℃反應至終點(TLC監(jiān)控)。過濾，濾液蒸除CH3CN后加入乙酸乙酯30 mL，依次用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑:石油醚/乙酸乙酯=6/1，V/V)純化得3a。

用類似的方法合成3b～3o。

2 結果與討論

2.1 合成條件優(yōu)化

為尋找3的最佳反應條件，以3a的合成為模板反應，考察了催化劑及其用量，溶劑和反應溫度對3a產(chǎn)率的影響。

(1) 催化劑

1 0.7 mmol，溫度為60 ℃，其余條件同1.2(1)，考察了催化劑對3a產(chǎn)率的影響。結果見表1。由表1可見，(NH4)2S2O8為催化劑時產(chǎn)率為75%，而NH4Cl和(NH4)2SO4為催化劑時反應不能進行，(NH4)2S2O8為催化劑較好。

表1 催化劑對3a產(chǎn)率的影響

(2) 溶劑

(NH4)2S2O8為催化劑(1 eq.)，其余條件同1.2(1)，考察了溶劑對3a產(chǎn)率的影響，結果見表2。由表2可見，乙腈為溶劑時,40 min內反應即可完成(83%)，而在二氯甲烷和甲苯中不能發(fā)生反應。因此，以乙腈為溶劑。

表2 溶劑對3a產(chǎn)率的影響a

表3 溫度和催化劑用量對3a產(chǎn)率的影響

a(α∶β)通過1H NMR分析。

(3) 催化劑用量

乙腈為溶劑，其余條件同1.2(1)，考察了催化劑的量對3a產(chǎn)率的影響，結果見表3。由表3可見，于80 ℃催化劑用量為1 eq.，3a產(chǎn)率最高(83%)，當催化劑用量為0.5 eq.，反應很難進行，且產(chǎn)率降低(35%)。

綜上所述，最佳反應條件為：反應溫度80 ℃，乙腈為溶劑，(NH4)2S2O8為催化劑(1 eq.)。

2.2 底物適應性考察

在最優(yōu)條件下，考察該反應系對底物的適應性(Scheme 1)。實驗結果表明：醇類(2a～2f)作為親核試劑通常在短時間內即可完成，而酚類由于親核能力較弱、自身不穩(wěn)定等原因，反應相對較慢，產(chǎn)率也較低。使用磺酰胺類化合物作為親核試劑制備N-糖苷(3j，3k，3m)產(chǎn)率70%～83%，α∶β值也較高；酰胺類化合物難于反應，而使用2-唑烷酮(2l)作為親核試劑，合成化合物(3l)的產(chǎn)率為65%；三甲基硅烷類作為親核試劑也有著較高的產(chǎn)率。綜上所述，該反應體系具有良好的底物適用性。

以3,4,6-三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖為原料，(NH4)2S2O8為催化劑，利用Ferrier重排反應制得一系列含O-,S-,N-和C-2,3-不飽和糖苷。以3a為例考察了催化劑及其用量，溶劑和溫度對產(chǎn)率的影響，結果表明在最優(yōu)條件[反應溫度80 ℃，乙腈為溶劑，(NH4)2S2O8為催化劑(1 eq.)]下,3a的收率高達83%。應用該催化體系成功合成了含O-,S-,N-,和C-2,3-不飽和糖苷(3a～3o)。

該反應體系具有反應操作簡單，催化劑價廉易得,實用性強等優(yōu)點，在2,3-不飽和糖苷類化合物的合成中具有良好的應用價值。

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Synthesis of 2,3-UnsaturatedO-,S-,N-,andC-glycosides

ZHAO Hui1,LI Shan1,CHEN Pei-ran1,2*

(1.College of Chemistry,Chemical Engineering and Biotechnology,Donghua University,Shanghai 201620,China;2.State Key Laboratory of Bio-organic and Natural Products Chemistry,Shanghai Institute of Organic Chemistry,Shanghai 200032,China)

2,3-UnsaturatedO-,S-,N-,andC-glycosides were synthesized by Ferrier rearrangement of 3,4,6-tri-O-acetyl-D-glucal,using (NH4)2S2O8as catalyst.The structures were confirmed by1H NMR,IR and MS(ESI).The effects of catalysts and its amount,solvents and reaction temperature were investigated.The results indicated that the yield of 3a was up to 83% under the optimum conditions [reaction temperature was 80 ℃,acetonitrile as solvent and (NH4)2S2O8as catalyst (1 eq.)].

Ferrier rearrangement;3,4,6-tri-oacetyl-D-glucal;2,3-unsaturated glycoside；synthesis

2016-05-05；

2016-10-12

國家自然科學基金資助項目(21272305)

趙輝(1989-)，男，漢族，安徽淮北人，碩士研究生，主要從事有機合成的研究。 E-mail:zhaohuijhon@126.com

陳沛然，教授，Tel.021-67792594，E-mail:prchen@dhu.edu.cn

O624

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.12.16119