CN1054607C - 一种以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法。以溴代酰基糖为糖基供体，带有二个或二个以上羟基的糖为糖基受体，在等摩尔比的有机碱及银盐存在下，室温搅拌下反应；以常规方法后处理，用硅胶柱层析法精制，制备出纯的含游离羟基的糖的原酸酯；或含游离羟基的糖的原酸酯粗产物，不经分离，按常规方法乙酰化，精制后得到纯的不含游离羟基的糖的原酸酯；将含游离羟基的或不含游离羟基的糖原酸酯在催化剂三甲基硅三氟甲磺酸盐作用下重排，得到用本发明方法制备出的高产率、高区选及立体选择性的寡糖化合物。
Description
本发明属于有生物活性的寡糖的制备技术领域，特别是涉及能用于合成复杂的寡糖、及用于药物的筛选的、以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法。
寡糖，多糖及糖缀合物(糖蛋白，糖脂)是生物体内重要的信息物质，参与所有细胞的接触过程，细胞表面的寡糖在细胞之间的通讯，识别和相互作用，胚胎发生，转移，在信号传递，细胞运动与黏附，以及病原与宿主细胞的相互作用方面起着重要作用。最新的研究表明，寡糖不仅以它们的缀合物在起作用，很多寡糖本身就有重要的生理功能，有的寡糖能激发植物的免疫系统，有的寡糖能诱导根瘤菌的固氮作用：有的寡糖可以与入侵的微生物上的糖蛋白相结合而阻止这些微生物对人体正常细胞的侵袭，而一些寡糖则具有肝素(haparin)的功能，血型决定族寡糖更是很有希望的防治癌症的药物。寡糖在农业，医药业方面有广泛的应用前景。而寡糖和多糖直接做为药物使用，去除疾病，增进健康，将引起防治疾病观念的更新，也是生命科学的一大进展。新兴的“糖工程”(以糖类为基础的药物研制)正处于蓬勃发展的新起点，据“生物工程新闻”(Biotech News)1995，14(4)，7报导，糖类药物的市场份额将从1993年的13％增加至2000年的24％。
对寡糖的合成可采用多种方法，如经典的K-K法见“化学综述”(Chem.Rev.)1993，93，1503.，以及改进的K-K法见“糖的化学和生物化学进展”(Adv.Carbohydr.Chem.Biochem.)1994，50，21.在这些方法中，为保证糖基供体和糖基受体在特定的位置连接，所用的糖基受体一般都只含一个游离羟基，这样在合成复杂的寡糖时，对糖基受体要用不同的保护基保护，步骤繁琐，费时费力。迄今为止尚未见用不保护的糖基受体的报道。
本发明的目的在于采用全新的思路，提供一种步骤简单，省时省力的以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法。
本发明的目的是这样实现的：以最简单的溴代酰基糖为糖基供体，使其与带有二个或二个以上游离羟基的糖基受体反应，在碱性条件及银催化剂作用下，高区域选择性的、高产率的得到糖的原酸酯，然后在TMSOTf的催化作用下重排，得到所需要的双糖或寡糖。糖的原酸酯是本发明的关键中间体，它决定了反应的区域选择性。
本发明的合成方法在于：以溴代酰基单糖或双糖为糖基供体，以带有二个或二个以上羟基的单糖或寡糖为糖基受体，按等摩尔比溶于适量有机溶剂中，加入与糖基供体或糖基受体等摩尔比的有机碱，在室温搅拌下，再加入与糖基供体或糖基受体等摩尔比的催化剂银盐，反应2-8小时后结束。将反应液以有机溶剂稀释后，用水洗溶液，弃去水相，有机相在真空下抽干，得到含游离羟基的糖的原酸酯粗产物，用硅胶柱层析法精制，制备出纯的含游离羟基的糖的原酸酯；或反应液直接在真空下抽干，得含游离羟基的糖的原酸酯粗产物，不经分离，按常规方法乙酰化，所得到的不含游离羟基的糖的原酸酯粗产物用硅胶柱层析法精制，得到纯的不含游离羟基的糖的原酸酯；将含游离羟基的或不含游离羟基的原酸酯溶于适量有机溶剂中，加入催化剂三甲基硅三氟甲磺酸盐(TMSOTf)，其用量与糖的原酸酯摩尔比为0.1-0.8，在室温、搅拌、并在氮气保护下，进行原酸酯的重排，反应2-8小时，按常规方法终止反应，将反应液以有机溶剂稀释后，用水洗溶液，弃去水相，有机相在真空下抽干，所得粗产物用硅胶柱层析法精制，收集相应组分，得到用本发明方法制备出的寡糖化合物。
所述的有机溶剂为卤代烷，醚，酰胺。
所述的卤代烷为二氯甲烷，醚为乙醚，酰胺为二甲基甲酰胺，砜为二甲基亚砜。
所述的有机碱为2，4-二甲基吡啶，2，6-二甲基吡啶，或2，4，6-三甲基吡啶。
所述的银盐为三氟甲磺酸银、高氯酸银、或碳酸银。
所述的糖基供体为为溴代酰基葡萄糖，溴代酰基半乳糖，溴代酰基甘露糖，溴代酰基木糖，溴代酰基阿拉伯糖，溴代酰基来苏糖，溴代酰基麦芽糖，溴代酰基乳糖，溴代酰基纤维双糖。
所述的酰基为乙酰基，苯甲酰基，氯代乙酰基。
所述的糖基受体为葡萄糖，半乳糖，甘露糖，木糖，阿拉伯糖，来苏糖，麦芽糖，乳糖以及三糖的化合物。以下面为例
a-CH2Cl2，AgOTf，2，4-二甲基吡啶(2，4-lutidine)，室温，2小时b-CH2Cl2，TMSOTf(催化量)，室温，2小时1---溴代乙酰(图中为葡萄糖)糖，为糖基供体2---带有二个或含二个以上游离羟基的糖基(图中为葡萄糖)受体3---糖的原酸酯4---重排的产物双糖或寡糖(图中为葡萄糖的双糖)。
以葡萄糖，半乳糖，甘露糖，木糖，阿拉伯糖，来苏糖，麦芽糖，乳糖为原料，按(Methods in Carbohydrate Chemistry II)的方法制备它们的溴代乙酰糖，作为糖基供体。糖基受体则根据不同的要求，采用不同的方法制备，原则上，制备1，6连接的糖时，糖基受体6位应是游离羟基，另外2，3，4位中再有一个游离羟基，或其中再有两个游离羟基，或都是游离羟基。
本发明能大大简化复杂寡糖的合成，特别是1，6连接的寡糖的合成，而生成的糖苷健对于原糖基供体一方总是具有1，2反式的立体构型。
本发明能制备合成复杂寡糖所用的中间体，可用于有生物活性的双糖及寡糖的合成，这些糖可用于药物活性实验。
下面结合实施例对本发明进行详细地说明。实施例1：1，6-β连接的葡萄双糖5(Methyl 6-O-β-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside)制备
溴代乙酰葡萄糖(tetra-O-acetyl-α-D-glucopyranosyl bromide)(1，411毫克，1毫摩尔)溶于10毫升二氯甲烷中，向此溶液中加入2，3-二-乙酰基-α-D-葡萄糖吡喃甲基苷(2，278毫克，1毫摩尔)在10毫升二氯甲烷中的溶液，然后加入2，4-二甲基吡啶(0.115毫升，1毫摩尔)，在搅拌下加入三氟甲磺酸银(256毫克，1毫摩尔)，在室温反应二小时后，薄层色谱分析表明反应完成。将反应液以10毫升二氯甲烷稀释，用水洗溶液，弃去水相，有机相在真空下抽干，得到的含游离羟基的糖原酸酯粗产物用硅胶柱层析法精制，用乙酸乙酯/石油醚(1/2)作为淋洗液淋洗，收集相应组分，得到纯的含游离羟基的糖原酸酯3。将3溶于10毫升二氯甲烷中，加入TMSOTf(38μL，0.2毫摩尔)，在氮气保护，室温、搅拌下进行重排，六小时后完成，反应液的后处理与3的后处理方法相同，粗产物用硅胶柱层析法精制，用乙酸乙酯/石油醚(1/2)作为淋洗液淋洗，收集相应组分，得到本发明方法制备出的寡糖化合物4。将4溶于10毫升无水甲醇中，加入催化剂量(0.76毫克，0.02毫摩尔)甲醇钠，反应在室温下进行，二小时后完成。用醋酸中和至中性，减压下抽干，即定量得到产物5。
实施例2：5的另外一种制备方法
溴代乙酰葡萄糖(tetra-O-acetyl-α-D-glucopyranosyl bromide)(1，411毫克，1毫摩尔)溶于10毫升干燥的二甲基甲酰胺(DMF)中，加入α-D-葡萄糖吡喃甲基苷(6，194毫克，1毫摩尔)在5毫升DMF中的溶液，然后加入2，4-二甲基吡啶(0.115毫升，1毫摩尔)，在搅拌下加入三氟甲磺酸银(256毫克，1毫摩尔)，在室温反应二小时后，薄层色谱分析表明反应完成。将反应液在真空下抽干，得含游离羟基的糖的原酸酯粗产物7，不经分离，将其溶于5毫升吡啶中，向此溶液中加入4毫升乙酸酐，反应在室温下进行，三小时后完成，将反应液以10毫升二氯甲烷稀释，先后用1N盐酸及水洗涤有机相，有机相在真空下抽干，得到不含游离羟基的糖的原酸酯粗产物8。将8用硅胶柱层析法精制，用乙酸乙酯/石油醚(1/2)作为淋洗液淋洗，收集相应组分，得到纯的不含游离羟基的糖的原酸酯产物8。按实施例1中的方法将8重排为全酰化的糖9，并用实施例1中相同的方法，脱掉乙酰基，得到产物5。
实施例3：1，3-β-连接的葡萄双糖14(Methyl 3-O-β-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside)
溴代乙酰葡萄糖(tetra-O-acetyl-α-D-glucopyranosyl bromide)(1，411毫克，1毫摩尔)溶于10毫升二氯甲烷中，向此溶液中加入4，6-氧-苄叉基-α-D-葡萄糖吡喃甲基苷(10,282毫克，1毫摩尔)在10毫升二氯甲烷中的溶液，然后加入2，4-二甲基吡啶(0.115毫升，1毫摩尔)，在搅拌下加入三氟甲磺酸银(256毫克，1毫摩尔)，在室温反应四小时后，薄层色谱分析表明反应完成。将反应液以10毫升二氯甲烷稀释，用水洗溶液，弃去水相，有机相在真空下抽干，用硅胶柱层析法精制，用乙酸乙酯/石油醚(1/2)作为淋洗液淋洗，收集相应组分，得到纯的含游离羟基的糖的原酸酯11(85％)。将11用实施例2中的办法，以吡啶为溶剂，用乙酸酐为试剂进行乙酰化，定量的得到不含游离羟基的糖的原酸酯12。将12用实施例2中的办法，在TMSOTf催化下重排，粗产物用硅胶柱层析法精制，用乙酸乙酯/石油醚(1/2)作为淋洗液淋洗，收集相应组分，得到纯产物13。将13溶于10毫升的二氯甲烷中，加入二氯乙酸使其浓度达到10％，反应在室温下进行1小时，水解掉苄叉基，真空抽干溶剂后，用实施例2中的办法，以甲醇为溶剂加入催化剂量甲醇钠脱乙酰基，即定量得到产物14。
实施例4：1，3-β-连接的葡萄双糖烯丙基苷19(Allyl 3-O-β-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside)由3，4游离羟基受体的制备方法。
步骤同实施例3，但用2，6-二-O-苯甲酰基葡萄糖烯丙基苷(15)为糖基受体，反应所用条件与实施例3相同，分别得到含游离羟基的糖的原酸酯16，不含游离羟基的糖的原酸酯17，17经重排得到18。18再经催化脱乙酰、苯甲酰基得到双糖19如下图所示。
实施例5：半乳糖1，3-β-连接葡萄糖双糖烯丙基苷(Allyl 3-O-β-D-galactopyranosyl-α-D-glucopyranoside)
步骤同实施例3，但所用的糖基供体为溴代乙酰半乳糖20，而糖基受体为15，在与实施例4相同的条件下得到含游离羟基的糖的原酸酯21及不含游离羟基的糖的原酸酯22，22经重排得到23。23再经催化脱乙酰、苯甲酰基得到双糖24如下图所示。
实施例6：1，6-α-连接的甘露糖双糖甲基苷30(Methyl 6-O-α-D-mannopyranosyl-α-D-mannopyranoside)
按实施例2的步骤制备，但所用的糖基供体为溴代乙酰甘露糖25，而糖基受体为甘露糖α-甲基苷26，在与实施例2相同的条件下得到含游离羟基的糖的原酸酯27的粗产物，无需精制，将其直接用吡啶，乙酰酐乙酰化，再经硅胶柱层析法精制后得到不含游离羟基的糖的原酸酯8，28经重排得到29。29再经催化脱乙酰定量的得到双糖30，如下图所示。
实施例7：葡萄糖1，6-β-连接的三糖的制备
以实施例2中所得的产品5为糖基受体，以1为糖基供体，按实施例2的条件制备三糖，先制备出含游离羟基的糖的原酸酯31，乙酰化后得不含游离羟基的糖的原酸酯32，32经重排得到乙酰化的三糖33，再经催化脱乙酰即得三糖34，如下图所示：
Claims (7)
1.一种以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法，其特征在于：
(1)以溴代酰基单糖或双糖为糖基供体，以带有二个或二个以上羟基的
单糖或寡糖为糖基受体，按等摩尔比溶于适量有机溶剂中，加入与
糖基供体或糖基受体等摩尔比的有机碱，在室温搅拌下，再加入与
糖基供体或糖基受体等摩尔比的催化剂银盐，反应2-8小时后结
束；
(2)将反应液以有机溶剂稀释后，用水洗溶液，弃去水相，有机相在真
空下抽干，得到含游离羟基的糖的原酸酯粗产物，用硅胶柱层析法
精制，制备出纯的含游离羟基的糖的原酸酯；或反应液直接在真空
下抽干，得含游离羟基的糖的原酸酯粗产物，不经分离，按常规方
法乙酰化，所得到的不含游离羟基的糖的原酸酯粗产物用硅胶柱层
析法精制，得到纯的不含游离羟基的糖的原酸酯；
(3)将含游离羟基的或不含游离羟基的糖原酸酯溶于适量有机溶剂中，
加入催化剂三甲基硅三氟甲磺酸盐(TMSOTf)，其用量与糖的原
酸酯摩尔比为0.1-0.8，在室温、搅拌、并在氮气保护下，进行含游
离羟基的或不含游离羟基的原酸酯的重排，反应2-8小时，按常规
方法终止反应，将反应液以有机溶剂稀释后，用水洗溶液，弃去水
相，有机相在真空下抽干，所得粗产物用硅胶柱层析法精制，收集
相应组分，得到用本发明方法制备出的寡糖化合物；
其中所述的有机溶剂为卤代烷，醚，酰胺，砜。
2.如权利要求1所述的一种以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法，其特征在于所述的卤代烷为二氯甲烷，醚为乙醚，酰胺为二甲基甲酰胺，砜为二甲基亚砜。
3.如权利要求1所述的一种以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法，其特征在于所述的有机碱为2，4-二甲基吡啶，2，6-二甲基吡啶，或2，4，6-三甲基吡啶。
4.如权利要求1所述的一种以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法，其特征在于所述的银盐为三氟甲磺酸银、高氯酸银、或碳酸银。
5.如权利要求1所述的一种以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法，其特征在于所述的糖基供体为溴代酰基葡萄糖，溴代酰基半乳糖，溴代酰基甘露糖，溴代酰基木糖，溴代酰基阿拉伯糖，溴代酰基来苏糖，溴代酰基麦芽糖，溴代酰基乳糖，溴代酰基纤维双糖。
6.如权利要求5所述的一种以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法，其特征在于所述的酰基为乙酰基，苯甲酰基，氯代乙酰基。
7.如权利要求1所述的一种以糖的原酸酯为关键中间体的区选及立体选择性合成寡糖的方法，其特征在于所述的糖基受体为葡萄糖，半乳糖，甘露糖，木糖，阿拉伯糖，来苏糖，麦芽糖，乳糖以及三糖的化合物。
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