一步合成全乙酰基-α-O-苄基糖的方法与流程

文档序号:15885855发布日期:2018-11-09 18:52阅读:384来源:国知局
一步合成全乙酰基-α-O-苄基糖的方法与流程

本发明属于糖化学合成方法学领域,具体涉及一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法。

背景技术

全乙酰化-苄基-α-n-乙酰氨基半乳糖是寡糖代谢途径中粘蛋白型o-糖基化的抑制剂,它被用于寡糖代谢途径扩增和分析粘蛋白型o-糖链。该方法是在细胞培养的过程中向培养基中添加全乙酰化-苄基-α-n-乙酰氨基半乳糖,它进入细胞后经细胞内酯酶的作用重新生成去乙酰化的苄基-α-n-乙酰氨基半乳糖,可被细胞内的糖基转移酶利用生成o-糖链,然后释放到培养基中,通过对培养基中苄基-o-糖链进行鉴定,从而实现对细胞内粘蛋白型o-糖链的进一步分析,此方法在一定程度上有效解决了o-糖链研究中存在的问题。但是,目前非粘蛋白型o-糖链的代谢途径扩增研究问题还未得到解决,为了进一步实现用上述方法研究非粘蛋白型o-糖链,需要首先获得各种类型的全乙酰化-α-o-苄基糖,但全乙酰化-α-o-苄基糖目前并没有商品化流通。

目前虽有针对以苯基为苷元的o-苯基糖或以脂肪烷基为苷元的o-脂肪基糖的合成方法,但是因苯甲醇中的羟基活性低于酚羟基,脂肪醇的立体位阻与苯甲醇也有较大差异,因此以苯甲醇作为苷元的o-苄基糖的制备比o-苯基糖更为困难。meloncelli,p.j.,martin,a.d.,andlowary,glycosyliodides.historyandrecentadvances.carbohydrateresearch,2009,344,1110-1122公开一种由全乙酰化的还原糖经过两步反应,生成全乙酰基保护的糖基碘,之后再与苯甲醇反应生成全乙酰化-α-o-苄基糖,如下式(i)所示,反应步骤太繁琐,导致反应产率比较低。

现有文献报道了一些α-o-苄基单糖的合成方法,例如,innaiahk.etal.,directglycosylationofunprotectedandunactivatedsugarsusingbismuthnitratepentahydrate,journalofcarbohydratechemistry,2015(34):196–205,中公开了一种制备α-o-苄基糖的方法,使用bi(no)3·5h2o(10mol%)作为催化剂,直接利用未保护的还原性单糖与苯甲醇反应,生成含α-o-苄基糖的粗产物,反应之后对粗产物进行硅藻土过滤处理,再对其进行全乙酰化保护。该方法中供体(d型还原性糖)与受体(苯甲醇)的用量比为1:4~10,需要耗费的受体量颇多,反应温度为60℃~100℃,反应条件较为剧烈,说明该条件下催化剂的催化效率不够高,从节省实验成本的角度来看,不利于大规模生产目标产物α-o-苄基单糖。

基于此,开发一种反应步骤简洁,反应条件温和,糖苷键立体选择性高的合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法具有重要的意义。



技术实现要素:

为了解决现有技术中存在的,反应步骤繁琐,需要多次纯化,反应催化效率低,需要供体多,造成原料浪费,反应条件过于剧烈的问题,本发明提供了一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法,以全乙酰基保护的单糖为供体,以苯甲醇为受体,以1,2-二氯乙烷为反应溶剂,在无水三氯化铁的催化作用下,反应生成全乙酰基α-o-苄基糖;所述反应温度为10℃~40℃。

进一步地,本发明所述一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法中,所述全乙酰基保护的单糖是全乙酰基保护的2-氨基-d-半乳糖(全乙酰基保护的半乳糖胺)、全乙酰基保护的d-甘露糖、全乙酰基保护的d-半乳糖、全乙酰基保护的d-葡萄糖、全乙酰基保护的l-岩藻糖或全乙酰基保护的d-木糖。

进一步地,本发明所述一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法中,所述反应温度为20℃~30℃。

进一步地,本发明所述一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法中,所述的单糖供体、苯甲醇受体和催化剂无水三氯化铁的摩尔比为1:1~2.5:1~1.5。

进一步地,本发明所述一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法中,所述的单糖供体、苯甲醇受体和催化剂无水三氯化铁的摩尔比为1:2:1~1.5。

进一步地,本发明所述一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法中,反应试剂中还包括除水剂,所述除水剂为无水硫酸钙、无水硫酸镁、无水硫酸铜或分子筛中的任意一种。

进一步地,本发明所述一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法中,反应结束后,向反应混合物中加入饱和碳酸氢钠水溶液使反应体系ph=8~9,以淬灭反应,然后萃取,收集有机层,浓缩得到粗产物。

进一步地,本发明所述一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法中,反应时间为8小时~24小时。

与现有技术相比,本发明的有益效果:

(1)本发明的一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法中全乙酰化的还原糖(供体)与苯甲醇(受体)在无水三氯化铁催化下一步合成全乙酰化-α-o-苄基糖,明显简化了实验步骤,降低了试剂耗费,而且利用无水三氯化铁催化具有相对高的α立体选择性;室温即可反应,条件温和,产率高,克服了反应步骤繁杂,受体耗费量大等缺点。

(2)本发明的一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法室温反应,条件温和,有效避免了温度太高时,副产物的形成,反应体系中加入无水硫酸钙可以有效除去反应中产生的水,有利于提高反应产率。

(3)本发明的一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法以全基团保护的单糖为底物,避免了副产物的生成,催化剂无水三氯化铁价廉易得、温和无毒。

(4)本发明的一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法,反应条件易于实现,后处理简单,可方便的实现全乙酰基-α-o-苄基糖的大规模制备。

附图说明

图1是一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的反应模式图。

图2是全乙酰基-苄基-α-n-乙酰氨基半乳糖的maldi-tof质谱图。

图3是全乙酰基-苄基-α-d-甘露糖的maldi-tof质谱图。

图4是全乙酰基-苄基-α-d-半乳糖的maldi-tof质谱图。

图5是全乙酰基-苄基-α-l-岩藻糖的maldi-tof质谱图。

图6是全乙酰基-苄基-α-d-木糖的maldi-tof质谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。所属领域的技术人员将认识到:本发明所描述的化学反应可以用来合适地制备许多本发明的其他化合物,例如,根据本发明反应条件做一些常规的修改,用于制备本发明的化合物的其它方法都被认为是在本发明的范围之内。

化合物的结构是通过核磁共振(1h-nmr)来确定的。1h-nmr化学位移(δ)以百万分之一(ppm)的单位给出。1h-nmr的测定是用brukerultrashield-400核磁共振谱仪和brukeravanceiiihd600核磁共振谱仪,测定溶剂如无特别说明均为氘代甲醇(cd3od)。用tms(0ppm)或氯仿(7.25ppm)作为参照标准。当出现多重峰的时候,将使用下面的缩写:s(singlet,单峰),d(doublet,双峰),t(triplet,三重峰),m(multiplet,多重峰),br(broadened,宽峰),dd(doubletofdoublets,双二重峰),brs(broadenedsinglet,宽单峰)。偶合常数,用赫兹(hz)表示。

本发明中基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(maldi-tof-ms)使用aximaconfidence日本shimadu公司的maldi-tof-ms仪器进行检测。

柱层析一般使用青岛海洋化工300目~400目硅胶为载体。

下述实施例中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法;所用试剂如无水1,2二氯乙烷(分析纯)、无水硫酸钙、分子筛、碳酸氢钠等,如无特殊说明,均可从商业途径获得,或者可以采用或者按照本领域已知的方法来合成。

实施例中无特殊说明,反应均在氮气氛下进行;反应规模较小时,反应体系溶剂小于5ml时,在反应瓶上接冷凝管,以防止反应溶剂挥发。

氮气氛是指反应瓶连接一个约1l容积的氮气气球或钢釜;

说明书中无特殊说明,室温为20℃~30℃,实施例中所描述的温度误差为±5℃。

实施例中的反应进程的监测采用薄层色谱法(tlc)反应所使用的展开剂的体系有:石油醚和乙酸乙酯体系,溶剂的体积比根据化合物的极性不同而进行调节。

实施例1:全乙酰基-苄基-α-n-乙酰氨基半乳糖(1)的制备

将全乙酰基保护的半乳糖胺(60mg,0.155mmol)放入50ml的圆底烧瓶中,氮气保护下,溶于无水1,2-二氯乙烷(1.5ml),加入无水硫酸钙(50mg),室温搅拌10min。再向混合物体系中加入苯甲醇(32.4μl,0.31mmol)、无水三氯化铁(37.5mg,0.23mmol),加完后,反应体系在室温下反应16h。薄层层析检测反应(展开剂:二氯甲烷:甲醇(v/v)=15:1)。反应结束后,向圆底烧瓶中加入饱和碳酸氢钠水溶液使反应体系ph=8,中和氯化铁催化剂,淬灭反应,然后离心,分出有机相,减压浓缩,所得浓缩物经硅胶柱层析(乙酸乙酯:石油醚(v/v)=1:1)纯化,得到全乙酰基-苄基-α-n-乙酰氨基半乳糖(1)为黄色糖浆(46.8mg,收率78.5%)。

产物结构确证:

1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.42-7.22(m,5h),5.49(s,1h),5.32(dd,j=4.0,3.0hz,1h),5.06(d,j=1.5hz,1h),4.97(dd,j=6.4,3.7hz,1h),4.86(s,4h),4.70(d,j=12.1hz,1h),4.56(d,j=

12.1hz,1h),4.31-4.09(m,4h),3.35-3.22(m,2h),2.05(dt,j=40.3,24.1hz,12h).

maldi-tof-ms(基质:dhb)m/z460.7742;c21h27o9n[m+na]+理论值m/z460.7746。

产物中两种构型的比例通过gc-ms峰面积比例确定α:β=9:1。

在本实施例中,无水硫酸钙的作用是有效除去反应中产生的水,有利于提高反应产率。除了无水硫酸钙之外,除水剂也可以选择无水硫酸镁、无水硫酸铜或分子筛中的任意一种。

在该反应中,选取1,2-二氯乙烷作为反应溶剂,在反应过程中,1,2-二氯乙烷溶剂效应可以与反应中间体形成过渡态,有利于形成α糖苷键型异构体。对于氨基糖的立体选择性控制也可以达到9:1,优于现有文献中的方法。

以全乙酰基保护的单糖为底物,反应温度维持20℃~30℃的室温即可,不需要加热,温和的反应条件,避免了副产物的生成。

在该反应中,催化剂无水三氯化铁价廉易得、温和无毒,反应收率高,后处理简单,可以扩大反应规模,用于全乙酰基-α-o-苄基糖的大规模制备。

实施例2:全乙酰基-苄基-α-d-甘露糖(2)的制备

将全乙酰基保护的d-甘露糖(60mg,0.155mmol)放入50ml的圆底烧瓶中,氮气保护下溶于无水1,2-二氯乙烷(1.5ml),加入无水硫酸钙(50mg),室温搅拌10min。再加入苯甲醇(32.4μl,0.31mmol),无水三氯化铁(25mg,0.155mmol)室温搅拌回流8h。薄层层析检测反应(展开剂:乙酸乙酯:石油醚(v/v)=1:1),反应结束后,向圆底烧瓶中加入饱和碳酸氢钠水溶液使反应体系ph=8,终止反应,然后离心,取下层,减压浓缩,所得浓缩物经硅胶柱层析(乙酸乙酯:石油醚(v/v)=2:1)纯化,得到全乙酰基-苄基-α-d-甘露糖(2)为黄色糖浆(54mg,收率90.8%),产物为单一构型。

产物结构确证:

1hnmr(400mhz,meod):δ(ppm)7.30-7.24(m,4h),5.17(s,1h),5.15(s,2h),4.80(s,1h),4.64(d,j=11.8hz,1h),4.50(d,j=11.8hz,1h),4.13(dd,j=12.2,4.9hz,1h),3.96(dd,j=12.2,2.5hz,1h),2.04-1.90(m,9h),1.85(s,3h).

maldi-tof-ms(基质:dhb)461.0927;c21h26o10[m+na]+理论值m/z461.0933。

实施例3:全乙酰基-苄基-α-d-半乳糖(3)的制备

将全乙酰基保护的d-半乳糖(60mg,0.155mmol)放入50ml的圆底烧瓶中,氮气保护下溶于无水1,2-二氯乙烷(1.5ml),加入无水硫酸钙(50mg),室温搅拌10min。再加入苯甲醇(32.4μl,0.31mmol),无水三氯化铁(25mg,0.155mmol),室温搅拌回流8h。薄层层析检测反应(展开剂:乙酸乙酯:石油醚(v/v)=1:1),反应结束后,向圆底烧瓶中加入饱和碳酸氢钠水溶液使反应体系ph=8,终止反应,然后离心,取下层,减压浓缩,所得浓缩物经硅胶柱层析(乙酸乙酯:石油醚(v/v)=2:1)纯化,得到全乙酰基-苄基-α-d-半乳糖(3),为淡黄色糖浆(41.38mg,收率81.3%)。

产物结构确证:

1hnmr(400mhz,meod):δ(ppm)7.48-7.26(m,5h),5.13(s,1h),5.04(dd,j=19.1,3.4hz,2h),4.71(d,j=12.0hz,1h),4.58(d,j=12.0hz,1h),4.32-4.13(m,3h),3.37-3.27(m,5h),2.27(t,j=7.4hz,1h),2.17-1.91(m,11h).

maldi-tof-ms(基质:dhb)m/z461.2066;c21h26o10[m+na]+理论值m/z461.2071。产物中两种构型的比例通过gc-ms峰面积比例确定α:β=9:1。

实施例4:全乙酰基-苄基-α-l-岩藻糖的制备

将全乙酰基保护的l-岩藻糖(60mg,0.155mmol)放入50ml的圆底烧瓶中,氮气保护下溶于无水1,2-二氯乙烷(1.5ml),加入无水硫酸钙(50mg),室温搅拌10min。再加入苯甲醇(32.4μl,0.31mmol),无水三氯化铁(25mg,0.155mmol),室温搅拌回流8h。薄层层析检测反应(展开剂:乙酸乙酯:石油醚(v/v)=1:1),反应结束后,向圆底烧瓶中加入饱和碳酸氢钠溶液使反应体系ph=8,终止反应,然后离心,取下层,减压浓缩,所得浓缩物经硅胶柱层析(乙酸乙酯:石油醚(v/v)=2:1)纯化,得到全乙酰基-苄基-α-l-岩藻糖为无色糖浆(47.4mg,收率79.7%),产物为单一构型。

产物结构确证:

1hnmr(400mhz,meod):δ(ppm)7.35(dd,j=4.8,2.3hz,6h),5.08(dd,j=13.3,1.9hz,1h),4.54(s,1h),3.95(s,1h),3.33-3.28(m,2h),2.15(d,j=10.4hz,1h),1.96(dd,j=18.0,8.1hz,3h),1.28(s,2h),1.20(d,j=6.4hz,1h),1.10(d,j=6.5hz,1h).

maldi-tof-ms(基质:dhb)403.7459;c18h22o8[m+na]+理论值m/z403.7464。

实施例5:全乙酰基-苄基-α-d-木糖的制备

将全乙酰基保护的d-木糖(60mg,0.155mmol)放入50ml的圆底烧瓶中,氮气保护下溶于无水1,2-二氯乙烷(1.5ml),加入无水硫酸钙(50mg),室温搅拌10min。再加入苯甲醇(32.4μl,0.31mmol),无水三氯化铁(25mg,0.155mmol),室温搅拌回流8h。薄层层析检测反应(展开剂:乙酸乙酯:石油醚(v/v)=1:1),反应结束后,向圆底烧瓶中加入饱和碳酸氢钠水溶液使反应体系ph=8,终止反应,然后离心,取下层,减压浓缩,柱层析(乙酸乙酯:石油醚(v/v)=2:1),得到全乙酰基-苄基-α-d-木糖为无色糖浆(44.38mg,收率74.9%),产物为单一构型。产物结构确证:

1hnmr(400mhz,meod):δ(ppm)7.38-7.32(m,4h),5.46(t,j=9.8hz,1h),5.04(d,j=3.6hz,1h),4.84(s,2h),4.74(s,1h),4.51(d,j=12.2hz,1h),3.78(d,j=6.0hz,1h),3.68(d,j=10.8hz,1h),2.03-1.95(m,9h).

maldi-tof-ms(基质:dhb)m/z389.7168;c18h22o8[m+na]+理论值m/z389.7171。通产物中两种构型的比例通过gc-ms峰面积比例确定α:β=9:1。

通过实施例1~5可以得知,本发明的一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖的方法中全乙酰基保护的还原糖在无水三氯化铁催化下一步合成全乙酰基-α-o-苄基糖,受体用量仅需要2倍当量,室温反应,条件温和;产率都在75%以上,产率高,而且利用无水三氯化铁催化具有相对高的α立体选择性,产物的两种构型的比例达9:1或者全部是α构型,具有较高的立体选择性。

针对本方法对反应条件进行优化筛选。

实施例6:

该实施例研究了改变反应温度对产物产率的影响,在反应温度控制在10℃~50℃时,比较全乙酰基-苄基-α-n-乙酰氨基半乳糖、全乙酰基-苄基-α-d-甘露糖、全乙酰基-苄基-α-d-半乳糖、全乙酰基-苄基-α-l-岩藻糖、全乙酰基-苄基-α-d-木糖的得率。具体实验结果如表1所示:

表1:改变温度时的实验结果

在进行反应温度筛选时,固定反应溶剂为1,2-二氯乙烷,催化剂为无水三氯化铁,反应供体:受体:催化剂当量比为1:2:1,供体均为0.155mmol;反应后处理方式同实施例1。

实验发现:在温度低于20℃时,反应速度较慢,反应时间需要显著延长才可反应完全,在10℃时,全乙酰基保护的半乳糖胺作为供体时,反应时间需要延长至24小时,其他单糖供体反应时间也需延长至12小时,甚至更长。

当反应温度高于40℃时,反应产物中杂质开始出现,根据lc-ms分析主要是产物中的乙酰基保护基脱落,生成相应位置苄基化的杂质,产率下降,温度上升至50℃时,杂质的含量和种类均明显增加,产率显著下降。因此,本反应温度控制在20℃~30℃时,反应无明显杂质,产率较高。

同时,不同的糖基供体对反应时间也有影响,其中,全乙酰基保护的糖胺反应速度最慢,其余糖供体反应时间相差不大,表明氨基糖(糖胺)反应活性低于普通单糖供体。

反应温度的变化不会影响产物中α和β构型的异构体的比例。

实施例7:

该实施例研究了改变反应溶剂对产物产率的影响,比较在反应溶剂分别为二氯甲烷、四氢呋喃、1,2-二氯乙烷和二氯乙烷时,全乙酰基-苄基-α-n-乙酰氨基半乳糖、全乙酰基-苄基-α-d-甘露糖、全乙酰基-苄基-α-d-半乳糖、全乙酰基-苄基-α-l-岩藻糖、全乙酰基-苄基-α-d-木糖的得率。具体实验结果如表2所示:

表2:改变反应溶剂时的实验结果

在进行反应溶剂筛选时,固定反应温度为25℃,催化剂为无水三氯化铁,反应供体:受体:催化剂的当量比为1:2:1,供体均为0.155mmol;反应后处理方式同实施例1。

实验发现:反应溶剂对产物和产率和产物中α和β构型的异构体的比例有影响,其中对α和β构型的比例影响较为显著;由于1,2-二氯乙烷具有溶剂效应,有助于α型异构体的产生,因此最佳反应溶剂为1,2-二氯乙烷。

实施例8:

该实施例研究了改变反应供体、受体、催化剂摩尔比对产物产率的影响,比较在供体与受体的摩尔比自1:1变化至1:2.5时,反应供体与催化剂摩尔比自1:1变化至1:1.5时,全乙酰基-苄基-α-n-乙酰氨基半乳糖、全乙酰基-苄基-α-d-甘露糖、全乙酰基-苄基-α-d-半乳糖、全乙酰基-苄基-α-l-岩藻糖、全乙酰基-苄基-α-d-木糖的得率。具体实验结果如表3所示:

表3:改变反应供体、受体、催化剂摩尔比时的实验结果

在筛选反应物的摩尔比时,固定反应溶剂为1,2-二氯乙烷,催化剂为无水三氯化铁,反应温度为25℃,供体均为0.155mmol;反应后处理方式同实施例1。

实验发现:反应物质的摩尔比对产物的产率和产物中α和β构型的异构体的比例都有影响。

当催化剂与供体的比例固定时,供体与受体的摩尔比超过1:2.5时,产物中杂质增多。同时供体与受体的摩尔比还与糖供体的类型有关,反应活性较低的氨基糖(全乙酰基-苄基-α-n-乙酰氨基半乳糖)需要过量的受体才可反应完全,因此,底物为氨基糖类型的糖供体时,受体与供体的比例,应在1:2~2.5;但对于其他普通糖供体而言,供体与受体的比例可保持1:1~2。

当供体与受体的摩尔比固定时,糖基供体与催化剂的摩尔比超过1:2.5时,产物中杂质增多;当糖基供体与催化剂的摩尔比低于1:1时,产率下降,且反应产物中β构型的异构体比例增加,说明该反应过程中糖苷键的立体选择性依靠催化剂的催化过程产生。因此,供体(单糖)、受体(苯甲醇)、催化剂(无水三氯化铁)的摩尔比为1:1~2.5:1~1.5时,产率和立体选择性均较高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

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