專利名稱：一種以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有生物活性的寡糖的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及能用于合成復(fù)雜的寡糖、及用于藥物的篩選的、以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法。
寡糖，多糖及糖綴合物(糖蛋白，糖脂)是生物體內(nèi)重要的信息物質(zhì)，參與所有細胞的接觸過程，細胞表面的寡糖在細胞之間的通訊，識別和相互作用，胚胎發(fā)生，轉(zhuǎn)移，在信號傳遞，細胞運動與黏附，以及病原與宿主細胞的相互作用方面起著重要作用。最新的研究表明，寡糖不僅以它們的綴合物在起作用，很多寡糖本身就有重要的生理功能，有的寡糖能激發(fā)植物的免疫系統(tǒng)，有的寡糖能誘導(dǎo)根瘤菌的固氮作用；有的寡糖可以與入侵的微生物上的糖蛋白相結(jié)合而阻止這些微生物對人體正常細胞的侵襲，而一些寡糖則具有肝素(haparin)的功能，血型決定族寡糖更是很有希望的防治癌癥的藥物。寡糖在農(nóng)業(yè)，醫(yī)藥業(yè)方面有廣泛的應(yīng)用前景。而寡糖和多糖直接做為藥物使用，去除疾病，增進健康，將引起防治疾病觀念的更新，也是生命科學(xué)的一大進展。新興的“糖工程”(以糖類為基礎(chǔ)的藥物研制)正處于蓬勃發(fā)展的新起點，據(jù)“生物工程新聞”(Biotech News)1995，14(4)，7報導(dǎo)，糖類藥物的市場份額將從1993年的13％增加至2000年的24％。
對寡糖的合成可采用多種方法，如經(jīng)典的K-K法見“化學(xué)綜述”(Chem Rev.)1993，93，1503，以及改進的K-K法見“糖的化學(xué)和生物化學(xué)進展”(Adv.Carbohydr.Chem.Biochem)1994，50，21.在這些方法中，為保證糖基供體和糖基受體在特定的位置連接，所用的糖基受體一般都只含一個游離羥基，這樣在合成復(fù)雜的寡糖時，對糖基受體要用不同的保護基保護，步驟繁瑣，費時費力。迄今為止尚未見用不保護的糖基受體的報道。
本發(fā)明的目的在于采用全新的思路，提供一種步驟簡單，省時省力的以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的以最簡單的溴代酰基糖為糖基供體，使其與帶有二個或二個以上游離羥基的糖基受體反應(yīng)，在堿性條件及銀催化劑作用下，高區(qū)域選擇性的、高產(chǎn)率的得到糖的原酸酯，然后在TMSOTf的催化作用下重排，得到所需要的雙糖或寡糖。糖的原酸酯是本發(fā)明的關(guān)鍵中間體，它決定了反應(yīng)的區(qū)域選擇性。
本發(fā)明的合成方法在于以溴代?；鶈翁腔螂p糖為糖基供體，以帶有二個或二個以上羥基的單糖或寡糖為糖基受體，按等摩爾比溶于適量有機溶劑中，加入與糖基供體或糖基受體等摩爾比的有機堿，在室溫攪拌下，再加入與糖基供體或糖基受體等摩爾比的催化劑銀鹽，反應(yīng)2-8小時后結(jié)束。將反應(yīng)液以有機溶劑稀釋后，用水洗溶液，棄去水相，有機相在真空下抽干，得到含游離羥基的糖的原酸酯粗產(chǎn)物，用硅膠柱層析法精制，制備出純的含游離羥基的糖的原酸酯；或反應(yīng)液直接在真空下抽干，得含游離羥基的糖的原酸酯粗產(chǎn)物，不經(jīng)分離，按常規(guī)方法乙?；玫降牟缓坞x羥基的糖的原酸酯粗產(chǎn)物用硅膠柱層析法精制，得到純的不含游離羥基的糖的原酸酯；將含游離羥基的或不含游離羥基的原酸酯溶于適量有機溶劑中，加入催化劑三甲基硅三氟甲磺酸鹽(TMSOTf)，其用量與糖的原酸酯摩爾比為0.1-0.8，在室溫、攪拌、并在氮氣保護下，進行原酸酯的重排，反應(yīng)2-8小時，按常規(guī)方法終止反應(yīng)，將反應(yīng)液以有機溶劑稀釋后，用水洗溶液，棄去水相，有機相在真空下抽干，所得粗產(chǎn)物用硅膠柱層析法精制，收集相應(yīng)組分，得到用本發(fā)明方法制備出的寡糖化合物。
所述的有機溶劑為鹵代烷，醚，酰胺。
所述的鹵代烷為二氯甲烷，醚為乙醚，酰胺為二甲基甲酰胺，砜為二甲基亞砜。
所述的有機堿為2，4-二甲基吡啶，2，6-二甲基吡啶，或2，4，6-三甲基吡啶。
所述的銀鹽為三氟甲磺酸銀、高氯酸銀、或碳酸銀。
所述的糖基供體為為溴代?；咸烟?，溴代?；肴樘?，溴代?；事短?，溴代?；咎?，溴代?；⒗?，溴代?；鶃硖K糖，溴代?；溠刻?，溴代酰基乳糖，溴代?；w維雙糖。
所述的?；鶠橐阴；郊柞；?，氯代乙?；?br> 所述的糖基受體為葡萄糖，半乳糖，甘露糖，木糖，阿拉伯糖，來蘇糖，麥芽糖，乳糖以及三糖的化合物。
以下面為例
a-CH2Cl2，AgOTf，2，4-二甲基吡啶(2，4-lutidine)，室溫，2小時b-CH2Cl2，TMSOTf(催化量)，室溫，2小時1---溴代乙酰(圖中為葡萄糖)糖，為糖基供體2---帶有二個或含二個以上游離羥基的糖基(圖中為葡萄糖)受體3---糖的原酸酯4--重排的產(chǎn)物雙糖或寡糖(圖中為葡萄糖的雙糖)。
以葡萄糖，半乳糖，甘露糖，木糖，阿拉伯糖，來蘇糖，麥芽糖，乳糖為原料，按(Methods in Carbohydrate Chemistry II)的方法制備它們的溴代乙酰糖，作為糖基供體。糖基受體則根據(jù)不同的要求，采用不同的方法制備，原則上，制備1，6連接的糖時，糖基受體6位應(yīng)是游離羥基，另外2，3，4位中再有一個游離羥基，或其中再有兩個游離羥基，或都是游離羥基。
本發(fā)明能大大簡化復(fù)雜寡糖的合成，特別是1，6連接的寡糖的合成，而生成的糖苷健對于原糖基供體一方總是具有1，2反式的立體構(gòu)型。
本發(fā)明能制備合成復(fù)雜寡糖所用的中間體，可用于有生物活性的雙糖及寡糖的合成，這些糖可用于藥物活性實驗。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細地說明。實施例l1，6-β連接的葡萄雙糖5(Methyl 6-O-β-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside)制備溴代乙酰葡萄糖(tetra-O-acetyl-α-D-glucopyranosyl bromide)(1,411毫克，1毫摩爾)溶于10毫升二氯甲烷中，向此溶液中加入2，3-二-乙?；?α-D-葡萄糖吡喃甲基苷(2,278毫克，1毫摩爾)在10毫升二氯甲烷中的溶液，然后加入2，4-二甲基吡啶(0.115毫升，1毫摩爾)，在攪拌下加入三氟甲磺酸銀(256毫克，1毫摩爾)，在室溫反應(yīng)二小時后，薄層色譜分析表明反應(yīng)完成。將反應(yīng)液以10毫升二氯甲烷稀釋，用水洗溶液，棄去水相，有機相在真空下抽干，得到的含游離羥基的糖原酸酯粗產(chǎn)物用硅膠柱層析法精制，用乙酸乙酯/石油醚(1/2)作為淋洗液淋洗，收集相應(yīng)組分，得到純的含游離羥基的糖原酸酯3。將3溶于10毫升二氯甲烷中，加入TMSOTf(38μL，0.2毫摩爾)，在氮氣保護，室溫、攪拌下進行重排，六小時后完成，反應(yīng)液的后處理與3的后處理方法相同，粗產(chǎn)物用硅膠柱層析法精制，用乙酸乙酯/石油醚(1/2)作為淋洗液淋洗，收集相應(yīng)組分，得到本發(fā)明方法制備出的寡糖化合物4。將4溶于10毫升無水甲醇中，加入催化劑量(0.76毫克，0.02毫摩爾)甲醇鈉，反應(yīng)在室溫下進行，二小時后完成。用醋酸中和至中性，減壓下抽干，即定量得到產(chǎn)物5。
實施例25的另外一種制備方法溴代乙酰葡萄糖(tetra-O-acetyl-α-D-glucopyranosyl bromide)(1,411毫克，1毫摩爾)溶于10毫升干燥的二甲基甲酰胺(DMF)中，加入α-D-葡萄糖吡喃甲基苷(6,194毫克，1毫摩爾)在5毫升DMF中的溶液，然后加入2，4-二甲基吡啶(0.115毫升，1毫摩爾)，在攪拌下加入三氟甲磺酸銀(256毫克，1毫摩爾)，在室溫反應(yīng)二小時后，薄層色譜分析表明反應(yīng)完成。將反應(yīng)液在真空下抽干，得含游離羥基的糖的原酸酯粗產(chǎn)物7，不經(jīng)分離，將其溶于5毫升吡啶中，向此溶液中加入4毫升乙酸酐，反應(yīng)在室溫下進行，三小時后完成，將反應(yīng)液以10毫升二氯甲烷稀釋，先后用1N鹽酸及水洗滌有機相，有機相在真空下抽干，得到不含游離羥基的糖的原酸酯粗產(chǎn)物8。將8用硅膠柱層析法精制，用乙酸乙酯/石油醚(1/2)作為淋洗液淋洗，收集相應(yīng)組分，得到純的不含游離羥基的糖的原酸酯產(chǎn)物8。按實施例1中的方法將8重排為全?；奶?，并用實施例1中相同的方法，脫掉乙?；玫疆a(chǎn)物5。
溴代乙酰葡萄糖(tetra-O-acetyl-α-D-glucopyranosyl bromide)(1,411毫克，1毫摩爾)溶于10毫升二氯甲烷中，向此溶液中加入4，6-氧-芐叉基-α-D-葡萄糖吡喃甲基苷(10,282毫克，1毫摩爾)在10毫升二氯甲烷中的溶液，然后加入2，4-二甲基吡啶(0.115毫升，1毫摩爾)，在攪拌下加入三氟甲磺酸銀(256毫克，1毫摩爾)，在室溫反應(yīng)四小時后，薄層色譜分析表明反應(yīng)完成。將反應(yīng)液以10毫升二氯甲烷稀釋，用水洗溶液，棄去水相，有機相在真空下抽干，用硅膠柱層析法精制，用乙酸乙酯/石油醚(1/2)作為淋洗液淋洗，收集相應(yīng)組分，得到純的含游離羥基的糖的原酸酯11(85％)。將11用實施例2中的辦法，以吡啶為溶劑，用乙酸酐為試劑進行乙?；?，定量的得到不含游離羥基的糖的原酸酯12。將12用實施例2中的辦法，在TMSOTf催化下重排，粗產(chǎn)物用硅膠柱層析法精制，用乙酸乙酯/石油醚(1/2)作為淋洗液淋洗，收集相應(yīng)組分，得到純產(chǎn)物13。將13溶于10毫升的二氯甲烷中，加入二氯乙酸使其濃度達到10％，反應(yīng)在室溫下進行1小時，水解掉芐叉基，真空抽干溶劑后，用實施例2中的辦法，以甲醇為溶劑加入催化劑量甲醇鈉脫乙?；?，即定量得到產(chǎn)物14。
實施例41，3-β-連接的葡萄雙糖烯丙基苷19(Allyl 3-O-β-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside)由3，4游離羥基受體的制備方法。
步驟同實施例3，但用2，6-二-O-苯甲?；咸烟窍┍?15)為糖基受體，反應(yīng)所用條件與實施例3相同，分別得到含游離羥基的糖的原酸酯16，不含游離羥基的糖的原酸酯17，17經(jīng)重排得到18。18再經(jīng)催化脫乙酰、苯甲?；玫诫p糖19如下圖所示。
實施例5半乳糖1，3-β-連接葡萄糖雙糖烯丙基苷(Allyl 3-O-β-D-galactopyranosyl-α-D-glucopyranoside)步驟同實施例3，但所用的糖基供體為溴代乙酰半乳糖20，而糖基受體為15，在與實施例4相同的條件下得到含游離羥基的糖的原酸酯21及不含游離羥基的糖的原酸酯22，22經(jīng)重排得到23。23再經(jīng)催化脫乙酰、苯甲酰基得到雙糖24如下圖所示。
實施例61，6-α-連接的甘露糖雙糖甲基苷30(Methyl 6-O-α-D-mannopyranosyl-α-D-mannopyranoside)按實施例2的步驟制備，但所用的糖基供體為溴代乙酰甘露糖25，而糖基受體為甘露糖α-甲基苷26，在與實施例2相同的條件下得到含游離羥基的糖的原酸酯27的粗產(chǎn)物，無需精制，將其直接用吡啶，乙酰酐乙?；?，再經(jīng)硅膠柱層析法精制后得到不含游離羥基的糖的原酸酯28，28經(jīng)重排得到29。29再經(jīng)催化脫乙酰定量的得到雙糖30，如下圖所示。
實施例7葡萄糖1，6-β-連接的三糖的制備以實施例2中所得的產(chǎn)品5為糖基受體，以1為糖基供體，按實施例2的條件制備三糖，先制備出含游離羥基的糖的原酸酯31，乙?；蟮貌缓坞x羥基的糖的原酸酯32，32經(jīng)重排得到乙?；娜?3，再經(jīng)催化脫乙酰即得三糖34，如下圖所示
權(quán)利要求
1.一種以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法，其特征在于(1)以溴代?；鶈翁腔螂p糖為糖基供體，以帶有二個或二個以上羥基的單糖或寡糖為糖基受體，按等摩爾比溶于適量有機溶劑中，加入與糖基供體或糖基受體等摩爾比的有機堿，在室溫攪拌下，再加入與糖基供體或糖基受體等摩爾比的催化劑銀鹽，反應(yīng)2-8小時后結(jié)束；(2)將反應(yīng)液以有機溶劑稀釋后，用水洗溶液，棄去水相，有機相在真空下抽干，得到含游離羥基的糖的原酸酯粗產(chǎn)物，用硅膠柱層析法精制，制備出純的含游離羥基的糖的原酸酯；或反應(yīng)液直接在真空下抽干，得含游離羥基的糖的原酸酯粗產(chǎn)物，不經(jīng)分離，按常規(guī)方法乙酰化，所得到的不含游離羥基的糖的原酸酯粗產(chǎn)物用硅膠柱層析法精制，得到純的不含游離羥基的糖的原酸酯；(3)將含游離羥基的或不含游離羥基的糖原酸酯溶于適量有機溶劑中，加入催化劑三甲基硅三氟甲磺酸鹽(TMSOTf)，其用量與糖的原酸酯摩爾比為0.1-0.8，在室溫、攪拌、并在氮氣保護下，進行含游離羥基的或不含游離羥基的原酸酯的重排，反應(yīng)2-8小時，按常規(guī)方法終止反應(yīng)，將反應(yīng)液以有機溶劑稀釋后，用水洗溶液，棄去水相，有機相在真空下抽干，所得粗產(chǎn)物用硅膠柱層析法精制，收集相應(yīng)組分，得到用本發(fā)明方法制備出的寡糖化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的一種以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法，其特征在于所述的有機溶劑為鹵代烷，醚，酰胺，砜。
3.如權(quán)利要求2所述的一種以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法，其特征在于所述的鹵代烷為二氯甲烷，醚為乙醚，酰胺為二甲基甲酰胺，砜為二甲基亞砜。
4.如權(quán)利要求1所述的一種以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法，其特征在于所述的有機堿為2，4-二甲基吡啶，2，6-二甲基吡啶，或2，4，6-三甲基吡啶。
5.如權(quán)利要求1所述的一種以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法，其特征在于所述的銀鹽為三氟甲磺酸銀、高氯酸銀、或碳酸銀。
6.如權(quán)利要求1所述的一種以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法，其特征在于所述的糖基供體為溴代?；咸烟?，溴代?；肴樘?，溴代?；事短?，溴代?；咎牵宕；⒗?，溴代酰基來蘇糖，溴代酰基麥芽糖，溴代?；樘牵宕；w維雙糖。
7.如權(quán)利要求6所述的一種以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法，其特征在于所述的?；鶠橐阴；郊柞；?，氯代乙酰基。
8.如權(quán)利要求1所述的一種以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法，其特征在于所述的糖基受體為葡萄糖，半乳糖，甘露糖，木糖，阿拉伯糖，來蘇糖，麥芽糖，乳糖以及三糖的化合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及以糖的原酸酯為關(guān)鍵中間體的區(qū)選及立體選擇性合成寡糖的方法。以溴代酰基糖為糖基供體,帶有二個或二個以上羥基的糖為糖基受體,在等摩爾比的有機堿及銀鹽存在下,室溫攪拌下反應(yīng);以常規(guī)方法后處理,用硅膠柱層析法精制,制備出純的含游離羥基的糖的原酸酯;或含游離羥基的糖的原酸酯粗產(chǎn)物,不經(jīng)分離,按常規(guī)方法乙?；?精制后得到純的不含游離羥基的糖的原酸酯;將含游離羥基的或不含游離羥基的糖原酸酯在催化劑三甲基硅三氟甲磺酸鹽作用下重排,得到用本發(fā)明方法制備出的高產(chǎn)率、高區(qū)選及立體選擇性的寡糖化合物。
文檔編號C07H3/06GK1188770SQ97125788
公開日1998年7月29日 申請日期1997年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月30日
發(fā)明者孔繁祚, 王為 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心