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糖苷化反应小结

 有机合成公众号 2022-06-02 发布于上海

糖类化合物广泛存在于天然产物中,糖类化合物在几乎所有细胞活动中都发挥着重要作用,同时也是很多药物活性成分的重要基团。经典糖苷化反应,通常通过激活不稳定的糖基供体以形成更具亲电性的中间体(如氧碳鎓或其等价物)开始,随后被亲核试剂(受体)捕获得到糖苷产物,这类糖苷化反应通常需要加入强酸活化试剂。近年来,化学家们发展了很多优秀策略克服以上困难,如上海有机所俞飚院士课题组发展的金催化糖苷化反应、哈佛大学Jacobsen课题组发展的双脲催化糖苷化等。另外也有一些更加温和与绿色条件,避免使用敏感试剂、不稳定底物或贵(金属)催化剂的糖基化方法,其中非常有潜力的就是光诱导的糖苷化反应,如近期,四川大学钮大文团队就报道了一仲光诱导的烯丙基糖基砜作为糖基供体自由基活化实现温和且立体收敛的1,2-顺式糖基化反应。通过化学家的不断努力,各种新的方法被开发出来,为传统方法不能实现或者需要苛刻条件来进行的转化提供了新的思路。



一、Fischer糖苷化反应

醛糖或酮糖与醇在酸(H2SO4, HCl)催化下反应,生成糖苷。此反应由德国化学家赫尔曼·埃米尔·费歇尔在1893~1895年期间发现。一般反应是以醇为溶剂,反应为平衡反应,产物是多种异构体的混合物,包括环元数不同、端基异构产物以及少量链型糖,另外分子量较大的固体状态的醇不适合利用此反应进行糖苷化,因此在合成中应用范围受到限制。以己糖为原料时,反应时间较短时主要生成呋喃糖,反应时间较长时则主要产生吡喃糖。长时间反应也会使产物转变为热力学上更为稳定的α-端基异构体。

二、Koenigs-Knorr糖苷化反应

1879年A. Michael第一次报道了合成糖苷的反应,2,3,4,6-四-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖基氯和4-甲氧基苯酚的钾盐在乙醇中反应,生成相应的β-D-O-苯基葡萄糖。但是乙酰基在强碱性条件下会发生水解,因此此条件只能用于制备芳香基葡萄糖,否则乙酰基会遭到破坏。二十年后,在1901年,W. Koenigs和E. Knorr改进了此反应,他们将四-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖基溴与过量的碳酸银在甲醇中反应得到了相应的β-D-O-甲基葡萄糖,而且乙酰基都完整保留。通过糖基卤化物和醇或酚在重金属盐或路易斯酸存在下制备烷基和芳基-O-糖苷的反应被称为Koenigs-Knorr糖苷化反应。

三、Kahne 糖苷化反应Kahne–Crich糖苷化反应

用常规的方法(如Koenigs-Knorr糖苷化反应,硫代糖苷等等),从位阻较大的糖或活性较低的糖制备糖苷是很困难的。直到1989年,D.Kahne及其课题组发现了一种新的制备糖苷的方法,他们将糖基亚砜和三氟甲磺酸酐溶于甲苯中,降至低温,加入一些亲核试剂(如醇,酚或胺)的甲苯溶液,反应得到相应的O-或N-糖苷。可以在没有邻基参与的情况下可以得到α-立体选择性的产物或在没有化学助剂的情况下得到β-立体选择性的产物。通过活化的糖基亚砜制备高立体选择性的O-, S-,或N-糖苷的反应被称为Kahne糖苷化反应(亚砜法)。

四、Schmidt 三氯乙酰亚胺酯糖苷化反应

在路易斯催化下糖的三氯乙酰亚胺酯对醇或酚进行糖苷化的反应。

五、俞氏糖苷化反应

2008年,上海有机所俞飚(热烈祝贺俞飚研究员当选中国科学院院士)课题组报道了一种新型的糖苷化方法,在Au(Ⅰ)络合物(如Ph3PAuOTf、Ph3PAuNTf2)催化下,以糖基邻炔基苯甲酸酯为给体进行糖苷化反应这种新型的糖基化合成方法被大家称作俞氏糖苷化反应(Yu Glycosylation)

六、Ferrier重排反应

在Lewis酸催化下O-取代的烯糖衍生物通过烯丙位重排与O-, S-, C-  N-, P-和卤代亲核试剂反应得到2,3-不饱和糖苷类化合物的反应。

七、Tsuji-Trost反应

钯催化下亲核试剂(如活性亚甲基化合物,烯醇化合物,胺和酚)对烯丙基化合物(如乙酸烯丙酯和烯丙基溴)亲核取代进行烯丙基化的反应。对于特殊结构也可以进行糖苷化反应。

八、Vorbruggen糖苷化反应

在Lewis酸催化下,酰基保护的糖和硅基保护的嘧啶,嘌呤或其他碱性杂环进行N-糖苷化反应得到核苷的反应。此反应是Hilbert-Johnson反应的扩展,也被称为Silyl-Hilbert-Johnson反应。

Hilbert-Johnson反应

酰基保护的糖基卤代物和2,4-二烷氧基嘧啶进行糖苷化反应制备嘧啶核苷的反应。

九、其他

【X一MOL资讯】糖基邻炔基酚醚给体——一种高效构建糖苷键的新型糖苷化给体

江西师范大学国家糖工程中心的孙建松研究团队发展了一种新型的糖基邻炔基酚醚给体,即MPEP给体,并将其成功应用于“潜在-活化”及“一锅法”等糖类化合物的合成策略之中,实现了糖类化合物的高效合成。
由于糖基炔基酚醚类化合物活性低,而作为糖苷化给体要求该类化合物具有较高的反应活性,因此要确立新型的糖基邻炔基酚醚类给体,需对离去基及相应的促进剂体系进行系统筛选,最终确立了理想的离去基为邻对甲氧基苯炔基酚基,即MPEP,而相应的促进剂体系为TMSOTf/NIS。给体可以通过先在糖的异头位引入邻碘苯酚变成潜在给体(IP)然后经过Sonogashira反应变成活化给体两步而高效获得。

J. Am. Chem. Soc.2017139, 1273-12744

【有机】硫糖苷选择性,硫试剂独特性

华东师范大学姜雪峰课题组再次运用硫化学的“面具效应”解决问题:通过糖烯在钯催化剂作用下的互变异构,接受面具硫盐的背面进攻实现过渡金属的抗毒化氧化加成,生成的烯丙基配合物快速还原消除,便可高选择性获得α-硫代糖苷(图4)。

Org. Lett. 2021, 23, 9053–9057】

四川大学钮大文教授团队和UCLA的Houk教授团队合作在Nat. Chem.上报道了一种不使用金属、强(路易斯)酸、复杂催化剂或不稳定底物,光诱导下,烯丙基糖基砜作为糖基供自由基活化实现温和且立体收敛的1,2-顺式糖基化策略。
Nat. Chem., 2022, DOI: 10.1038/s41557-022-00918-z

2017年,Crich课题组报道了一种利用氧苷供体的O-糖苷化反应,利用Ir[dF(CF3)ppy]2[d(CF3)bpy]PF6为光催化剂, 采用蓝色 LED 作为光源, 反应条件温和, 底物适用性好。

Org. Lett. 2017, 19, 2402】

2010 年, Gagné 课题组报道了首例可见光诱导的 C-糖苷化反应。利用 Ru(bpy)3(BF4)2作为光催化剂,,N,N-二异丙基乙胺为还原剂,,汉斯酯为氢源, 在 14 W 荧光灯照射下实现了溴苷与烯烃的还原偶联反应。该反应在室温下进行, 条件温和, 底物适应性广, 立体选择性好

Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 7274】

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