CN1072675C - 一种以糖的原酸酯为关键中间体的立体选择性合成1,1连接寡糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于有生物活性的糖的制备技术领域，特别是涉及能用于药物筛选的、以糖的原酸酯为关键中间体的立体选择性合成1，1连接的寡糖的方法。以溴代酰基糖为糖基供体，以带有C-1游离羟基的糖为糖基受体，按等摩尔比溶于二氯甲烷中，再加入与糖的受或供体等摩尔比的2，4-二甲基吡啶及银盐存在下，室温、搅拌下反应，以常规方法后处理，硅胶柱层析法精制，得到糖的原酸酯。然后以二氯甲烷为溶剂，在催化剂量的三甲基硅三氟甲磺酸盐的作用下，进行糖的原酸酯的重排，能高产率，高立体选择性的合成1，1连接的寡糖。

Description

一种以糖的原酸酯为关键中间体的立体选择性合成1,1连接寡糖的方法

本发明属于有生物活性的糖的制备技术领域，特别是涉及能用于药物筛选的、以糖的原酸酯为关键中间体的立体选择性合成1,1连接的寡糖的方法。

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，1,1连接的寡糖是一类重要的有生物活性的、结构特殊的寡糖，有作为抗粘附类药物使用的前景，见美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.)1997,119,11707；及1996,118,9265。

对1,1连接的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“糖化学和生物化学进展”(Adv.Carbohydr.Chem.Biochem.)1994,50,21的方法，在这些方法中，得到的产物复杂、难分离。

北鸟等人于1992年发表了一个制备海藻糖(trehalose)、异海藻糖(isotrehalose)、类海藻糖(neotrehalose)的方法(公开特许公报，平4-134091)，以溴代乙酰葡萄糖及1位为游离羟基的四乙酰葡萄糖(纯的2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-葡萄糖)为原料，用1,2-二氯乙烷为溶剂，在等摩尔比的三氟甲磺酸银及2,4,6-三甲基吡啶的存在下，首先得到1-β(32.7％)及1-α(46.7％)连接的糖的原酸酯的混合物，经硅胶柱分离后得到纯1-β连接的糖的原酸酯。然后以1,2-二氯乙烷为溶剂，在等摩尔比的三甲基硅三氟甲磺酸盐的作用下，使分离后得到的、纯的1-β连接的糖的原酸酯进行转位，再次得到1,1-αβ和1,1-ββ连接的产品的混合物，分离后前者收率为2.5％，后者的收率38.8％，总的转位收率41.3％，由溴代糖开始的总收率仅12.7％。而由纯的1-α连接的糖的原酸酯的转位得1.1-αβ连接的产品7.4％，1,1-ββ连接的产品6.2％，总的转位收率仅13.6％，由溴代糖开始的总收率仅3％。其制备糖的原酸酯得到混合物的原因在于反应中应用强极性的1,2-二氯乙烷溶剂及2,4,6-三甲基吡啶，致使纯的2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-葡萄糖受体在反应中发生端基异构；而其转位反应的低收率及得到混合物，则由于在强极性的1,2-二氯乙烷为溶剂中用等摩尔比的TMSOTf，致使端基异构及分解反应同时发生。综上所述，迄今为止尚未有能做到高收率的、合成产物单一的1,1连接的寡糖的方法。

本发明的目的在于克服以往方法在合成1,1连接的寡糖中所存在的低收率、产物复杂、难分离的弊端与缺陷，(1)提供一种步骤简单、直接得到纯的糖的原酸酯的方法；(2)提供一种由糖的原酸酯转位，得到高收率的、纯的1,1连接的寡糖的方法。

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C-1游离羟基的糖基受体反应，以二氯甲烷为溶剂，在等摩尔比的2,4-二甲基吡啶及银催化剂作用下，高产率的得到纯的糖的原酸酯，然后在催化量的TMSOTf的作用下重排，得到纯的1,1连接的寡糖。

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C-1游离羟基的单糖或寡糖为糖基受体，按等摩尔比溶于适量二氯甲烷中，加入与糖基供体或糖基受体等摩尔比的2,4-二甲基吡啶，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。按常规方法后处理反应液，得到糖的原酸酯粗产物；用硅胶柱层析法精制，制备出纯的糖的原酸酯；

将糖的原酸酯溶于适量二氯甲烷中，加入催化剂量的三甲基硅三氟甲磺酸盐(TMSOTf)，其用量与糖的原酸酯摩尔比为0.1-0.3，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，加适量碱终止反应，将反应按常规方法后处理重排反应液，所得粗产物用硅胶柱层析法精制，得到用本发明方法制备出的1,1连接的寡糖。

所述的银盐为三氟甲磺酸银、高氯酸银、碳酸银、或氧化银。

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。

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。以下面反应为例

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C-1游离羟基的糖基(图中为半乳糖)受体3-糖的原酸酯4-重排的产物1,1连接的寡糖(图中为ββ-葡萄-半乳糖)。

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 ChemistryⅡ)的方法制备它们的溴代酰基糖，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，但糖基受体的C-1必须是游离羟基。

本发明能大大简化1,1连接的寡糖的合成，产物单一，产率高，易于制备。所得产物的C-1立体构型在糖基供体一方为1,2反式，而在糖基受体一方C-1立体构型则保持原糖基受体原料C-1的立体构型。

本发明可用于制备有生物活性的、有不同基团取代的1,1连接的寡糖。

下面结合实施例对本发明进行详细地说明。实施例1：1,1-ββ连接的葡萄双糖5(O-β-D-glucopyranosyl-β-D-glucopyranoside,Isotrehalose)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，得到溶液A，将2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖(5,278毫克，1毫摩尔)溶于在10毫升二氯甲烷中，得到溶液B，将B加入到A中，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，有机相在减压下抽干，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，得到纯的糖的原酸酯6(orthoester)。将6溶于10毫升二氯甲烷中，加入催化剂量的TMSOTf(38μL,0.2毫摩尔)，反应在氮气保护、室温下进行，三小时后完成，反应液在加入三乙胺碱后，其后处理与6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，得到纯的全乙酰化的海藻糖7。将7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)的甲醇钠，反应在室温下进行，一小时后完成。用醋酸中和至中性，减压下抽干，即定量得到本发明的产物双糖8。

对比例1

用北鸟等人的方法(公开特许公报，平4-134091)，以溴代乙酰葡萄糖及1位为游离羟基的四乙酰葡萄糖(纯的2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-葡萄糖)为原料，用1,2-二氯乙烷为溶剂，在等摩尔比的三氟甲磺酸银及2,4,6-三甲基吡啶的存在下，首先得到1-β(32.7％)及1-α(46.7％)连接的糖的原酸酯的混合物，经硅胶柱分离后得到纯1-β连接的糖的原酸酯。然后以1,2-二氯乙烷为溶剂，在等摩尔比的三甲基硅三氟甲磺酸盐的作用下，使分离后得到的、纯的1-β连接的糖的原酸酯进行转位，再次得到1,1-αβ和1,1-ββ连接的产品的混合物，分离后前者收率为2.5％，后者的收率38.8％，总的转位收率41.3％，由溴代糖开始的总收率仅12.7％。而由纯的1-α连接的糖的原酸酯的转位得1.1-αβ连接的产品7.4％，1,1-ββ连接的产品6.2％，总的转位收率仅13.6％，由溴代糖开始的总收率仅3％。1-α连接的糖的原酸酯1,1βα连接的双糖实施例2：1,1-ββ-连接的半乳糖-半乳糖的双糖12(O-β-D-Galactopyranosyl-β-D-glucopyranoside)

按实施例1步骤制备，但用溴代乙酰半乳糖9为糖基供体，糖基受体为2,3,4,6四乙酰基β-D-半乳糖2,9与2反应首先得到糖的原酸酯10,10在0.1摩尔比的TMSOTf催化作用下重排，二小时完成，得到酰化的海藻糖11，在甲醇中用催化剂量的甲醇钠脱去11的乙酰基，即得到1,1ββ连接的半乳双糖12，如下所示。化合物11的性质：¹H NMR:δ5.39(d,1H,J_3,4=3.0Hz,H-4),5.16(dd,1H,J_1,2=7.8Hz,J_2,3=10.4Hz,H-2),5.03(dd,1H,J_2,3=10.4Hz,J_3,4=3.0Hz,H-3),4.73(d,1H,J_1,2=7.8Hz,H-1),4.19-4.08(m,2H,H-6),3.92(m,1H,H-5),2.18,2.07,2.06,1.99(4s,12H,4CH₃CO).实施例3：1,1-βα连接的葡萄糖-甘露糖海藻糖类似物O-β-D-glucopyranosyl-α-D-mannopyranoside)

步骤同实施例1，但所用的糖基供体为溴代乙酰葡萄糖1，而糖基受体为2-O-乙酰基-3,4,6-三-O-苄基-D-甘露糖13，在与实施例1相同的条件下得到糖的原酸酯14,14在0.3摩尔比的TMSOTf催化作用下重排得到15。15为纯的1,1-βα连接的取代的海藻糖类似物，将其催化脱乙酰、催化脱苄基得到1,1-βα连接的葡萄糖-甘露糖海藻糖类似物16，如下所示。

化合物15 2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-葡萄吡喃糖-(1→1)-2-O-乙酰基-3,4,6-三-O-苄基-α-D-甘露吡喃糖的性质：[α]^D ₁₆+12°(c 0.4 CHCl₃)；¹H NMR:δ7.33-7.15(m,15H,Bn-H),5.18(t,1H,J_2’,3’=J_3’,4’=9.5Hz,H-3’),5.15(dd,1H,J_1,2=1.8Hz,J_2,3=2.8Hz,H-2),5.05(t,1H,J_3’,4’=J_4’,5’=9.5Hz,H-4’),5.04(d,1H,J_1,2=1.8Hz,H-1),4.98(dd,1H,J_1’,2’=8.2Hz,J_2’,3’=9.5Hz,H-2’),4.85,4.45(ABq,2H,²J=10.6Hz,PhCH₂),4.66,4.47(ABq,2H,²J=11.8Hz,PhCH₂),4.64,4.56(ABq,2H,²J=11.2Hz,PhCH₂),4.66(d,1H,J_1’2’=8.2Hz,H-1’),4.14(dd,1H,J_5’,6’=4.4Hz,J_6’,6’=12.4Hz,H-6’),4.04(dd,1H,J_5’,6’=2.1Hz,J_6’,6’=12.4Hz,H-6’),4.08-4.05(m,1H,H-5’),3.97(dd,1H,J_2,3=2.8Hz,J_3,4=9.6Hz,H-3),3.93(t,1H,J_3,4=J_4,5=9.6Hz,H-4),3.80(dd,1H,J_5,6=3.8Hz,J_6,6=10.7Hz,H-6),3.67-3.63(m,1H,H-5),3.64(dd,1H,J_5,6=1.8Hz,J_6,6=10.7Hz,H-6),2.15,2.08,2.03,2.01,2.01(5s,15H,5CH₃CO).

实施例4：1,1-ββ连接的乳糖-半乳糖三糖的制备

步骤同实施例1，但所用的糖基供体为溴代乙酰乳糖17，而糖基受体为2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-半乳糖2，在与实施例1相同的条件下得到糖的原酸酯18,18在0.15摩尔比的TMSOTf催化作用下，六小时重排得到19。将其催化脱乙酰得到1,1-ββ连接的乳糖-半乳糖三糖20，如下所示。化合物19的¹H NMR:δ5.39(d,1H,J_3,4=3.0Hz,H-4’),5.33(d,1H,J_3,4=3.0Hz,H-4”),5.22(1,1H),5.14(t,1H),5.12(t,1H),5.03(dd,1H),4.97(dd,1H),4.89(t,1H),4.82(d,1H,J=7.3Hz),4.72(d,1H,J=7.8Hz),4.52-4.49(m,2H),4.16-4.09(m,5H),3.92(t,1H),3.88(t,1H),3.84(t,1H),3.68(m,1H),2.18,2.17,2.15,2.08,2.07,2.07,2.06,2.06,2.03,1.99,1.98(s,11H,11CH₃CO).

Claims (5)

1．一种以糖的原酸酯为关键中间体的立体选择性合成1,1连接寡糖的方法，其特征在于：

(1)以溴代酰基单糖或双糖为糖基供体，以带有C-1游离羟基的单糖或寡糖为糖基受体，按等摩尔比溶于二氯甲烷中，加入与糖基供体或糖基受体等摩尔比的2,4-二甲基吡啶，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；处理反应液，得到糖的原酸酯粗产物；用硅胶柱层析法精制，得到纯的糖的原酸酯；

(2)将糖的原酸酯溶于二氯甲烷中，加入催化剂量的三甲基硅三氟甲磺酸盐，其用量与糖的原酸酯摩尔比为0.1-0.3，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，加碱终止反应，处理重排反应液，所得粗产物用硅胶柱层析法精制，得到用本发明方法制备出的1,1连接的寡糖。

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立体选择性合成1,1连接寡糖的方法，其特征在于所述的银盐为三氟甲磺酸银、高氯酸银、碳酸银或氧化银。

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立体选择性合成1,1连接寡糖的方法，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。

4．如权利要求3所述的一种以糖的原酸酯为关键中间体的立体选择性合成1,1连接寡糖的方法，其特征在于所述的酰基为乙酰基、苯甲酰基，氯代乙酰基。

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立体选择性合成1,1连接寡糖的方法，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。