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Chemistry

苷 2 ', 3 ' -二醇酯对双糖苷合成的选择性O-糖基化

Published: July 26, 2018 doi: 10.3791/57897
Automatic Translation
1, 1, 1, 1,2
1Faculty of Pharmaceutical Sciences, Tokyo University of Science, 2Imaging Frontier Center, Tokyo University of Science

Summary

在这里, 我们提出了合成双糖苷的协议, 选择性O-糖基化的 ribonucleosides通过临时保护其 2 ', 3 '-二醇的基团利用循环硼酸酯。该方法适用于几种不受保护的苷, 如腺苷、鸟嘌呤、胞苷、苷、5-methyluridine 和 5-fluorouridine, 给予相应的双糖苷。

Abstract

由双糖和碱基基团组成的双糖苷被称为具有多种生物活性的有价值的天然产物。虽然化学O-糖基化是一种普遍有益的战略, 以合成双糖苷, 制备基质如糖捐赠者和受体需要繁琐的保护组操作和净化每个合成步骤。同时, 一些研究小组报告说, 硼酸和 borinic 酯作为一种保护或活化的碳水化合物衍生物, 以实现立体酰化、烷基化、硅烷化和糖基性。本文介绍了利用硼酸对无保护 ribonucleosides 进行选择性邻糖基化的过程。以硼酸为 ribonucleosides 的 2 ', 3 '-二醇的酯化, 使二醇的临时保护, 并在 toluenesulfenyl 氯和银三氟存在后, 与糖的捐助者进行邻糖基化, 允许5 '-羟基的选择性反应, 以支付双糖苷。该方法可应用于各种苷, 如鸟嘌呤、腺苷、胞苷、苷、5-metyluridine 和 5-fluorouridine。这篇文章和随附的视频代表了有用的 (视觉) 信息的O-糖基化的无保护苷及其类似物的合成不仅双糖苷, 而且还有各种生物相关衍生物。

Introduction

双糖苷, 是核苷的共轭物和通过 O型糖苷键连接的碳水化合物基团, 构成了一类自然发生的碳水化合物衍生物1,2 ,3,4,5,6,7。例如, 它们被纳入生物大分子, 如 tRNA (转移核糖核酸) 和聚 (adp-核糖) (adp = 磷酸腺苷), 以及一些抗菌剂和其他生物活性物质 (例如,adenophostins, amicetins, ezomycin)5,6,8,9,10,11,12,13, 14,15,16,17,18,19。因此, 双糖苷及其衍生物有望成为药物发现研究的铅化合物。双糖苷的合成方法分为三类;酶法O-糖基化20,21, 化学n-糖基化5,9,16,22,23, 24、化学O-糖基化7、9、14、16、18、19、24、 25,26,27,28,29,30,31,32,33, 34,35,36,37。化学O-糖基化是一种有效的立体合成和双糖苷的大规模合成方法。以往的研究表明, 2 '-deoxyribonucleoside 2与 thioglycosyl 捐助者1的O糖基化, 采用 toluenesulfenyl 氯和银三氟的结合, 提供了理想的双糖核苷3 (图 1A;Ar = 芳和 PG = 保护组)38。

根据这些结果, 我们决定应用 toluenesulfenyl 氯化/银三氟启动子系统, 开发 ribonucleosides 的邻糖基化。虽然部分保护 ribonucleosides 的O-糖基化的几个例子已经证明了 7,9,14,16,18,19 、24、32、33、34、35、36、37、使用无保护或暂时保护ribonucleosides 作为糖受体的O-糖基化已微乎其微报道。因此, 不受保护的或暂时保护的 ribonucleosides 的选择性O-糖基化的发展将提供一种更有益的合成方法, 而不需要对 ribonucleosides 的群操作进行防护。为了实现 ribonucleosides 的选择性O-糖基化, 我们重点研究了硼化合物, 因为几个例子的内和/或立体酰化, 烷基, 硅烷化和糖基性的碳水化合物39,40,41,42,43,44,45 , 被硼酸或 borinic 酸辅助的衍生物报告了,46,47,48,49,50。在本文中, 我们展示了通过硼酸酯中间体在 ribonucleosides 的 5 '-羟基双糖苷中利用选择性邻糖基化合成的方法。在这里提出的战略, 硼酸酯中间体6将提供的酯化的 ribonucleoside 4与硼酸5, 这使得选择性O-糖基化在5 '-羟基基团与 thioglycosyl 捐赠者7给双糖核苷8 (图 1B)51。通过核磁共振 (NMR) 光谱学研究了 ribonucleoside 和硼酸的相互作用, 观察了硼酸酯的形成。酯化使硼酸酯和糖基化反应要求无水条件, 以防止硼酸酯和糖的水解。在这篇文章中, 我们展示了为研究人员和学生不仅在化学, 而且在其他研究领域获得成功的糖基化反应提供无水条件的典型程序。

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Protocol

注: 所有实验数据 [核磁共振, 红外线 spectroscopies (IR), 质量 spectroscopies (MS), 光学旋转, 和元素分析数据] 的合成化合物被报告在前51篇。

1. O-糖基化反应的程序

  1. 复方α/β-12 的合成 (表1中的进入 12)
    注:表 1中的条目 1-13 是使用类似的程序进行的。
    1. 2 ', 3 '-二醇 ribonucleoside40的临时保护
      1. 在10毫升梨形烧瓶 (烧瓶 1), 溶解 mannosyl 捐赠α9 (28.4 毫克, 0.0486 毫摩尔)52, 苷10 (7.9 毫克, 0.0324 毫摩尔) 和 4-(三氟甲基) 苯硼酸11c (9.3 毫克, 0.0490 毫摩尔) 在无水吡啶 (0.40毫升)。
        注: 建议使用10毫升梨形烧瓶, 因为, 在步骤 1.1.3.1, 反应混合物将转移到烧瓶 2 (一个10毫升的双颈圆底烧瓶附在它的隔膜) 含有分子筛粉。
      2. 将反应混合物 (在步骤1.1.1.1 中获得) 与无水吡啶 (0.40 毫升, 3x) 和无水 14-二恶烷 (0.40 毫升, 3x) 在室温下至约40 °c, 以除去任何水。
      3. 将残留物 (在步骤1.1.1.2 中获得) 溶解于无水 14-二恶烷 (0.32 毫升) 中, 并在其回流温度下搅动反应混合物 1 h 形成硼酸酯 (临时保护)。
      4. 使用旋转蒸发器, 然后用真空泵除去溶剂。
    2. 分子筛的活化
      1. 在一个10毫升的双颈圆底烧瓶与隔膜附加到它 (烧瓶 2), 添加4Å分子筛粉 (64 毫克)。
        注: 应根据用于糖基化的溶剂 (乙腈3Å和4Å 14-二恶烷、二氯甲烷和-丙腈) 选择合适的分子筛。
      2. 在气压下加热分子筛, 在真空泵 (3x) 减压下冷却它们, 然后用热枪在减压的同时用氩气代替空气, 然后将其烘干几次。
    3. 糖化
      1. 溶解步骤1.1.1.4 的残留物。在瓶1在-丙腈 (0.64 毫升) 或其他溶剂和转移这个解答到烧瓶2。
        注: 乙腈, 14-二恶烷, 氯甲烷和-丙腈用于条目 1-7 和 9, 入口 10, 入口 11, 和条目 8, 12 和 13, 分别。
      2. 搅拌反应混合物在瓶2在室温0.5 小时之后冷却它到-40 °c。
        注: 温度是根据用于糖基化的溶剂 (40 °c 为二氯甲烷和-丙腈, 室温为14二恶烷,-20 °c 为乙腈) 而改变的。
      3. 添加银三氟 (49.9 毫克, 0.194 毫摩尔) 和对 toluenesulfenyl 氯 (12.8 µL, 0.0968 毫摩尔) 的反应混合物在相同的温度, 在步骤1.1.3.2 使用。
      4. 将反应混合物在相同温度下搅拌1.5 小时。
      5. 用薄层层析 (TLC) 与己烷/乙酸乙酯检查反应 [3/1 (v/v)] 检查糖捐赠者 [保留因子 (Rf) (捐赠者α-9) = 0.63] 并且与氯仿或甲醇 [10/1 (v/v)]] 检查糖受众和产品 [rf (承兑人10) = 0.03, Rf (期望的产品) = 0.50]。
      6. 用饱和水碳酸氢钠 (1.0 毫升) 淬火反应混合物, 用氯仿 (2.0 毫升) 稀释, 用硅藻土去除不溶物, 并用氯仿 (20 毫升) 仔细冲洗硅藻土。
      7. 使用100毫升部位漏斗, 用饱和水碳酸氢钠 (20 毫升, 3x) 和盐水 (20 毫升) 洗涤滤液 (有机层)。
      8. 用硫酸钠干燥产生的有机层, 过滤不溶性物质, 用旋转蒸发器将滤液浓缩。
      9. 用柱层析法对剩余残留物进行大致净化 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-50/1 (v/v)] 以提供粗 5 'o(6 "-acetyl-2", 3 ", 4"-三O苄基α/β-ᴅ-mannopyranosyl) 苷含有少量的副产品 (15.2 毫克, 无色糖浆)。
    4. 乙酰 化
      1. 在5毫升的小瓶中, 溶解在无水吡啶 (0.20 毫升) 中的步进1.1.3.9 中制备的粗化合物。
      2. 添加n,n-dimethyl-4-aminopyridine (催化量) 和醋酸酐 (20.4 µL, 0.0216 毫摩尔:10 当量根据原油化合物) 的溶液在0摄氏度。
      3. 将反应混合物在相同温度下搅拌0.5 小时, 然后加热至室温。
      4. 搅拌一夜后, 用氯仿/甲醇 (30/1 (v/v)][Rf (α/β-12) = 0.45], 用薄层色谱法检查反应。
      5. 用氯仿稀释反应混合物 (20 毫升)。
      6. 用1米盐酸 (20 毫升, 3x), 饱和水碳酸氢钠 (20 毫升, 3x) 和盐水 (20 毫升) 洗涤有机层, 使用100毫升部位漏斗。
      7. 用硫酸钠干燥产生的有机层, 过滤不溶性物质, 用旋转蒸发器将滤液浓缩。
      8. 用柱层析法净化剩余残留物 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-90/1 (v/v)] 给α/β-12 (15.8 毫克, 61%, α/β = 1.6/1, 无色无定形固体)。
  2. 化合物的合成β-22 到β-30 (表 2) 和β-33 (表 3)
    注: 合成β-22β30和β-33是用类似的程序进行的。
    1. 复方β-22 的合成 (表2中的入口 1)
      1. ribonucleoside 2 '、3 '-二醇的临时保护
        1. 在10毫升梨形烧瓶 (烧瓶 3), 溶解腺苷13 (20.4 毫克, 0.0763 毫摩尔), 半乳糖捐助者β21 (80.4 毫克, 0.114 毫摩尔)53, 和 4-(三氟甲基) 苯硼酸11c (21.7 毫克, 0.114 毫摩尔) 在无水吡啶 (0.76 毫升)。
          注: 建议使用10毫升梨形烧瓶, 因为反应混合物将转移到烧瓶 4 (一个10毫升的双颈圆底烧瓶附在它的隔膜) 包含分子筛粉在步骤 1.2. 1.3. 1。
        2. 用无水吡啶 (0.76 毫升, 3x) 和无水 14-二恶烷 (0.76 毫升, 3x) 在室温下, 将反应混合物 (在步骤 1.2. 1.1. 1) 中蒸发。
        3. 在无水14二恶烷 (0.76 毫升) 中溶解残留物 (在步骤 1.2 1.1. 2 中获得), 并在其回流温度下搅拌反应混合物, 以形成硼酸酯 (临时保护)。
        4. 使用旋转蒸发器, 然后用真空泵除去溶剂。
      2. 分子筛的活化
        1. 在一个10毫升的双颈圆底烧瓶与隔膜附加到它 (烧瓶 4), 添加4Å分子筛粉 (150 毫克)。
        2. 在气压下加热分子筛, 在真空泵 (3x) 减压下冷却它们, 然后用热枪在减压的同时用氩气代替空气, 然后将其烘干几次。
      3. 糖化
        1. 溶解步骤1.2 的残留物 1.1. 4。在瓶3在-丙腈 (1.50 毫升) 和转移这个解答到烧瓶4。
        2. 将反应混合物在室温下搅拌0.5 小时, 然后冷却到-40 摄氏度。
        3. 添加银三氟 (117.6 毫克, 0.458 毫摩尔) 和对 toluenesulfenyl 氯 (30.3 µL, 0.229 毫摩尔) 的反应混合物在相同的温度, 如步骤 1.2. 1.3. 2。
        4. 搅拌反应混合物, 在相同的温度为1.5 小时。
        5. 用己烷/乙酸乙酯薄层色谱法检查反应 [2/1 (v/v)] 检查糖捐赠者 [Rf (捐助者β-21) = 0.62] 并且与氯仿或甲醇 [10/1 (v/v)] 检查糖接受物和产品 [Rf (承兑13) = 0.05, Rf (想要的产品) = 0.30]。
        6. 用饱和水碳酸氢钠 (2.0 毫升) 淬火反应混合物, 用氯仿 (3.0 毫升) 稀释, 通过硅藻土去除不溶性物质, 并用氯仿 (30 毫升) 仔细冲洗硅藻土。
        7. 使用100毫升部位漏斗, 用饱和水碳酸氢钠 (30 毫升, 3x) 和盐水 (30 毫升) 洗涤滤液 (有机层)。
        8. 用硫酸钠干燥产生的有机层, 过滤不溶性物质, 用旋转蒸发器将滤液浓缩。
        9. 用柱层析法净化剩余残留物 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-30/1 (v/v)], 以支付β-22 (27.4 毫克, 42%, 无色固体)。
    2. 复方β-23 的合成 (表2中的入口 2)
      1. 使用14 (28.4 毫克, 0.0765 毫摩尔)54, β21 (80.5 毫克, 0.115 毫摩尔), 11c (21.8 毫克, 0.115 毫摩尔), 对 toluenesulfenyl 氯化物 ( 30.3 µL, 0.229 毫摩尔), 银三氟 (117.8 毫克, 0.458 毫摩尔), 无水的反应14-二恶烷 (0.76 毫升), 无水-丙腈 (1.50 毫升) 和4Å分子筛 (150 毫克)。用柱层析法净化产生的残渣 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-50/1 (v/v)] 给β-23 (21.9 毫克, 30%, 无色固体)。薄层色谱: Rf (β-23) = 0.37 [氯仿/甲醇 = 10/1 (v/v)]。
    3. 复方β-24 的合成 (表2中的入口 3)
      1. 进行反应使用15 (21.6 毫克, 0.0763 毫摩尔), β-21 (80.5 毫克, 0.115 毫摩尔), 11c (21.8 毫克, 0.115 毫摩尔), 对toluenesulfenyl 氯化物 (30.3 µL, 0.229 毫摩尔), 银三氟 (117.6 毫克, 0.458 毫摩尔), 无水 14-二恶烷 (0.76 毫升), 无水-丙腈 (1.50 毫升), 4 Å分子筛 (150 毫克)。用柱层析法净化产生的残渣 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-8/1 (v/v)] 给β-24 (8.1 毫克, 12%, 无色固体)。薄层色谱: Rf (β-24) = 0.20 [氯仿/甲醇 = 10/1 (v/v)]。
    4. 复方β-25 的合成 (表2中的入口 4)
      1. 使用16 (27.0 毫克, 0.0764 毫摩尔)55, β21 (80.5 毫克, 0.115 毫摩尔), 11c (21.8 毫克, 0.115 毫摩尔), 对 toluenesulfenyl 氯化物 ( 30.3 µL, 0.229 毫摩尔), 银三氟 (117.8 毫克, 0.458 毫摩尔), 无水的反应14-二恶烷 (0.76 毫升), 无水-丙腈 (1.50 毫升) 和4Å分子筛 (150 毫克)。用柱层析法净化产生的残渣 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-20/1 (v/v)] 给β-25 (31.4 毫克, 44%, 无色固体)。薄层色谱: Rf (β-25) = 0.27 [氯仿/甲醇 = 10/1 (v/v)]。
    5. 复方β-26 的合成 (表2中的入口 5)
      1. 进行反应使用10 (18.6 毫克, 0.0762 毫摩尔), β-21 (80.4 毫克, 0.114 毫摩尔), 11c (21.7 毫克, 0.114 毫摩尔), 对toluenesulfenyl 氯化物 (30.3 µL, 0.229 毫摩尔), 银三氟 (117.6 毫克, 0.458 毫摩尔), 无水 14-二恶烷 (0.76 毫升), 无水-丙腈 (1.50 毫升), 4 Å分子筛 (150 毫克)。用柱层析法净化产生的残渣 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-40/1 (v/v)] 给β-26 (26.1 毫克, 42%, 无色固体)。薄层色谱: Rf (β-26) = 0.45 [氯仿/甲醇 = 10/1 (v/v)]。
    6. 复方β-27 的合成 (表2中的入口 6)
      1. 进行反应使用17 (19.7 毫克, 0.0763 毫摩尔), β-21 (80.5 毫克, 0.115 毫摩尔), 11c (21.8 毫克, 0.115 毫摩尔), 对toluenesulfenyl 氯化物 (30.3 µL, 0.229 毫摩尔), 银三氟 (117.6 毫克, 0.458 毫摩尔), 无水 14-二恶烷 (0.76 毫升), 无水-丙腈 (1.50 毫升), 4 Å分子筛 (150 毫克)。用柱层析法净化产生的残渣 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-40/1 (v/v)] 给β-27 (33.8 毫克, 53%, 无色固体)。薄层色谱: Rf (β-27) = 0.50 [氯仿/甲醇 = 10/1 (v/v)]。
    7. 复方β-28 的合成 (表2中的入口 7)
      1. 进行反应使用18 (20.0 毫克, 0.0763 毫摩尔), β-21 (80.4 毫克, 0.114 毫摩尔), 11c (21.7 毫克, 0.114 毫摩尔), 对toluenesulfenyl 氯化物 (30.3 µL, 0.229 毫摩尔), 银三氟 (117.6 毫克, 0.458 毫摩尔), 无水 14-二恶烷 (0.76 毫升), 无水-丙腈 (1.50 毫升), 4 Å分子筛 (150 毫克)。用柱层析法净化产生的残渣 [硅胶, 氯仿然后乙酸乙酯/氯仿 = 1/1 (v/v)] 给β-28 (38.8 毫克, 61%, 无色固体)。薄层色谱: Rf (β-28) = 0.33 [氯仿/甲醇 = 10/1 (v/v)]。
    8. 复方β-29 的合成 (表2中的入口 8)
      1. 进行反应使用19 (18.5 毫克, 0.0761 毫摩尔), β-21 (80.4 毫克, 0.114 毫摩尔), 11c (21.7 毫克, 0.114 毫摩尔), 对toluenesulfenyl 氯化物 (30.3 µL, 0.229 毫摩尔), 银三氟 (117.6 毫克, 0.458 毫摩尔), 无水 14-二恶烷 (0.76 毫升), 无水-丙腈 (1.50 毫升), 4 Å分子筛 (150 毫克)。用柱层析法净化产生的残渣 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-10/1 (v/v)] 给β-29 (34.1 毫克, 55%, 无色固体)。薄层色谱: Rf (β-29) = 0.25 [氯仿/甲醇 = 10/1 (v/v)]。
    9. 复方β-30 的合成 (表2中的入口 9)
      1. 使用20 (26.6 毫克, 0.0766 毫摩尔)56, β21 (80.6 毫克, 0.115 毫摩尔), 11c (21.8 毫克, 0.115 毫摩尔), 对 toluenesulfenyl 氯化物 ( 30.3 µL, 0.229 毫摩尔), 银三氟 (117.8 毫克, 0.458 毫摩尔), 无水的反应14-二恶烷 (0.76 毫升), 无水-丙腈 (1.50 毫升) 和4Å分子筛 (150 毫克)。用柱层析法净化产生的残渣 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-50/1 (v/v)] 给β-30 (28.0 毫克, 40%, 无色固体)。薄层色谱: Rf (β-30) = 0.48 [氯仿/甲醇 = 10/1 (v/v)]。
    10. 复方β-33 的合成 (表3中的入口 1)
      1. 使用18 (20.0 毫克, 0.0762 毫摩尔), β-31 (80.4 毫克, 0.114 毫摩尔)57, 11c (21.7 毫克, 0.114 毫摩尔), 对 toluenesulfenyl 氯化物(30.3 µL, 0.229 毫摩尔), 银三氟 (117.6 毫克, 0.458 毫摩尔), 无水的反应14-二恶烷 (0.76 毫升), 无水-丙腈 (1.50 毫升) 和4Å分子筛 (150 毫克)。用柱层析法净化产生的残渣 [硅胶, 氯仿/甲醇 = 1/0-30/1 (v/v)] 给β-33 (34.5 毫克, 54%, 无色固体)。薄层色谱: Rf (β-33) = 0.33 [氯仿/甲醇 = 10/1 (v/v)]。

2. β-28 的脱 (图 2)

  1. 在5毫升瓶中, 加入β-28 (25.2 毫克, 0.0300 毫摩尔) 和 10 M 甲胺在甲醇 (2.0 毫升)58。
  2. 搅拌的反应混合物在0°c 2 小时后, 升温到室温。
  3. 搅拌后的混合物为13小时, 检查反应用氯仿/甲醇的薄层色谱 [10/1 (v/v)][Rf (β-35) = 0.20]。
  4. 使用旋转蒸发器将反应混合物浓缩。
  5. 用50毫升部位漏斗溶解在水中产生的残渣 (15 毫升), 并用二氯甲烷 (15 毫升, 3x) 冲洗水层。
  6. 使用旋转蒸发器将水层浓缩。
  7. 制备高效液相色谱 (HPLC) [柱: ODS (octadecylsilane) 柱 (20Φ x 250 毫米), 淋洗: 水 (含 0.1% [v/v] 三氟乙酸酸), 流速: 8.0 毫升/分, 检测: 266 nm,温度:25 °c, 保留时间:20 分钟] 给β-35 (7.9 毫克, 62%, 无色无定形固体)59。

3. 循环硼酸酯的核磁共振研究 (图 3和4)

  1. 36的制备和测量
    1. 在10毫升梨形烧瓶中, 溶解苷10 (34.3 毫克, 0.140 毫摩尔) 和 4-三氟甲基苯硼酸11c (40.0 毫克, 0.211 毫摩尔) 在无水吡啶 (1.00 毫升)。
    2. 将与无水吡啶 (1.00 毫升, 3x) 和无水14二恶烷 (1.00 毫升, 3x) 的反应混合物在室温下与40摄氏度共蒸发, 以除去任何水。
    3. 在无水 14-二恶烷 (1.40 毫升) 中溶解残渣, 在其回流温度下搅拌反应混合物, 以形成硼酸酯 (临时保护)。
    4. 将反应混合物 (0.14 毫升) 分配给5毫升瓶。
    5. 使用旋转蒸发器, 然后用真空泵将溶剂从5毫升瓶中取出。
    6. 溶解产生的残留物36在乙腈-d3 (0.64 毫升)。
    7. 测量1H, 11B 和19F 核磁共振 spectroscopies 使用石英核磁共振管在25°c。
  2. 38的制备和测量
    1. 使用与步骤3.1 类似的步骤, 从11c (40.0 毫克, 0.211 毫摩尔) 中制备反应混合物38 。

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Representative Results

在表 160,61中总结了苷10与 thiomannoside α-9的邻糖基化的结果。在进入 1, O-糖基化10与α-9在没有硼酸衍生物导致形成一个复杂混合物。进入 2, 10和苯硼酸11a混合, 并与吡啶和14二恶烷共蒸发, 然后, 在其回流温度下, 在14二恶烷中搅拌, 形成 2 ', 3 '-顺二醇的临时保护, 后跟添加α-9进行糖基化。

在条目 3-13 中, Oglycosylations 是根据此处描述的协议进行的 (步骤 1.1)。在 4-9 项中研究了取代基对 arylboronic 酸的影响。电子缺陷 arylboronic 酸, 如 4-三氟甲基苯硼酸11c和 24-硼酸酸11d导致α/β-12的化学产量高于 4-氧苯硼酸酸11b, 可能是由于电子缺陷 arylboronic 酸62制备的硼酸酯中间体的稳定性较高。然而, 由于乙腈中硼酸酯中间体的低溶解度, 使用 4-nitrophenylboronic 酸11e(也有一个电子退出组) 导致α/β-12的化学屈服率较低。在进入 8, 在-丙腈中使用 4-hexylphenylboronic 酸11f的O-糖基化 (以提高硼酸酯中间体的溶解度) 没有提高化学产量。在进入 9, 使用 alkylboronic 酸 (cyclopentylboronic 酸11g) 代替 arylboronic 酸, 导致α/β-12的化学产量低于 arylboronic 酸。

在 10-12 项中研究了糖基化产物的化学产量和立体选择性的溶剂效应。在进入 10, 使用 14-二恶烷作为溶剂允许比乙腈的使用更α立体O-糖基化做63,64, 而α/β-12的产量是不足的。在进入 11, 二氯甲烷中的O-糖基化给出的α/β-12的数量微不足道, 因为中间的溶解度低。在进入 12, 使用-丙腈作为溶剂导致比使用其他溶剂 (5, 10 和 11) 的化学产量更高的α/β-12比使用乙腈 (进入 5)。在进入 13, 对 toluenesulfenyl 氯化物和银三氟的当量分别减少到1.8 和3.6 对10(在词条 1-12, 3.0 和6.0 等值对对 toluenesulfenyl 氯化物和银色三氟是用于对10, 分别) 买得起α/β-12在相似的结果。

在表 2中, 在表 21 (入口 1) 中建立的优化反应条件下, 对10和13 - 20与-β-d β-12的Oglycosylations 进行了分析 (腺嘌呤, 鸟嘌呤, 胞嘧啶, 尿, 嘧啶和 5-氟尿嘧啶缩写为艾德, 瓜, Cyt, 市建局, 你和 5-FUra, 分别不是作为 A, G, C, U, T, 和5福, 这是他们的一般 abbriviations, 以避免误解 [例如, C-核苷一般指 C (碳)-糖苷键))。在腺苷的情况下, 未受保护的13提供了相应的双糖核苷在一个更高的产量比N保护14可能, 可能由于 depurination 14和/或β-23类似于我们的上一次报告 (条目1和 2)38。n-保护的鸟苷16的O-糖基化提供β-25在一个更好的产量与未受保护的15相比, 由于中间体的可溶性的高溶解度16比那从15 (词条3和 4)。在词条 5-7, 苷10的Oglycosylations 和类似物例如 5-metyluridine 17和 5-fluorouridine 18被审查了。使用10提供了β-26 (42% 屈服) 与副作用给一个副产品, 其中5位置的尿基团被取代与p-tolylthio 组 (入口 5)65。另一方面, 17和18, 其中尿基团的5位是一个甲基或氟组, 给相应的双糖苷β-27和β-28在适度产量, 分别 (词条6和 7)。此外, 一个大规模的反应使用250毫克18 (0.95 毫摩尔) 和1.01 克β-21 (1.43 毫摩尔) 提供β28在58% 产量 (461.0 毫克), 与小规模反应的产量几乎相同 (表2的入口7中的61%).在胞苷的情况下, 无保护的19的O-糖基化给予β-29的比使用N保护20导致β-30做了。

几个糖捐赠者, 例如葡萄糖捐赠者β-31, 半乳糖捐赠者β-21和 mannosyl 捐赠者α32,被使用了在O-糖基化的 5-fluorouridine 18 (表 3)66。输入2的结果与本手稿中表 2的入口7相同。从这些结果, 使用半乳糖捐赠者β-21提供了相应的产品β-28在一个高产量与使用β-31和α-32。在入口 3, 反应使用α-32给了α-34的混合物与一个不明的副产品, 可能有相似的分子量与34 (它假设它可能是一个或叫做异构体34),因为这些化合物不能用凝胶渗透层析 (GPC) 分离, 它将具有不同分子量的化合物分离出来。此外, 该混合物在19F 核磁共振谱 (164.0 和 165.2 ppm) 上显示了类似的化学变化。糖基化产物β-28的脱用甲胺给β-35 (62%)(图 2)。

根据协议步骤 3 (图 3), 用1H、 11B 和19F 核磁共振谱观察了10和11c制备的反应混合物36 , 以研究硼酸酯的形成。中间37 (图 4)。反应混合物38也准备了从11c为比较。1H 核磁共振谱的结果表明, 2 '-和 3 '-羟基质子的信号消失了, 2 ' 和 3 ' 质子在11c的存在下显著地转移前场 (图 4A和4B)。在11B 核磁共振谱中, 我们假设硼酸酯37、 11c和/或 boroxine 40的峰值 (这是由三硼酸的脱水冷凝产生的循环三聚体) 和 boroxine 吡啶络合物。39 (这是基于报告的 boroxine 吡啶络合物的光谱数据所提出的结构), 分别观察到 32 ppm、28 ppm 和 21 ppm (图 4C - 4E)67,68, 69。在19F 核磁共振谱中, 我们假设37、 11c和/或40和39的峰值分别对应于-63.3 ppm、-63.2 ppm 和-62.8 ppm (图 4F - 4H)。

Figure 1
图 1: 以前的工作和这项工作.(A) 本小组显示-2′--deoxyribonucleoside 的O-糖基化, thioglycoside 由磷toluenesulfenyl 氯化物 (pTolSCl) 和银三氟 (AgOTf) 促进。(B) 本小组展示了一种利用循环硼酸酯作为临时保护组的无保护 ribonucleoside 的选择性O-糖基化。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 2
图 2: β-28 的脱.苯甲酰组的裂解与甲胺 (MeNH2) 进行, 以支付β-35。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 3
图 3: 反应混合物的准备36和 38.混合物36和38是从苷10和 4 (三氟甲基) 苯硼酸11c和11c分别制备的。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 4
图 4:从苷10和 4 (三氟甲基) 苯硼酸11c 中制备的循环硼酸酯中间体37的核磁共振研究 (由 1H、 11B 和 19F 核磁共振测量)乙腈-d3 在25°c。37、 39和40是拟议的结构, 见图3。(A) 本小组显示10的观测结果为1H 核磁共振。(B) 本小组显示1H 核磁共振观察到的混合物36 。(C) 该小组显示, 11c的核磁共振观测结果为11。(D) 本小组显示11B 核磁共振观察到的混合物38 。(E) 本小组显示11B 核磁共振观察到的混合物36 。(F) 该小组显示, 19F 核磁共振观测到的11c 。(G) 本小组显示19F 核磁共振观察到的混合物38 。(H) 本小组显示19F 核磁共振观察到的混合物36 。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure of Table 1

进入 硼酸 b 溶剂 条件 产量 (3 步) c
1 个 - MeCN −20°c, 1.5 h < 16% (复杂混合物)
2 ,d PhB (OH)2 (11a) MeCN −20°c, 1.5 h 41% (α或β = 1.6/1)
3 a、e 11a MeCN −20°c, 1.5 h 45% (α或β = 1.6/1)
4 a、e 4-MeOC6小时4B (OH)2 (11b) MeCN −20°c, 1.5 h 39% (α或β = 1.8/1)
5 a、e 4-CF3C6小时4B (OH)2 (11c) MeCN −20°c, 1.5 h 51% (α或β = 1.8/1)
6 a、e 24-F2C6H4B (OH)2 (11d) MeCN −20°c, 1.5 h 46% (α或β = 1.8/1)
7 a、e 4-NO2C6小时4B (OH)2 (11e) MeCN −20°c, 1.5 h 24% (α或β = 1.6/1)
8 a、e 4 ch3(CH2)5C6H4B (OH)2 (11f) EtCN −40°c, 1.5 h 30% (α或β = 1.6/1)
9 a、e Cyclopentylboronic 酸 (11g) MeCN −20°c, 1.5 h 8% (α或β = 1.7/1)
10 a、e 11c 14-二恶烷 室温, 1.5 小时 27% (α或β = 3.3/1)
11 a、e 11c CH2Cl2 −40°c, 1.5 h 跟踪
12 a、e 11c EtCN −40°c, 1.5 h 61% (α或β = 1.6/1)
13 e, f 11c EtCN −40°c, 1.5 h 57% (α或β = 1.5/1)

表1。 苷10选择性 O-糖基化反应条件与 thiomannoside α 9.用1.5 当量的α-9, 3.0 当量 toluenesulfenyl 氯, 和 6.0 当量的银三氟对10进行了Glycosylations。所得到的产品在催化量n、n-dimethyl-4-aminopyridine (DMAP) 的存在下, 与10当量的醋酸酸酐 (Ac2O) 乙酰。b硼酸11是1.5 当量对10。 α/β-12的α/β比由1的核磁共振检查。将10和11a的混合物与吡啶和14二恶烷共蒸发, 然后在其回流温度下搅拌 14-二恶烷, 然后在乙腈中加入α-9溶液, 进行糖化。将α-9、 10和11的混合物与吡啶和14二恶烷共蒸发, 然后在其回流温度下在 14-二恶烷中搅拌, 然后用对toluenesulfenyl 氯进行处理, 并银三氟。用1.5 当量的α-9, 1.8 当量的对 toluenesulfenyl 氯, 和 3.6 当量的银三氟对10进行糖基化反应。所产生的产物与乙酰 10 当量的醋酸酐存在催化量的n-,n-dimethyl-4-aminopyridine。Ac = 乙酰, Bn = 苄基, Ph 值 = 苯基。

Figure of Table 2

词条 a 受体 产品 产量 (2 步)
1 13 (碱基 = 艾德) β-22 42%
2 14 (碱基) β-23 30%
3 15 (碱基 = 瓜) β-24 12%
4 16 (碱基 = 瓜i步) β-25 44%
5 10 (碱基 = 市建局) β-26 42% (ca15%: 碱基 = 5-STol-市建局)
6 17 (碱基 = 你) β-27 53%
7 18 (碱基 = 5-FUra) β-28 61%
8 19 (碱基 = Cyt) β-29 55%
9 20 (碱基 = Cyt) β-30 40%

表 2.O-Glycosylations 的苷10和 13-20 与-β-d β-21 为双糖苷β-22-β-30 的合成。使用1.5 当量的β-21, 1.5 当量 4-(三氟甲基) 苯硼酸11c, 3.0 当量的对 toluenesulfenyl 氯化物和6.0 当量的银三氟进行了Glycosylations反对承兑人 (10和13 - 20)。β-21、受体 (10和13 - 20) 和11c的混合物与吡啶和14二恶烷共蒸发, 然后在其回流温度下在 14-二恶烷中搅拌, 随后用 p 进行处理. -toluenesulfenyl 氯和银三氟。异丁酰 = 苯甲酰, i= 腺嘌呤, 瓜 = 鸟嘌呤, 市建局 = 尿, 你 = 嘧啶, 5-FUra = 5-氟脲嘧啶, Cyt = 胞嘧啶。

Figure of Table 3

词条 a 供 产品 产量 (2 步)
1 β-31 (绿灯) β-33 54%
2 b β-21 (Gal) β-28 61%
3 α-32 (人) α-34 < 39% (混合)

表 3.O-糖捐赠者β-21, β-31, α-32 与 5-fluorouridine 18 为双糖苷β-28, β-33 和α-34 的合成 Glycosylations。 Glycosylations 是使用1.5 当量的捐助者 (β-21, β-31,或α32), 1.5 当量 4-(三氟甲基) 苯硼酸11c, 3.0 当量的对 toluenesulfenyl 氯和6.0 当量的银三氟对18。一个捐助者的混合物 (β-21, β-31, 或α-32), 18和11c被与吡啶和14二恶烷共蒸发, 然后在其回流温度下在 14-二恶烷中搅拌, 随后用p-toluenesulfenyl 氯和银三氟。b这与表 2的条目7的结果相同。绿灯 = 糖苷, Gal = 半乳糖苷, 人 = mannoside, 5-FUrd = 5-fluorouridine。

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Discussion

本手稿的目的是展示一个方便的合成方法, 以制备双糖苷使用无保护的 ribonucleosides, 而不繁琐的保护组操作。我们在此报告的选择性O-glycosylations 的苷通过临时 2 ', 3 '-二醇保护的循环硼酸酯 (图 1B)51。

循环硼酸酯中间体的制备是其中的重要步骤之一。无水溶剂应用于反应混合物的共同蒸发 (步骤1.1.1.2 和 1.2. 1.1. 2 的议定书) 和酯化步骤 (步骤1.1.1.3 和 1.2. 1.1), 因为核苷和硼酸制备的硼酸酯可能容易水解。O-糖基化反应也要求无水条件, 以避免水解的糖捐赠者。因此, 分子筛 (步骤1.1.2 和 1.2.1.2), 双颈圆底烧瓶和无水溶剂 (步骤1.1.3.1 和 1.2. 1.3. 1) 应充分干燥之前, 其使用的O-糖基化。

根据我们以前的论文38 -准备的对 toluenesulfenyl 氯-应该被存放在黑暗在-20 °c, 将使用在3月之内。如果银三氟是湿的 , 它应该燥在真空之前 , 它使用的O- 糖基化。

这种方法可应用于各种苷和糖捐助者 (表 1、 2和3)。β-28的大规模综合主要成功了, 除了一些例子例如α-32和18的组合 (表 3, 词条 3), 在其中分离期望的双糖核苷是不容易的。此外, 该方法还适用于建造 1 ", 5 '-glicosidic 连接的双糖苷 (建造 1", 2 '-和 1 ", 3 '-glicosidic 联系尚未被研究)。

使用不受保护的苷的O-糖基化利用双糖苷在较以前的方法中采用保护苷。

利用循环硼酸酯的临时保护, 对无保护苷的邻糖基化, 可用于各种生物活性双糖苷及其类似物的制备。特别是, β-35及其类似物有望成为新药候选者, 因为众所周知, 5-fluorouridine 和 5-氟尿嘧啶有抗癌、抗病毒和抗菌活性24,59, 70,71,72,73,74,75,76。我们还认为, 使用硼酸酯对羟基进行临时保护, 将有助于合成各种天然和人造化合物以及双糖苷。

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Disclosures

作者没有什么可透露的。

Acknowledgments

这项研究由日本教育、文化、体育、科学和技术部 (下个15K00408、24659011、24640156、245900425和22390005号为新青木) 提供的助学金资助, 由东京生物化学研究资助。基金会, 东京, 日本, 和由土族 (东京科学大学) 基金的战略研究领域。我们要感谢纪子 Sawabe (东京理工大学药科学院) 测量核磁共振谱, 璐子长谷川 (美国东京理工大学药学系) 为质量的测量光谱和友子松 (东京理工大学科技研究院) 对元素分析的测量。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Silver trifluoromethanesulfonate Nacalai Tesque 34945-61
Phenylboronic acid (contains varying amounts of anhydride) Tokyo Chemical Industry B0857
p-Methoxyphenylboronic acid Wako Pure Chemical Industries 321-69201
4-(Trifluoromethyl)phenylboronic acid (contains varying amounts of anhydride) Tokyo Chemical Industry T1788
2,4-Difluorophenylboronic acid (contains varying amounts of anhydride) Tokyo Chemical Industry D3391
Cyclopentylboronic acid (contains varying amounts of Anhydride) Tokyo Chemical Industry C2442
4-Nitrophenylboronic acid (contains varying amounts of anhydride) Tokyo Chemical Industry N0812
4-Hexylphenylboronic acid (contains varying amounts of anhydride) Tokyo Chemical Industry H1489
Adenosine Merck KGaA 862.
Guanosine Acros Organics 411130050
Cytidine Tokyo Chemical Industry C0522
Uridine Tokyo Chemical Industry U0020
5-Fluorouridine Tokyo Chemical Industry F0636
5-Methyluridine Sigma M-9885
Methylamine (40% in Methanol, ca. 9.8mol/L) Tokyo Chemical Industry M1016
N,N-dimethyl-4-aminopyridine Wako Pure Chemical Industries 044-19211
Acetic anhydride Nacalai Tesque 00226-15
Pyridine, Dehydrated Wako Pure Chemical Industries 161-18453
Acetonitrile Kanto Chemical 01031-96
1,4-Dioxane Nacalai Tesque 13622-73
Dichloromethane Wako Pure Chemical Industries 130-02457
Propionitrile Wako Pure Chemical Industries 164-04756
Molecular sieves 4A powder Nacalai Tesque 04168-65
Molecular sieves 3A powder Nacalai Tesque 04176-55
Celite 545RVS Nacalai Tesque 08034-85
Acetonitrile-D3 (D,99.8%) Cambridge Isotope Laboratories DLM-21-10
Trifluoroacetic acid Nacalai Tesque 34831-25
TLC Silica gel 60 F254 Merck KGaA 1.05715.0001
Chromatorex Fuji Silysia Chemical FL100D
Sodium hydrogen carbonate Wako Pure Chemical Industries 191-01305
Hydrochloric acid Wako Pure Chemical Industries 080-01061
Sodium sulfate Nacalai Tesque 31915-96
Chloroform Kanto Chemical 07278-81
Sodium chloride Wako Pure Chemical Industries 194-01677
Methanol Nacalai Tesque 21914-74
JEOL Always 300 JEOL Measurement of NMR
Lamda 400 JEOL Measurement of NMR
PerkinElmer Spectrum 100 FT-IR Spectrometer Perkin Elmer Measurement of IR
JEOL JMS-700 JEOL Measurement of MS
PerkinElmer CHN 2400 analyzer Perkin Elmer Measurement of elemental analysis
JASCO P-1030 digital polarimeter JASCO Measurement of optical rotation
JASCO PU-2089 Plus intelligent HPLC pump JASCO For HPLC
Jasco UV-2075 Plus Intelligent UV/Vis Detector JASCO For HPLC
Rheodyne Model 7125 Injector Sigma-Aldrich 58826 For HPLC
Chromatopac C-R8A Shimadzu For HPLC
Senshu Pak Pegasil ODS Senshu Scientific For HPLC
p-Toluenesulfenyl chloride Prepared  Ref. 38
Phenyl 6-O-acetyl-2,3,4-tri-O-benzyl-1-thio-a-D-mannopyranoside (a-9) Prepared  Ref. 52
4-Metylphenyl 2,3,4,6-tetra-O-benzoyl-1-thio-b-D-galactopyranoside (b-21) Prepared  Ref. 53
4-Metylphenyl 2,3,4,6-tetra-O-benzoyl-1-thio-b-D-glucopyranoside (b-31) Prepared  Ref. 57
4-Metylphenyl 2,3,4,6-tetra-O-benzoyl-1-thio-a-D-Mannopyranoside (a-32) Prepared  Ref. 67
6-N-Benzoyladenosine (14) Prepared  Ref. 54
2-N-Isobutyrylguanosine (16) Prepared  Ref. 55
4-N-Benzoylcytidine (20) Prepared  Ref. 56

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化学 问题 137 双糖苷 O-糖基化 ribonucleosides 临时保护 thioglycosides 循环硼酸酯
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