β-Kdo乙硫苷供體的合成

黃家聲， 楊勁松

(四川大學 華西藥學院，四川 成都　610041)

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·研究簡報·

β-Kdo乙硫苷供體的合成

黃家聲， 楊勁松*

(四川大學 華西藥學院，四川 成都610041)

摘要：以草酰乙酸和D-阿拉伯糖為原料，經縮合-脫羧，乙?；?，甲酯化和乙硫苷化等4步反應合成了β-Kdo乙硫苷供體，總收率24%，立體選擇性單一，其結構經1H NMR和13C NMR確證。

關鍵詞：D-阿拉伯糖; β-Kdo; 乙硫苷供體; 合成

3-去氧-D-甘露-2-辛酮糖酸(Kdo)屬于高碳糖家族，是革蘭氏陰性菌細胞壁脂多糖的重要組成部分。Kdo在維持細菌細胞壁結構完整性和研究細菌致病機理等方面有重要作用[1]。多種Kdo供體已被用于含Kdo寡糖的合成[2]。

Kdo硫苷供體具有較高的化學穩定性，在Kdo糖苷化研究中具有重要意義[3-4]。但關于Kdo硫苷供體的合成方法報道較少[5-7]。文獻方法存在以下問題：(1)在Cornforth一步合成策略構建Kdo骨架的后處理過程中，使用醋酸中和氫氧化鈉，給分離帶來較大困難[8]。(2)柱層析純化使用昂貴的陶氏離子交換樹脂，成本較高。(3)甲基化過程需采用高毒性的重氮甲烷[9]。(4)乙硫苷化反應時用氯化鋅為催化劑，收率較低，立體選擇性差[5]。

為提高反應收率，簡化合成路線，本文在文獻方法的基礎上，對合成路線進行了工藝改進。以草酰乙酸(1)和D-阿拉伯糖(2)為原料，經縮合-脫羧，乙?；?，甲酯化和乙硫苷化等4步反應合成了β-Kdo乙硫苷供體(β-6, Scheme 1)，總收率24%，立體選擇性單一，其結構經1H NMR和13C NMR確證。該方法具有成本低、立體選擇性高、過程綠色環保、純化簡單、易于規?；a等優點。

1實驗部分

1.1儀器與試劑

Varian Unit INOVA-400/54型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標)。

4按文獻[9]方法合成；AmberliteIRA402強堿性氯型陰離子交換樹脂，使用前依次用1 mol·L-1K2CO3溶液(5 L), 1 mol·L-1KHCO3溶液(5 L)和蒸餾水(7 L)洗滌;其余所用試劑均為分析純，按常規方法干燥和純化。

Scheme 1

1.2合成

(1) Kdo銨鹽(3)的合成

在反應瓶中加入1 10 g(75.5 mmol)和4 ℃蒸餾水82 mL，劇烈攪拌使其溶解；用10 mol·L-1NaOH溶液調至pH 11，加入2 38.4 g(225.7 mmol) 的4 ℃水(50 mL)溶液，加畢，用10 mol·L-1NaOH溶液調至pH 11，于室溫反應2.5 h。用Amberlite IR-120強酸性苯乙烯型陽離子交換樹脂中和反應體系至中性，過濾，濾液于80 ℃(浴溫)反應20 min。冷卻至室溫，用10 mol·L-1NaOH溶液調至pH 7，經AmberliteIR?A402陰離子交換樹脂柱充分吸附后用蒸餾水(1.3 L)洗去殘余2，用0.75 mol·L-1(NH4)2CO3溶液(2.5 L)洗滌，合并洗液，減壓濃縮得白色無定型固體3 6.7 g，收率32%。

(2) 5的合成

在反應瓶中加入4 11.5 g(25.6 mmol)和DMF 250 mL，攪拌使其溶解；依次加入Cs2CO310.1 g和MeI 2.8 mL(45 mmol)，反應約2 h(TLC監測)。減壓濃縮,殘余物用乙酸乙酯(250 mL)稀釋，過濾，濾液減壓濃縮后經硅膠柱層析[洗脫劑：A=V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=1 ∶2]純化得無色糖漿狀液體5 10.6 g，收率90%。

(3)β-6的合成

在反應瓶中加入5 5.0 g(10.8 mmol)和干燥CH2Cl243 mL，攪拌使其溶解；于0 ℃依次加入乙硫醇1.56 mL(21 mmol)和三氟化硼乙醚2.8 mL,加畢，避光反應4 h(TLC監測)。加入二氯甲烷150 mL，依次用水(3×100 mL)，飽和NaHCO3溶液(50 mL)和飽和食鹽水(50 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥，減壓濃縮，殘余物經硅膠柱層析(洗脫劑：A=4 ∶1)純化得無色糖漿狀液體β-6 4.6 g，收率89%;1H NMRδ: 5.31(br s, 1H, 5-H), 5.19(m, 1H, 4-H), 4.87(m, 1H, 7-H), 4.39～4.32(m, 2H, 8-Ha,b), 3.96(d,J=10.2 Hz, 1H, 6-H), 3.82(s, 3H, 9-H), 2.81～2.75(m, 1H, SCH2), 2.62～2.56(m, 1H, SCH2), 2.49(dd,J=12.6 Hz, 4.8 Hz, 1H, 3-He), 2.17(t,J=12.6 Hz, 1H, 3-Ha), 2.12(s, 3H, OAc), 2.10(s, 3H, OAc), 2.00(s, 3H, OAc), 1.99(s, 3H, OAc), 1.22(t,J=7.2 Hz, 3H, 10-H);13C NMRδ: 170.7, 170.5, 169.8, 169.6, 168.5, 84.0, 71.8, 67.7, 67.1, 63.9, 62.2, 52.9, 32.4, 23.3, 20.8, 20.7, 20.6, 20.6, 14.1。

2結果與討論

2.1合成

(1) 3的合成

合成3時，在堿性條件下，1和2縮合后于80 ℃脫羧，一步構建了單一構型的α-Kdo。后處理時，文獻[8]方法采用冰醋酸中和反應體系，用量較大，易生成副產物醋酸鈉，不利于產物純化。我們采用Amberlite IR-120強酸性陽離子交換樹脂快速中和反應體系至中性，直接過濾后即可進行后續純化處理。純化時，我們用價格低廉的Amberlite?IRA402強堿型氯離子交換樹脂代替文獻[9]方法中的Dowex1*8氯陰離子交換樹脂，大大降低了成本。分離過程不使用有機溶劑，交換樹脂均可多次再生使用，綠色環保，可進行規?；a，收率略低于文獻[8]收率(38%)。

(2) 5的合成

合成5時，文獻[9]方法雖可定量得到甲酯化產物，但甲酯化反應需使用大量高毒性和刺激性的重氮甲烷，且反應時間較長，反應溫度較低。我們采用溫和的碳酸銫-碘甲烷反應體系，于室溫下催化羧基甲酯化，僅需反應2 h即可使底物反應完全。后處理簡便，收率較高(91%)。

(3) 6的合成

合成β-6時，文獻[5]采用氯化鋅于0 ℃催化乙硫苷反應，終產物構型(β∶α)比例為5 ∶1，收率80%。我們改用三氟化硼乙醚催化反應，發現溫度對終產物構型和收率有重要影響，結果見表1。

表1　反應溫度對6收率和構型的影響

aβ∶α由1H NMR分析確定。

由表1可見，于室溫反應時，6的構型(β∶α)比例約為5 ∶1，收率僅70%，延長反應時間，收率無明顯變化，且開始生成大量副產物。于0 ℃反應4 h，幾乎全部生成β-6，收率89%。

參考文獻

[1]Laura C, Luca G, Davide B,etal. Kdo:A critical monosaccharide for bacteria viability[J].Nat Prod Rep,2010,27(11):1618-1629.

[2]Pradhan T K, Mong K K. Glycosylation chemistry of 3-deoxy-d-manno-oct-2-ulosonic acid(Kdo) donors[J].Isr J Chem,2015,55(3-4):285-296.

[3]Oscarson S. Synthesis of bacterial carbohydrate surface structures containing Kdo and glycero-D-manno-heptose linkages[J].Carbohydr Chem,2012,38:40-60.

[4]Kosma P. Chemical synthesis of the core oligosaccharide of bacterial lipopolysaccharide[J].Microbial Glycobiology,2009,24:429-454.

[5]Mannerstedt K, Ekelo K, Oscarson S. Evaluation of thioglycosides of Kdo as glycosyl donors[J].Carbohydr Res,2007,342(3-4):631-637.

[6]Boons G J, Van D F L, Vander K P M,etal. Synthesis of LD-Heppand Kdo containing di- and tetrasaccharide derivatives ofNeisseriumeningitidisinner-core region via iodonium ion promoted glycosidations[J].Tetrahedron,1992,48(5):885-904.

[7]Solomon D, Fridman M, Zhang J,etal. A synthetic pentasaccharide with GTPase activity[J].Org Lett,2001,3(26):4311-4314.

[8]Ghalambor M A, Heath E C. 2-Keto-3-deoxy-octonate:A constituent of cell wall lipopolysaccharide preparations obtained fromEscherichiacoli[J].Biochem Biophys Res Commun,1963,10(4):340-345.

[9]Unger F, Stix D, Schulz G. The anomeric configurations of the two ammonium(methyl 3-deoxy-D-manno-2-octulopyranosid)onate salts (methylα-andβ-ketopyranosides of Kdo) [J].Carbohydr Res,1980,80(1):191-195.

Synthesis ofβ-Kdo Ethyl Thioglycoside Donors

HUANG Jia-sheng,YANG Jin-song*

(School of Pharmacy, Sichuan University, Chengdu 610041, China)

Abstract：β-Kdo ethyl thioglycoside donor, in total yield of 24% and single selectivity of β-specific, was synthesized by a four-step reaction of condensation-decarboxylation, acetylation, methyl esterification and ethyl thioglycosylation, using oxaloacetic acid and D-arabinose as starting materials. The structure was confirmed by1H NMR and13C NMR.

Keywords：D-arabinose; β-Kdo; ethyl thioglycoside donor; synthesis

收稿日期：2015-05-11;

修訂日期：2016-03-18

作者簡介：黃家聲(1988-)，男，漢族，四川巴中人，碩士研究生，主要從事寡糖及其苷類的合成研究。 E-mail: xnjdhjs@126.com通信聯系人： 楊勁松，教授， E-mail: yjs@scu.edu.cn

中圖分類號：O629.13

文獻標志碼：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.05.15198