EurJOC:2-硫乙酰基-糖基供体的高效制备及其在2-脱氧糖苷合成中的应用

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2-脱氧糖苷是很多具有生物活性的多糖和天然产物的重要组成部分,常在微生物来源的次生代谢产物中被发现。在2-脱氧糖苷的合成中,由于缺乏C-2氧原子,糖基化过程中控制端基的立体异构是一个巨大的挑战。因而,在C-2位安装临时保护基是控制端基立体异构的常用方法。在此之前,华中科技大学的董海课题组开发了一种利用紫外光诱导的脱硫反应来合成脱氧糖的方法(J. Org. Chem. 2017, 82, 7008),进而他们以1-OAc,2-SAc糖基供体为原料,利用该脱硫反应发展了合成具有绝对α/β-立体构型的2-脱氧糖苷的方法(Org. Lett. 2019, 21, 5903)。然而,这些糖基供体的合成却相当麻烦,已报道的方法中其合成步骤繁琐且总收率很低(图1a)。因而,为了使基于紫外光的脱硫反应合成2-脱氧糖苷的方法更具有实用价值,他们最近又尝试发展高效制备含2-硫乙酰基糖基供体的方法,并研究了这些供体在2-脱氧糖苷合成中的应用(图1b)。

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图1. 合成2-SAc糖基供体的策略比较

董海课题组长期以来在硫糖合成(J. Org. Chem., 2022, 87, 3638;Eur. J. Org. Chem. 2021, 2940;Front. Chem. 2020, 8, 319;J. Org. Chem. 2017, 82, 12613;Tetrahedron, 2015, 71, 4023等)及糖羟基的选择性保护(Green Chem., 2020, 22, 6936;J. Org. Chem. 2020, 85, 3307;Green Chem. 2020, 22, 1139;Eur. J. Org. Chem. 2019, 6383;Green Chem. 2018, 20, 1987;ChemCatChem 2017, 9, 950;J. Org. Chem. 2014, 79, 8134等)方面取得诸多研究进展。基于此,他们设计了先对吡喃糖苷3,6-位羟基选择性酰基化,再对2,4位羟基双转型来高效合成2-硫乙酰基糖基供体的策略。他们首先以吡喃糖硫苷为原料一步合成3,6位酰基保护的吡喃糖硫苷,再对其4和2位分别用醋酸盐和硫代醋酸盐进行转型。然而由于1-位硫原子对2位转型的参与反应,其参与结果导致硫代醋酸盐对2位转型的失败。最后,他们直接以吡喃糖甲苷为原料来合成2-硫乙酰基糖基供体(图2)。

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图2. 1-OAc, 2-SAc-糖基供体的合成

以半乳糖甲苷为原料,一步选择性保护可制得3,6-位乙酰基保护的半乳糖苷,再对其4和2位分别用醋酸盐和硫代醋酸盐进行转型,可制得2-硫乙酰基的全乙酰基保护的甘露糖甲苷,最后用醋酸酐/硫酸体系将其1位甲氧基转换为乙酰基,制得糖基供体,总收率为58%;如果对3,6-位乙酰基保护的半乳糖苷的4和2位分别用醋酸盐和亚硝酸盐进行转型,可制得3,4,6-三乙酰基保护的甘露糖甲苷,2位再用硫代醋酸盐转型,可制得2-硫乙酰基的全乙酰基保护的葡萄糖甲苷,最后用醋酸酐/硫酸体系将其1位甲氧基转换为乙酰基,制得糖基供体,总收率为51%。以半乳糖甲苷为原料,一步选择性保护制得3,4,6-位苯甲酰基保护的半乳糖苷,对2位先用亚硝酸盐转型,再用硫代乙酸盐转型,可制得2-硫乙酰基的3,4,6-位苯甲酰基保护的半乳糖甲苷,最后用醋酸酐/硫酸体系将其1位甲氧基转换为乙酰基,制得糖基供体,总收率为43%。以葡萄糖甲苷为原料,一步选择性保护制得3,6-位乙酰基保护的葡萄糖甲苷,再对其4和2位分别用亚硝酸盐和硫代醋酸盐进行转型,可制得2-硫乙酰基的全乙酰基保护的塔罗糖甲苷,最后用醋酸酐/硫酸体系将其1位甲氧基转换为乙酰基,制得糖基供体,总收率为42%。

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图3. 1-OAc, 2-SAc糖基供体于糖基化反应中的测试

用上述方法制得的糖基供体,其1-OAc皆为α-构型。他们的前期研究已经表明α-构型的甘露糖供体和b-构型的葡萄糖供体在糖基化反应中的高活性(Org. Lett. 2019, 21, 5903)。在此项研究中,他们继续将α-构型的葡萄糖供体,半乳糖供体和塔罗糖供体进行糖基化实验(图3),他们发现α-构型的塔罗糖糖基供体与α-构型的甘露糖供体一样,具有很好的反应活性,可以制得各种具有绝对α-构型的二糖,经紫外光脱硫后可制得各种具有绝对α-构型的2-脱氧二糖。苄基保护基不能耐受此紫外光条件,导致生成少量无法分离的未知副产物。然而α-构型的葡萄糖和半乳糖供体却表现出低的糖基化反应活性,难以生成糖基化产物。于是,他们进一步将1-OAc, 2-SAc的糖基供体转化为1-STol, 2-SAc的糖基供体,并将它们进行糖基化测试(图4)。这些糖基供体都表现出较高的反应活性。意外的是,得到的糖基化产物,其2位硫原子与1-位脱掉的STol基团生成了双硫键。甘露糖硫苷和塔罗糖硫苷糖基供体可生成具有绝对α-构型的二糖产物,而葡萄糖硫苷和半乳糖硫苷糖基供体却生成了α/β-混合的二糖产物。

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图4. 1-STol, 2-SAc糖基供体的合成及糖基化测试

以上实验结果说明,基于高效的2-SAc 糖基供体的制备,使用 2-SAc供体合成具有绝对α-构型的2-脱氧糖苷是另一种有优势的方法。然而,如果想使用 2-SAc供体合成具有绝对b-构型的2-脱氧糖苷,这些2-SAc供体必须是 1-OAc,2-SAc,b-构型的糖基供体,或必须排除硫糖苷供体。相关结果发表在EurJOC上,文章的第一作者是博士研究生罗涛。

文信息

Efficient Preparation of 2-SAc-Glycosyl Donors and Investigation of Their Application in the Synthesis of 2-Deoxyglycosides

Tao Luo, Qiang Zhang, Yang-Fan Guo, Prof. Zhi-Chao Pei, Prof. Hai Dong


European Journal of Organic Chemistry

DOI: 10.1002/ejoc.202200533




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