专利名称：三氧化钼催化碳链重排合成d-葡萄庚酮糖的方法
技术领域：
本发明涉及D-葡萄庚酮糖的合成方法，尤其涉及三氧化钼水溶液催 化碳链重排合成D-葡萄庚酮糖的方法，属于精细化工技术领域。
背景技术：
碳水化合物在水溶液体系中与金属离子的配位作用，己经被进行了 广泛而深入的研究。糖分子的羟基构型决定了糖链与金属离子的配位作 用，例如，二价C^+对吡喃醛糖有很强的配位作用，而对呋喃醛糖的配 位作用，只有当1,2-OH处于顺式的时候才能显示出来。硼酸、钨酸、 砷酸以及钼酸等金属酸根离子，都能与糖分子的羟基发生很强的配位作 用，前三者将生成稳定、活性差的配位产物，只有钼酸的配位产物具有 较强的活性，进而发生立体专一性的碳链重排。由此，近年来对于钼酸 或钼酸盐催化碳链重排应用于糖类化合物的合成，已成为糖化学研究的 扭占2一。
"、、八"0
葡萄庚酮糖是在鳄梨(avocado)中提取的一种天然七碳稀有糖，有 抑制胰岛素分泌和预防、治疗先天免疫疾病的药用功效。据早期文献报 道，葡萄庚酮糖的合成多以生物发酵为主，应用范围受到限制；而采用 传统的化学法合成法，多要经过保护、脱保护、官能团转化等多步反应， 其反应条件较为苛刻，且后处理过程繁琐。
发明内容
本发明的目的是提供D-葡萄庚酮糖的一种比较简便的合成方法，即 利用三氧化钼水溶液催化碳链重排，从而合成D-葡萄庚酮糖。 本发明的技术解决方案是——三氧化钼催化碳链重排合成D-葡萄庚酮糖的方法，包括以下步骤
① 以D-甘露糖为原料，经过基团保护后，在碱催化下与甲醛水溶液
反应，制备2，3:5,6-二-0-异丙叉-2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖；
② 酸性溶解脱异丙叉保护基，得到2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖；
③ 在三氧化钼水溶液体系里，回流制备D-葡萄庚酮糖。
进一步地，本发明提出的三氧化钼催化碳链重排合成D-葡萄庚酮糖 的方法，其中步骤①中，先将D-甘露糖在碘单质催化下与丙酮生成 2,3:5,6-二-0-异丙叉-D-甘露呋喃糖，然后在碳酸钾催化、甲醇溶解下， 与甲醛水溶液进行反应，生成2,3:5,6-二-0-异丙叉-2-C-羟甲基-D-甘露呋 喃糖；步骤②是将2,3:5，6-二-0-异丙叉-2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖与稀盐 酸进行反应;步骤③是将2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖与三氧化钼水溶液进 行反应。
更进一步地，上述的三氧化钼催化碳链重排合成D-葡萄庚酮糖的方 法，其中，所述步骤①中，参与反应的甲醛水溶液过量。
再进一步地，上述的三氧化钼催化碳链重排合成D-葡萄庚酮糖的方 法，其更为详细的步骤是
1) 将丙酮加入到D-甘露糖、碘粒中，25"C下搅拌2 3小时，再加 入20XNa2S2O3溶液，萃取、洗涤、浓縮；
2) N2保护下，将甲醇加入到2,3:5,6-二-0-异丙叉-D-甘露呋喃糖及 碳酸钾中，于室温下加入甲醛水溶液，室温搅拌l小时，升温至85。C， 回流2d，加入10XH2SO4中和至中性，萃取、洗涤、浓縮，柱色谱分离；
3) 3M盐酸溶液加入到20mL甲醇溶解的2，3:5,6-二-0-异丙叉-2《-羟甲基-D-甘露呋喃糖中，室温搅拌4小时，浓縮，阳离子树脂交换；
4) 0.2X三氧化钼溶液加入到2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖中，90。C回 流反应36小时，硅藻土吸附，浓縮，阳离子树脂交换。本发明为七碳稀有糖的制备提供了新的技术支持，与现有技术相 比，本发明提出的合成方法具有如下优点①原料易得，制备过程简单; ②三氧化钼催化剂可以回收使用；③工艺路线简短，生产成本低。
具体实施例方式
为弥补现有方法的不足，本发明提出了一种利用三氧化钼水溶液催 化碳链重排，从而合成D-葡萄庚酮糖的新方法。
本发明以D-甘露糖为原料，经过异丙叉保护、C-2上引入羟甲基侧 链、异丙叉脱保护，以及三氧化钼水溶液催化碳链重排等步骤，合成D-葡萄庚酮糖，产率18%，并对其乙酰化产物进行了表征。
其合成路线如下式所示(式中"1、 2、 3、 4/4a/4b、 5/5a/5b"为相 应的物质代号，便于下文表述时引用)。
上式所示主要反应过程及收率情况是首先，以D-甘露糖为原料， 在碘催化下进行异丙叉保护，产率90%;接着，在碳酸钾催化下与甲醛水溶液亲核加成反应，85。C下回流48小时，在C-2上引入羟甲基侧链， 产率40%;然后，在稀盐酸条件下异丙叉脱保护，产率92%;最后， 在三氧化钼水溶液催化下，90。C回流反应36h， C-2上的羟甲基在钼酸 作用下发生迁移，同时C-2上的羟基构型发生翻转，碳链重排合成葡萄 庚酮糖，产率56。X 。按D-甘露糖计，总产率18% 。
以下结合具体实例，进一步详细阐述本发明的技术方案和实施效 果。需要说明的是，这仅是本发明技术方案的典型应用范例，不视为对 本发明的应用限制。凡操作条件的等同替换或等效变换，均落在本发明 的保护范围之内。
一、 2，3:5，6-二-0-异丙叉-D-甘露呋喃糖(2)的制备
5g (27.8mmoD D-甘露糖和1.5g (6mmo1) 12加入到200mL丙酮中， 25°C，搅拌2h， TLC (Rf=0.63，氯仿甲醇=20:1)显示反应完全。加 入20X的Na2S2O3溶液至体系变为无色，以停止反应。浓縮反应混合物， 用100mL CHCl3溶解，3x200mL水洗涤，无水Na2S04干燥，浓縮，得 白色粉末状固体(2)6.51g(90X)。 mp: 120-121°C (文献值mp: 121-122 。C)， iHNMR(300固z， CD3C1)， S: 1.32-1.46 (m,12H,-CH3); 4.02-4.09
(m,2H,H-6a，卩)；4.16-4.18 (m,lH,H-5a，(3); 4.39-4.41 (m,lH,H國4a,p); 4.53-4.62 (m，lH,H-2a,卩)；4.74-4.82 (m,lH，H-3a,(3); 5.00 (s,H-l(3); 5.37
(s ，H-la)。
二、 2，3:5，6-二-0-异丙叉-2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖(3)的制备
N2保护下向5.5g (21mmo1)化合物(2)和4.0g (29mmol) K2C03 中滴加75mL甲醇，以及40mL、 40%甲醛溶液，室温搅拌lh，升温至 85°C，回流2d， TLC (Rf=0.64，乙酸乙酯石油醚=3:1)显示反应完 全。滴加10%H2SO4中和至中性，浓縮反应混合物，用100mL CHC13 溶解，3x200mL水、200mL饱和NaCl溶液洗涤，无水Na2S04干燥，过 滤，浓縮，硅胶柱层析(乙酸乙酯石油醚=2:1)得淡黄色糖浆(3)2.40g(40%)。HNMR (300MHz， CD3C1)， S: 1.23-1.56 (m,12H，-CH3); 3.74-3.87 ( m，lH,H-4a,p ) ; 4.02-4.12 ( m，2H,H画2a,(3 ) ; 4.07-4.16
(m,2H,H-6a,p); 4.34-4.43 (m，lH，H-5a,p); 4.64 (d，H-3(3,1.77Hz); 4.65
(d，H-3a，1.86Hz); 4.92 (s，H-l卩)；5.36 (s，H画la)。
三、 2-C-羟甲基-D-甘露糖(4a)以及全乙酰化2-C-羟甲基-D-甘露 糖(4b)的制备
4mL、 3M盐酸溶液加入到20mL甲醇溶解的0.90g G.lmmol)化 合物(3)，室温搅拌4h， TLC (乙酸乙酯:石油醚=3:1)显示反应完全。 浓縮反应混合物，经732型阳离子树脂交换，去离子水和甲醇溶液反复 洗脱，浓縮，得淡黄色糖浆(4a) 0.60g (92%)。
10mL吡啶溶解0.30g(1.4mmol)化合物(4a)， (TC下分批加入15mL 乙酸酐，并于该温度下反应6h， TLC(Rf=0.46，乙酸乙酯:石油醚=1:2) 显示反应完全。浓縮反应混合物，50mLCHCl3溶解，依次用3xl00mL 的5%醋酸溶液、2xl00mL饱和NaCl溶液洗涤，无水Na2S04干燥，过 滤，浓縮，硅胶柱层析(乙酸乙酯:石油醚二l:3)得无色糖浆(4b)0.59g (90%)。 iHNMR (300MHz， CD3C1)， S: 1.98-2.12 (m,18H，-COCH3); 4.20-4.24 (m，lH，H-6); 4.41-4.45 (m，lH,H-2，)； 4.42-4.48 (m,lH，H-6); 4.72-4.73 (m，lH,H-2,); 5.10-5.13 (m,lH,H國4); 5.14-5.17 (m,lH,H画5); 5.32-5.38 (m,lH，H-3); 9.68 (d,lH，H-l,J=1.65Hz)。
四、 葡萄庚酮糖(5a)以及全乙酰化葡萄庚酮糖(5b)的制备 15mL0.2X三氧化钼溶液加入到0.30g (1.4mmo1)化合物(4a)， 90
。C回流反应36h。反应混合物经硅藻土吸附，浓縮，经732型阳离子树 脂交换，去离子水和甲醇溶液反复洗脱，活性炭脱色，浓縮，得淡黄色 糖浆(5a) 0.16g (56%)。
5mL吡啶溶解0.15g (0.7mmo1)化合物(5a)， (TC下分批加入8mL 乙酸酐，并于该温度下反应6h， TLC(Rf=0.65，乙酸乙酯:石油醚=1:2)显示反应完全。浓縮反应混合物，用50mLCHCV溶解，依次用3xl00mL 的5%醋酸溶液、2xl00mL饱和NaCl溶液洗涤，无水Na2S04干燥，过 滤，浓縮，硅胶柱层析(乙酸乙酯:石油醚=1:3)得无色糖浆(5b) 0.29g
(88%)。 'HNMR G00MHz， CD3C1)， S: 1.99-2.15 (m，18H,-COCH3); 3.91-3.93 (m,lH，H-7); 4.02-4.13 (m,lH,H-7); 4.53-4.57 (m,lH，H-6); 4.72-4.73 (m,lH，H-5); 5.24 (s，2H,H-l); 5.09-5.29 (m,lH，H-4); 5.32-5.47
(m，lH，H-3)。
权利要求
1.三氧化钼催化碳链重排合成D-葡萄庚酮糖的方法，其特征在于包括以下步骤①以D-甘露糖为原料，经过基团保护后，在碱催化下与甲醛水溶液反应，制备2，35，6-二-O-异丙叉-2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖；②酸性溶解脱异丙叉保护基，得到2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖；③在三氧化钼水溶液体系里，回流制备D-葡萄庚酮糖。
2. 根据权利要求1所述的三氧化钼催化碳链重排合成D-葡萄庚酮 糖的方法，其特征在于步骤①中，先将D-甘露糖在碘单质催化下与丙酮生成2,3:5,6-二-0-异丙叉-D-甘露呋喃糖，然后在碳酸钾催化、甲醇溶解下，与甲醛水溶液 进行反应，生成2，3:5，6-二-0-异丙叉-2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖；步骤②是将2,3:5,6-二-0-异丙叉-2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖与稀盐 酸进行反应；步骤③是将2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖与三氧化钼水溶液进行反应。
3. 根据权利要求2所述的三氧化钼催化碳链重排合成D-葡萄庚酮 糖的方法，其特征在于所述步骤①中，参与反应的甲醛水溶液过量。
4. 根据权利要求1所述的三氧化钼催化碳链重排合成D-葡萄庚酮 糖的方法，其特征在于1) 将丙酮加入到D-甘露糖、碘粒中，25"C下搅拌2 3小时，再加 入20XNa2S2O3溶液，萃取、洗涤、浓縮；2) N2保护下，将甲醇加入到2,3:5,6-二-0-异丙叉-D-甘露呋喃糖及 碳酸钾中，于室温下加入甲醛水溶液，室温搅拌l小时，升温至85"C， 回流2d，加入10Q/^H2SO4中和至中性，萃取、洗涤、浓縮，柱色谱分离；3) 3M盐酸溶液加入到20mL甲醇溶解的2,3:5,6-二-0-异丙叉-2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖中，室温搅拌4小时，浓縮，阳离子树脂交换；4) 0.2X三氧化钼溶液加入到2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖中，90。C回 流反应36小时，硅藻土吸附，浓縮，阳离子树脂交换。
全文摘要
本发明提供一种三氧化钼催化碳链重排合成D-葡萄庚酮糖的方法，其主要步骤是①以D-甘露糖为原料，经过基团保护后，在碱催化下与甲醛水溶液反应，制备2，35，6-二-O-异丙叉-2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖；②酸性溶解脱异丙叉保护基，得到2-C-羟甲基-D-甘露呋喃糖；③在三氧化钼水溶液体系里，回流制备D-葡萄庚酮糖。本发明为七碳稀有糖的制备提供了新的技术支持，该方法原料易得，制备过程简单；三氧化钼催化剂可以回收使用；工艺路线简短，生产成本低。
文档编号C07C69/00GK101293901SQ200810123960
公开日2008年10月29日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者方志杰, 王立成, 杰 程, 亚 蔡, 凯 陈 申请人:南京理工大学;常州市牛塘化工厂有限公司