Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Regioselective O- Glycosylation av nukleosider via den tillfälliga 2', 3'-Diol skydd av en Boronic Ester för syntesen av disackarid nukleosider

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

Här presenterar vi protokoll för syntesen av disackarid nukleosider av den regioselective O- glycosylation av ribonucleosides via en tillfälligt skydd av deras 2', 3'-diol beståndsdelarna utnyttja en cyklisk boronic ester. Denna metod gäller flera oskyddade nukleosider som adenosin, guanosin, cytidin, uridin, 5-methyluridine och 5-fluorouridine att ge motsvarande disackarid nukleosider.

Abstract

Disackarid nukleosider, som består av disackarid och kvävebasen beståndsdelarna, har varit känd som en värdefull grupp av naturliga produkter med mångskiftande bioactivities. Även om kemiska O- glycosylation är en allmänt gynnsam strategi att syntetisera disackarid nukleosider, kräver beredning av substrat såsom glycosyl givare och acceptorer tråkiga skydda gruppen manipulationer och en rening på varje syntetisk steg. Samtidigt flera forskargrupper har rapporterat att boronic och borinic estrar fungera som en skyddande eller aktivera grupp av kolhydrat derivat för att uppnå den regio- eller stereoselektiv acylation alkylering, Silylering och glycosylation. I denna artikel visar vi förfarandet för den regioselective O- glycosylation av oskyddade ribonucleosides utnyttja boronic syra. Förestring av 2', 3'-diol av ribonucleosides med boronic syra gör det tillfälliga skyddet av diol och, följande O- glycosylation med en glycosyl givare i närvaro av p- toluenesulfenyl klorid och silver triflate, tillstånd regioselective reaktionen av 5'-hydroxylgruppen råd de disackarid nukleosider. Denna metod skulle kunna tillämpas på olika nukleosider, såsom guanosin, adenosin, cytidin, uridin, 5-metyluridine och 5-fluorouridine. Denna artikel och den medföljande videon representerar användbar (visuell) information för den O- glycosylation av oskyddade nukleosider och deras analoger för syntesen av inte bara disackarid nukleosider, men också en mängd biologiskt relevanta derivat.

Introduction

Disackarid nukleosider, som konjugat av en nukleosid och en kolhydrat del länkas via en O-glycosidic bond, utgöra en värdefull klass av naturligt förekommande kolhydrater derivat1,2 ,3,4,5,6,7. Exempelvis de införlivas i biologiska makromolekyler som tRNA (överföring ribonukleinsyra) och poly(ADP-ribose) (ADP = adenosindifosfat), samt i vissa antibakteriella medel och andra biologiskt aktiva ämnen (t.ex. adenophostins, amicetins, ezomycin)5,6,8,9,10,11,12,13, 14,15,16,17,18,19. Disackarid nukleosider och deras derivat förväntas därför vara blyföreningar för upptäckten läkemedelsforskning. Metoderna för syntes av disackarid nukleosider klassificeras i tre kategorier; enzymatisk O- glycosylation20,21, kemiska N- glycosylation5,9,16,22,23, 24, och kemiska O- glycosylation7,9,14,16,18,19,24, 25,26,27,28,29,30,31,32,33, 34,35,36,37. I synnerhet skulle kemiska O- glycosylation vara en effektiv metod för stereoselektiv syntes och storskaliga syntes av disackarid nukleosider. Tidigare forskning har visat att de O- glycosylation 2'-deoxyribonucleoside 2 med thioglycosyl givare 1, med hjälp av kombination av p- toluenesulfenyl klorid och silver triflate, ger den önskas disackarid nukleosid 3 (figur 1A; Ar = aryl och PG = skydda gruppen)38.

Efter dessa resultat, bestämde vi oss att utveckla den O- glycosylation av ribonucleosides p- toluenesulfenyl klorid/silver triflate promotorn systemet. Medan flera exempel på den O- glycosylation av delvis skyddade ribonucleosides har varit visat7,9,14,16,18,19 ,24,32,33,34,35,36,37, användning av oskyddade eller tillfälligt-skyddade ribonucleosides som en glycosyl acceptor för O- glycosylation negligibly har rapporterats. Utvecklingen av regioselective O- glycosylation av oskyddade eller tillfälligt-skyddade ribonucleosides skulle därför ge ett mer fördelaktigt syntetisk metod utan att skydda gruppen manipulationer av ribonucleosides. För att uppnå den regioselective O- glycosylation av ribonucleosides, fokuserade vi på de boron föreningarna, eftersom flera exempel på regio- eller stereoselektiv acylation, alkylering, Silylering och glycosylation av kolhydrater derivat med hjälp av boronic eller borinic syra har varit rapporterade39,40,41,42,43,44,45 ,46,47,48,49,50. I denna artikel visar vi förfarandet för syntesen av disackarid nukleosider utnyttja regioselective O- glycosylation på 5'-hydroxylgruppen av ribonucleosides via en mellanliggande boronic ester. I strategin presenteras här, boronic ester mellanliggande 6 skulle ges av förestring av ribonucleoside 4 med boronic syra 5, som tillåter den regioselective O- glycosylation på den 5'-hydroxylgruppen med thioglycosyl givare 7 ge disackarid nukleosid 8 (figur 1B)51. Vi har också studerat samspelet mellan en ribonucleoside och boronic syra av kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, att observera bildandet av en boronic ester. Förestring att göra en boronic ester och en glycosylation reaktion kräver vattenfri villkor för att förhindra hydrolys av boronic ester och glycosyl givare. I denna artikel visar vi de typiska förfarandena för att få de vattenfri villkor för framgångsrik glycosylation reaktioner för forskare och studenter inte bara i kemi, men också inom andra forskningsområden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Obs: Alla experimentella data [NMR, infraröd spektroskopier (IR), massa spektroskopier (MS), optiska rotationer och elementärt analyserar data] av de syntetiserade föreningarna har rapporterats i en tidigare papper51.

1. förfarandet för O- Glycosylation reaktioner

  1. Syntesen av sammansatta α/β-12 (post 12 i tabell 1)
    Obs: Posterna 1-13 i tabell 1 genomfördes med hjälp av ett liknande förfarande.
    1. Tillfälligt skydd av 2', 3'-diol ribonucleoside40
      1. Päronformad kolv (kolv 1), lös i en 10 mL mannosyl givare α -9 (28,4 mg, 0.0486 mmol)52, uridin 10 (7,9 mg, 0.0324 mmol) och 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syra 11 c (9,3 mg, 0.0490 mmol) i vattenfri pyridin (0,40 mL).
        Obs: Användning av en 10 mL kolv med päronformad rekommenderas eftersom, i steget 1.1.3.1 reaktionsblandningen kommer att överföras till kolv 2 (en 10 mL två-hals runda-botten kolv med en septum bifogas) som innehåller molekylära siktar pulver.
      2. Co avdunsta reaktionsblandningen (erhålls i steg 1.1.1.1.) med vattenfri pyridin (0.40 mL, 3 x) och vattenfri 1,4-dioxan (0.40 mL, 3 x) vid rumstemperatur till ca. 40 ° C för att ta bort eventuellt vatten.
      3. Lös upp restmaterialet (erhålls i steg 1.1.1.2.) i vattenfri 1,4-dioxan (0.32 mL) och rör reaktionsblandningen vid dess reflux temperatur för 1 h att bilda en boronic ester (tillfälligt skydd).
      4. Bort vätskan med en rotationsindunstare följt av en vakuumpump.
    2. Aktivering av molekylära filter
      1. I en 10 mL två-hals runda-botten kolv med en septum bifogas (kolv 2), lägga till 4 Å molekylsiktar pulver (64 mg).
        Observera: Lämplig molekylsiktar bör väljas enligt lösningsmedel används för glycosylation (3 Å för acetonitril) och 4 Å för 1,4-dioxan, diklormetan och propionitrile.
      2. Värm de molekylära filter i en mikrovågsugn i atmosfärstryck och kyl dem under reducerat tryck evakueras genom en vakuumpump (3 x), och sedan torka dem med en värmepistol under reducerat tryck samtidigt ersätter luften med argongas flera gånger.
    3. Glycosylation
      1. Lös upp återstoden av steg 1.1.1.4. i kolven 1 i propionitrile (0.64 mL) eller andra lösningsmedel och överför lösningen till kolv 2.
        Obs: Acetonitril, 1,4-dioxan, diklormetan och propionitrile användes för poster 1-7 och 9, inträde 10, post 11 och poster 8, 12 och 13, respektive.
      2. Rör reaktionsblandningen i kolv 2 vid rumstemperatur för 0,5 h följt av kyla till-40 ° C.
        Obs: Temperaturen har ändrats enligt de lösningsmedel som används för glycosylation (-40 ° C för diklormetan och propionitrile), rumstemperatur för 1,4-dioxan, och -20 ° C för acetonitril.
      3. Lägga till silver triflate (49,9 mg, 0,194 mmol) och p -toluenesulfenyl klorid (12,8 µL, 0.0968 mmol) i reaktionsblandningen vid samma temperatur som du använde i steg 1.1.3.2.
      4. Rör reaktionsblandningen vid samma temperatur för 1,5 h.
      5. Kolla reaktionen genom tunnskiktskromatografi (TK) med hexan/etylacetat [3/1 (v/v)] att kontrollera glycosyl givarna [bibehållande faktorn (Rf) (givare α -9) = 0,63] och med kloroform/metanol [10/1 (v/v))] att kontrollera glycosyl acceptorer och produkter [Rf (acceptor 10) = 0,03, Rf (önskad produkt) = 0,50].
      6. Släcka reaktionsblandningen med mättad vattenlösning natriumbikarbonat (1,0 mL), späd med kloroform (2,0 mL), ta bort olösligt material med clottingoch noggrant tvätta clotting med kloroform (20 mL).
      7. Tvätta filtratet (organiska skikt) med mättad vattenlösning natriumbikarbonat (20 mL, 3 x) och saltlake (20 mL) med hjälp av en 100 mL separatory tratt.
      8. Torka det resulterande organiska skiktet med natriumsulfat, filtrera olösligt material och koncentrera filtratet med en roterande indunstare.
      9. Ungefär rena kvarvarande rester av kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 50/1 (v/v)] råd med rå 5'-O-(6 ”-O- acetyl-2”, 3 ”, 4” - tri-O- bensyl-α/β-ᴅ-mannopyranosyl) uridin som innehåller en liten mängd biprodukter (15,2 mg, färglös sirap).
    4. Acetylering
      1. Lös den resulterande rå förening som bereddes i steg 1.1.3.9 i vattenfri pyridin (0,20 mL) i en 5 mL injektionsflaska.
      2. Lägg till N,N-dimetyl-4-aminopyridin (en katalytisk belopp) och ättiksyraanhydrid (20,4 µL, 0.0216 mmol: 10 medel baserat på rå föreningen) till lösningen vid 0 ° C.
      3. Rör reaktionsblandningen vid samma temperatur för 0,5 h följt av en uppvärmning till rumstemperatur.
      4. Efter omrörning övernattning, kolla reaktionen av TLC med kloroform/metanol [30/1 (v/v)] [Rf (α/β-12) = 0,45].
      5. Späd reaktionsblandningen med kloroform (20 mL).
      6. Tvätta det organiska lagret med 1 M saltsyra (20 mL, 3 x), mättad vattenlösning natriumbikarbonat (20 mL, 3 x) och saltlake (20 mL) med hjälp av en 100 mL separatory tratt.
      7. Torka det resulterande organiska skiktet med natriumsulfat, filtrera olösligt material och koncentrera filtratet med en roterande indunstare.
      8. Rena kvarvarande rester av kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 90/1 (v/v)] att ge α/β-12 (15,8 mg, 61%, α/β = 1,6/1, colorless amorphous heltäckande).
  2. Syntesen av föreningar β-22 till β-30 (tabell 2) och β-33 (tabell 3)
    Obs: Syntes av β-22-Β-30och β-33genomfördes med hjälp av ett liknande förfarande.
    1. Syntesen av sammansatta β-22 (posten 1 i tabell 2)
      1. Tillfälligt skydd av 2', 3'-diol av ribonucleoside
        1. Päronformad kolv (kolv 3), lös i en 10 mL adenosin 13 (20,4 mg, 0.0763 mmol), galactosyl givare β -21 (80,4 mg, 0.114 mmol)53och 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syra 11 c (21,7 mg, 0.114 mmol) i vattenfri pyridin (0,76 mL).
          Obs: Användning av en 10 mL kolv med päronformad rekommenderas eftersom reaktionsblandningen kommer att överföras till kolven 4 (en 10 mL två-hals runda-botten kolv med en septum bifogas) som innehåller molekylära siktar pulver i steg 1.2.1.3.1.
        2. Co avdunsta reaktionsblandningen (erhålls i steg 1.2.1.1.1.) med vattenfri pyridin (0,76 mL, 3 x) och vattenfri 1,4-dioxan (0,76 mL, 3 x) vid rumstemperatur till ca. 40 ° C för att ta bort eventuellt vatten.
        3. Lös upp restmaterialet (erhålls i steg 1.2.1.1.2.) i vattenfri 1,4-dioxan (0,76 mL) och rör reaktionsblandningen vid dess reflux temperatur för 1 h att bilda en boronic ester (ett tillfälligt skydd).
        4. Bort vätskan med en rotationsindunstare följt av en vakuumpump.
      2. Aktivering av molekylära filter
        1. I en 10 mL två-hals runda-botten kolv med en septum bifogas (kolv 4), lägga till 4 Å molekylsiktar pulver (150 mg).
        2. Värm de molekylära filter i en mikrovågsugn i atmosfärstryck och kyl dem under reducerat tryck evakueras genom en vakuumpump (3 x), och sedan torka dem med en värmepistol under reducerat tryck samtidigt ersätter luften med argongas flera gånger.
      3. Glycosylation
        1. Lös upp återstoden av steg 1.2.1.1.4. i kolv 3 i propionitrile (1.50 mL) och överför lösningen till kolv 4.
        2. Rör om reaktionsblandningen vid rumstemperatur för 0,5 h, följt av kyla till-40 ° C.
        3. Lägga till silver triflate (117,6 mg, 0.458 mmol) och p- toluenesulfenyl klorid (30,3 µL, 0.229 mmol) i reaktionsblandningen vid samma temperatur som nämns i steg 1.2.1.3.2.
        4. Rör reaktionsblandningen, vid samma temperatur för 1,5 h.
        5. Kolla reaktionen av TLC med hexan/etylacetat [2/1 (v/v)] att kontrollera glycosyl givarna [Rf (givare β -21) = 0,62] och med kloroform/metanol [10/1 (v/v)] att kontrollera glycosyl acceptorer och produkter [Rf (acceptor 13 ) = 0,05, Rf (önskad produkt) = 0,30].
        6. Släcka reaktionsblandningen med mättad vattenlösning natriumbikarbonat (2,0 mL), späd med kloroform (3,0 mL), ta bort olösligt material genom clottingoch noggrant tvätta den clotting med kloroform (30 mL).
        7. Tvätta filtratet (organiska skikt) med mättad vattenlösning natriumbikarbonat (30 mL, 3 x) och saltlake (30 mL) med hjälp av en 100 mL separatory tratt.
        8. Torka det resulterande organiska skiktet med natriumsulfat, filtrera olösligt material och koncentrera filtratet med en roterande indunstare.
        9. Rena kvarvarande rester av kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 30/1 (v/v)] råd med β -22 (27,4 mg, 42%, colorless heltäckande).
    2. Syntesen av sammansatta β-23 (post 2 i tabell 2)
      1. Beteende som reaktionen med 14 (28,4 mg, 0.0765 mmol)54, β -21 (80,5 mg, 0.115 mmol), 11 c (21,8 mg, 0.115 mmol), p- toluenesulfenyl klorid (30,3 µL, 0.229 mmol), silver triflate (117.8 mg, 0.458 mmol), vattenfri 1,4-dioxan (0,76 mL), vattenfri propionitrile (1.50 mL) och 4 Å molekylsiktar (150 mg). Rena resulterande återstoden genom kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 50/1 (v/v)] att ge β–23 (21,9 mg, 30%, colorless heltäckande). TLC: Rf (β -23) = 0,37 [kloroform/metanol = 10/1 (v/v)].
    3. Syntesen av sammansatta β-24 (inträde 3 i tabell 2)
      1. Genomföra reaktionen med 15 (21,6 mg, 0.0763 mmol), β -21 (80,5 mg, 0.115 mmol), 11 c (21,8 mg, 0.115 mmol), p- toluenesulfenyl klorid (30,3 µL, 0.229 mmol), silver triflate (117,6 mg, 0.458 mmol), vattenfri 1,4-dioxan ( 0,76 mL), vattenfri propionitrile (1.50 mL), och 4 Å molekylsiktar (150 mg). Rena resulterande återstoden genom kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 8/1 (v/v)] att ge β -24 (8,1 mg, 12%, colorless heltäckande). TLC: Rf (β -24) = 0,20 [kloroform/metanol = 10/1 (v/v)].
    4. Syntesen av sammansatta β-25 (post 4 i tabell 2)
      1. Beteende som reaktionen med 16 (27,0 mg, 0.0764 mmol)55, β -21 (80,5 mg, 0.115 mmol), 11 c (21,8 mg, 0.115 mmol), p- toluenesulfenyl klorid (30,3 µL, 0.229 mmol), silver triflate (117.8 mg, 0.458 mmol), vattenfri 1,4-dioxan (0,76 mL), vattenfri propionitrile (1.50 mL) och 4 Å molekylsiktar (150 mg). Rena resulterande återstoden genom kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 20/1 (v/v)] att ge β -25 (31,4 mg, 44%, colorless heltäckande). TLC: Rf (β -25) = 0,27 [kloroform/metanol = 10/1 (v/v)].
    5. Syntesen av sammansatta β-26 (inträde 5 i tabell 2)
      1. Genomföra reaktionen med 10 (18,6 mg, 0.0762 mmol), β -21 (80,4 mg, 0.114 mmol), 11 c (21,7 mg, 0.114 mmol), p- toluenesulfenyl klorid (30,3 µL, 0.229 mmol), silver triflate (117,6 mg, 0.458 mmol), vattenfri 1,4-dioxan ( 0,76 mL), vattenfri propionitrile (1.50 mL), och 4 Å molekylsiktar (150 mg). Rena resulterande återstoden genom kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 40/1 (v/v)] att ge β -26 (26,1 mg, 42%, colorless heltäckande). TLC: Rf (β -26) = 0,45 [kloroform/metanol = 10/1 (v/v)].
    6. Syntesen av sammansatta β-27 (inträde 6 i tabell 2)
      1. Genomföra reaktionen med 17 (19,7 mg, 0.0763 mmol), β -21 (80,5 mg, 0.115 mmol), 11 c (21,8 mg, 0.115 mmol), p- toluenesulfenyl klorid (30,3 µL, 0.229 mmol), silver triflate (117,6 mg, 0.458 mmol), vattenfri 1,4-dioxan ( 0,76 mL), vattenfri propionitrile (1.50 mL), och 4 Å molekylsiktar (150 mg). Rena resulterande återstoden genom kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 40/1 (v/v)] att ge β -27 (33,8 mg, 53%, colorless heltäckande). TLC: Rf (β -27) = 0,50 [kloroform/metanol = 10/1 (v/v)].
    7. Syntesen av sammansatta β-28 (post 7 i tabell 2)
      1. Genomföra reaktionen med 18 (20,0 mg, 0.0763 mmol), β -21 (80,4 mg, 0.114 mmol), 11 c (21,7 mg, 0.114 mmol), p- toluenesulfenyl klorid (30,3 µL, 0.229 mmol), silver triflate (117,6 mg, 0.458 mmol), vattenfri 1,4-dioxan ( 0,76 mL), vattenfri propionitrile (1.50 mL), och 4 Å molekylsiktar (150 mg). Rena resulterande återstoden genom kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform sedan etylacetat/kloroform = 1/1 (v/v)] att ge β–28 (38,8 mg, 61%, colorless heltäckande). TLC: Rf (β -28) = 0,33 [kloroform/metanol = 10/1 (v/v)].
    8. Syntesen av sammansatta β-29 (inträde 8 i tabell 2)
      1. Genomföra reaktionen med 19 (18,5 mg, 0.0761 mmol), β -21 (80,4 mg, 0.114 mmol), 11 c (21,7 mg, 0.114 mmol), p- toluenesulfenyl klorid (30,3 µL, 0.229 mmol), silver triflate (117,6 mg, 0.458 mmol), vattenfri 1,4-dioxan ( 0,76 mL), vattenfri propionitrile (1.50 mL), och 4 Å molekylsiktar (150 mg). Rena resulterande återstoden genom kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 10/1 (v/v)] att ge β -29 (34,1 mg, 55%, colorless heltäckande). TLC: Rf (β -29) = 0,25 [kloroform/metanol = 10/1 (v/v)].
    9. Syntesen av sammansatta β-30 (post 9 i tabell 2)
      1. Beteende som reaktionen med 20 (26,6 mg, 0.0766 mmol)56, β -21 (80,6 mg, 0.115 mmol), 11 c (21,8 mg, 0.115 mmol), p- toluenesulfenyl klorid (30,3 µL, 0.229 mmol), silver triflate (117.8 mg, 0.458 mmol), vattenfri 1,4-dioxan (0,76 mL), vattenfri propionitrile (1.50 mL) och 4 Å molekylsiktar (150 mg). Rena resulterande återstoden genom kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 50/1 (v/v)] att ge β -30 (28,0 mg, 40%, colorless heltäckande). TLC: Rf (β -30) = 0,48 [kloroform/metanol = 10/1 (v/v)].
    10. Syntesen av sammansatta β-33 (posten 1 i tabell 3)
      1. Beteende som reaktionen med 18 (20,0 mg, 0.0762 mmol), β -31 (80,4 mg, 0.114 mmol)57, 11 c (21,7 mg, 0.114 mmol), p- toluenesulfenyl klorid (30,3 µL, 0.229 mmol), silver triflate (117,6 mg, 0.458 mmol), vattenfri 1,4-dioxan (0,76 mL), vattenfri propionitrile (1.50 mL) och 4 Å molekylsiktar (150 mg). Rena resulterande återstoden genom kolonnkromatografi [kiselgel, kloroform/metanol = 1/0 - 30/1 (v/v)] att ge β -33 (34,5 mg, 54%, colorless heltäckande). TLC: Rf (β -33) = 0,33 [kloroform/metanol = 10/1 (v/v)].

2. deprotection β-28 (figur 2)

  1. I en 5 mL injektionsflaska, lägga till β -28 (25,2 mg, 0.0300 mmol) och 10 M metylamin i metanol (2,0 mL)58.
  2. Rör reaktionsblandningen vid 0 ° C för 2 h följt av uppvärmning det till rumstemperatur.
  3. Efter omrörning blandningen för 13 h, kolla reaktionen av TLC med kloroform/metanol [10/1 (v/v)] [Rf (β -35) = 0,20].
  4. Koncentrera sig reaktionsblandningen använder en roterande indunstare.
  5. Lös upp det resulterande restmaterialet i vatten (15 mL) och tvätta vattenskiktet med diklormetan (15 mL, 3 x) med en 50 mL separatory tratt.
  6. Koncentrera sig vattenskiktet använder en roterande indunstare.
  7. Rena kvarvarande rester av preparativ högpresterande vätskekromatografi (HPLC) [kolumn: ODS (octadecylsilane) kolumn (20Φ x 250 mm), eluenten: vatten (innehåller 0,1% [v/v] trifluorättiksyra), flöde: 8,0 mL/min, upptäckt: 266 nm, temperatur: 25 ° C, retentionstid: 20 min] att ge β -35 (7,9 mg, 62%, colorless amorphous heltäckande)59.

3. NMR studier av cykliska Boronic Ester (figur 3 och 4)

  1. Förberedelse och värdering av 36
    1. Lös i 10 mL päronformad kolv, uridin 10 (34,3 mg, 0,140 mmol) och 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syra 11 c (40,0 mg, 0.211 mmol) i vattenfri pyridin (1,00 mL).
    2. Co avdunsta reaktionsblandningen med vattenfri pyridin (1,00 mL, 3 x) och vattenfri 1,4-dioxan (1,00 mL, 3 x) vid rumstemperatur till ca. 40 ° C för att ta bort eventuellt vatten.
    3. Lös upp restmaterialet i vattenfri 1,4-dioxan (1,40 mL) och rör reaktionsblandningen vid dess reflux temperatur för 1 h att bilda en boronic ester (ett tillfälligt skydd).
    4. Avstå från reaktionsblandningen (0,14 mL) till en 5 mL injektionsflaska.
    5. Ta bort lösningsmedlet från 5 mL injektionsflaskan med en rotationsindunstare följt av en vakuumpump.
    6. Lös den resulterande rester 36 i acetonitril -d3 (0.64 mL).
    7. Åtgärd 1H, 11B och 19F NMR spektroskopier använder en kvarts NMR tube vid 25 ° C.
  2. Förberedelse och värdering av 38
    1. Förbereda de reaktion blandning 38 från 11 c (40,0 mg, 0.211 mmol) med liknande procedur som steget 3.1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Resultaten av den O- glycosylation av uridin 10 med thiomannoside α -9 sammanfattas i tabell 160,61. Posten 1 resulterade den O- glycosylation 10 med α -9 i avsaknad av boronic syra derivat i bildandet av en komplicerade blandning. I posten 2, 10 och phenylboronic syra 11a var blandade och samtidig avdunstat med pyridin och 1,4-dioxan och sedan rörs i 1,4-dioxan vid dess reflux temperatur att bilda tillfälligt skydd av 2', 3'-cis- diol följt av en tillägg av α -9 att genomföra glycosylation.

I poster 3-13, genomfördes de O- Glykosyleringar enligt protokollet beskrivs här (steg 1.1). Effekten av substituenter på den arylboronic syran undersöktes i poster 4 - 9. Elektron-brist arylboronic syror såsom 4-(trifluoromethyl) phenylboronic sura 11 c och 2,4-difluorophenylboronic syra 11 d resulterade i högre kemiska avkastning av α/β-12 än för 4-methoxyphenylboronic syra 11b , möjligen på grund av högre stabilitet boronic ester mellanliggande beredd från electron-brist arylboronic syra62. Men användningen av 4-nitrophenylboronic acid 11e, som också har en elektron-återkalla grupp, resulterade i en låg kemiska avkastning av α/β-12 på grund av den låga lösligheten av boronic ester mellanliggande i acetonitril. I posten 8, den O- glycosylation använder 4-hexylphenylboronic förbättrades acid 11f i propionitrile (för att öka lösligheten av mellanliggande boronic ester) inte kemiska avkastningen. I posten 9, alkylboronic syra (cyclopentylboronic syra 11 g) användes istället för arylboronic syra, vilket resulterade i en lägre kemiska avkastning av α/β-12 än däri av arylboronic syror.

Lösningsmedel effekten för kemiska avkastning och stereoselectivity av produktens glycosylation studerades i posterna 10-12. I post 10, användning av 1,4-dioxan som lösningsmedel får en mer α-stereoselektiv O- glycosylation än användning av acetonitril gjorde63,64, medan avkastningen av α/β-12 var otillräcklig. I posten 11, O- glycosylation i diklormetan gav en försumbar mängd av α/β-12 på grund av den låga lösligheten av intermediären. Inträde 12, med propionitrile som lösningsmedlet resulterade i en högre kemiska avkastning av α/β-12 än när med andra lösningsmedel (poster 5, 10 och 11) med nästan den samma stereoselectivity jämfört med användning av acetonitril (post 5). I post 13, motsvarigheterna av p- toluenesulfenyl klorid och silver triflate reducerades till 1,8 och 3,6 mot 10, respektive (i posterna 1-12, 3,0 och 6.0 medel av p- toluenesulfenyl klorid och silver triflate var används mot 10, respektive) råd α/β-12 i ett liknande resultat.

I tabell 2, de O- Glykosyleringar av 10 och 13 - har 20 med den thiogalactoside β -21 genomförts under de optimera reaktion villkor som fastställs i tabell 1 (post 12) (i detta papper, adenin, guanin, cytosin, uracil, tymin och 5-fluorouracil är förkortat Ade, Gua, Cyt, Ura, Thy, och 5-FUra, respektive inte som A, G, C, U, T och 5-FU, som är deras allmänna abbriviations att undvika missförstånd [exempelvis C-nukleosid Generellt innebär C (kol)-glycosidic obligationer]). När det gäller adenosin, oskyddade 13 ges den motsvarande disackarid nukleosiden i en högre avkastning än N- skyddade 14 kunde, möjligen på grund av depurination 14 och/eller β -23 liknar vår föregående rapport (inlägg 1 och 2)38. Den O- glycosylation N- skyddade guanosinmonofosfat 16 levereras β -25 i bättre avkastning jämfört med glycosylation oskyddade 15 på grund av de mellanliggande beredd från högre löslighet 16 än det från 15 (posterna 3 och 4). I poster 5-7, undersöktes de O- Glykosyleringar av uridin 10 och analoger såsom 5-metyluridine 17 och 5-fluorouridine 18 . Användning av 10 ges de β -26 (42% avkastning) med en sidoreaktion ge en biprodukt som 5-ställning av uracil biexponentiellt ersattes med en p- tolylthio grupp (post 5)65. Däremot, 17 och 18, där den uracil biexponentiellt 5-position är en metyl- eller fluoro grupp, gav den motsvarande disackarid nukleosider β -27 och β -28 i måttlig avkastning, respektive (poster 6 och 7). Dessutom ges en storskalig reaktion med 250 mg 18 (0,95 mmol) och 1,01 g β -21 (1,43 mmol) β -28 i en 58% avkastning (461.0 mg), som är nästan den samma avkastningen som en småskalig reaktion (61% i post 7 i tabell 2 ). När det gäller cytidin, den O- glycosylation oskyddade 19 gav β -29 i en något bättre avkastning än användning av N- skyddade 20 resulterar i β -30 gjorde.

Flera glycosyl givare, som glucosyl givare β -31, galactosyl givare β -21och mannosyl givare α -32, användes i den O- glycosylation 5-fluorouridine 18 (tabell 3)66. Resultatet av posten 2 är samma som i post 7 i tabell 2 i detta manuskript. Från dessa resultat ges användning av galactosyl givare β -21 i motsvarande produkt β -28 i en hög avkastning jämfört med användning av β -31 och α -32. I posten 3, reaktionen med α -32 gav en blandning av α -34 med en oidentifierad biprodukt, som möjligen har en liknande molekylvikt som för 34 (det förutsätts att det kunde vara en regio- eller stereoisomer av 34), eftersom dessa föreningar inte kunde skiljas av gel permeation chromatography (GPC), som skiljer de föreningar med olika molekylvikter. Dessutom blandningen visade liknande kemiska förskjutningarna i 19F NMR spectrumen (164.0 och 165,2 ppm). Deprotection glycosylation produkt β -28 använder metylamin gav β -35 (62%) (Figur 2).

Den reaktion blandning 36 beredd från 10 och 11 c enligt steg 3 i protokollet (figur 3) observerades av 1H, 11B och 19F NMR spektroskopi att undersöka bildandet av boronic ester mellanliggande 37 (figur 4). Den reaktion blandning 38 förbereddes också från 11 c för jämförelse. Resultaten av 1H NMR spectrana signalera av 2'-3'-hydroxylgruppen protoner försvann och det av 2 och 3' protoner dramatiskt skiftat upfield i närvaro av 11 c (figurerna 4A och 4B). I 11B NMR spectrana, antog vi att topparna av boronic ester 37, 11 c och/eller boroxine 40 (vilket är en cyklisk trimer genereras av uttorkning kondensation av tre boronic syror), och boroxine pyridin komplexa 39 (som är en struktur som föreslås baserat på rapporterade spectra data av boroxine pyridin komplex) observerades vid 32 ppm, 28 ppm och 21 ppm, respektive (siffrorna 4 c - 4E)67,68, 69. I 19F NMR spectra, vi hypotesen att topparna av 37, 11 c eller 40och 39 motsvarar-63.3 ppm, -63,2 ppm och-62.8 ppm, respektive (siffror 4F - 4 H).

Figure 1
Figur 1 : Tidigare arbete och detta arbete. (A) i denna panel visas de O- glycosylation av 2′-deoxyribonucleoside med en thioglycoside som främjas av p- toluenesulfenyl klorid (p- TolSCl) och silver triflate (AgOTf). (B) denna panel visar den regioselective O- glycosylation av en oskyddad ribonucleoside utnyttja en cyklisk boronic ester som tillfälligt skydda grupp. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2 : Deprotection β-28. Klyvning av bensoylperoxid grupper genomfördes med metylamin (MeNH2) råd med β -35. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3 : Beredning av reaktion blandningarna 36 och 38. Blandningar 36 och 38 var beredda från uridin 10 och 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syra 11 c och 11 c, respektive. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4: NMR studie av den cykliska boronic estern mellanliggande 37 beredd från uridin 10 och 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syra 11 c av 1H, 11B, och 19F NMR mätningar i acetonitril -d3 vid 25 ° C. De 37, 39 och 40 se var föreslagna strukturer, figur 3. (A) denna panel visar 10 observeras av 1H NMR. (B) i denna panel visas blandning 36 observeras av 1H NMR. (C) i denna panel visas 11 c observeras av 11B NMR. (D) i denna panel visas blandning 38 observeras av 11B NMR. (E) i denna panel visas blandning 36 observeras av 11B NMR. (F) panelen visar 11 c observeras av 19F NMR. (G) i denna panel visas blandning 38 observeras av 19F NMR. (H) i denna panel visas blandning 36 observeras av 19F NMR. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure of Table 1

Inträde Boronic syra b Lösningsmedel Villkor Avkastning (för 3 steg) c
1 en - MeCN −20 ° C, 1,5 h < 16% (komplex blandning)
2 ,d PhB(OH)2 (11a) MeCN −20 ° C, 1,5 h 41% (Α/Β = 1,6/1)
3 a,e 11a MeCN −20 ° C, 1,5 h 45% (Α/Β = 1,6/1)
4 a,e 4-MeOC6H4B(OH)2 (11b) MeCN −20 ° C, 1,5 h 39% (Α/Β = 1.8/1)
5 a,e 4-CF3C6H4B(OH)2 (11 c) MeCN −20 ° C, 1,5 h 51% (Α/Β = 1.8/1)
6 a,e 2,4-F2C6H4B(OH)2 (11 d) MeCN −20 ° C, 1,5 h 46% (Α/Β = 1.8/1)
7 a,e 4-nr2C6H4B(OH)2 (11e) MeCN −20 ° C, 1,5 h 24% (Α/Β = 1,6/1)
8 a,e 4-kanals3(CH2)5C6H4B(OH)2 (11f) EtCN −40 ° C, 1,5 h 30% (Α/Β = 1,6/1)
9 a,e Cyclopentylboronic syra (11 g) MeCN −20 ° C, 1,5 h 8% (Α/Β = 1,7/1)
10 a,e 11c 1,4-dioxan r.t., 1,5 h 27% (Α/Β = 3.3/1)
11 a,e 11c CH2Cl2 −40 ° C, 1,5 h spår
12 a,e 11c EtCN −40 ° C, 1,5 h 61% (Α/Β = 1,6/1)
13 e, f 11c EtCN −40 ° C, 1,5 h 57% (Α/Β = 1.5/1)

Tabell 1. Reaktion villkor för regioselective O- glycosylation av uridin 10 med thiomannoside α-9. en Glykosyleringar utfördes i 1,5 motsvarigheter till α -9, 3.0 motsvarigheter till p- toluenesulfenyl klorid och 6,0 motsvarigheter till silver triflate mot 10. De resulterande produkterna var acetylerade med ca. 10 motsvarigheter ättiksyraanhydrid (Ac2O) i närvaro av en katalytisk mängd N,N-dimetyl-4-aminopyridin (DMAP). b Boronic sura 11 var 1,5 medel mot 10. c α/β förhållandet α/β-12 var kontrolleras av 1H NMR. d var en blandning av 10 och 11a Co avdunstat med pyridin och 1,4-dioxan och sedan rörs i 1,4-dioxan vid dess reflux temperatur, följt av tillägg av en lösning av α -9 i acetonitril att genomföra den Glycosylation. e en blandning av α -9, 10och 11 var samtidig avdunstat med pyridin och 1,4-dioxan och sedan rörs i 1,4-dioxan vid dess reflux temperatur följt av en behandling med p- toluenesulfenyl klorid och Silver triflate. f en glycosylation reaktion utfördes med 1,5 motsvarigheter till α -9, 1.8 medel p- toluenesulfenyl klorid och 3,6 motsvarigheter till silver triflate mot 10. De resulterande produkterna var acetylerade med ca. 10 motsvarigheter ättiksyraanhydrid i närvaro av en katalytisk mängd N,N-dimetyl-4-aminopyridin. AC = acetyl, Bn = Benzylalkohol, Ph = fenyl.

Figure of Table 2

Post en Acceptor Produkt Avkastning (för 2 steg)
1 13 (kvävebasen = Ade) Β -22 42%
2 14 (kvävebasen = AdeBz) Β -23 30%
3 15 (kvävebasen = Gua) Β -24 12%
4 16 (kvävebasen = GuajagBu) Β -25 44%
5 10 (kvävebasen = Ura) Β -26 42% (ca. 15%: kvävebasen = 5-STol-Ura)
6 17 (kvävebasen = Thy) Β -27 53%
7 18 (kvävebasen = 5-FUra) Β -28 61%
8 19 (kvävebasen = Cyt) Β -29 55%
9 20 (kvävebasen = CytBz) Β -30 40%

Tabell 2. O -Glykosyleringar av nukleosider 10 och 13-20 med den thiogalactoside β-21 för syntesen av disackarid nukleosider β-22-β-30. en Glykosyleringar utfördes med 1,5 medel av β -21, 1.5 motsvarigheter till 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syra 11 c, 3.0 motsvarigheter till p- toluenesulfenyl klorid och 6,0 motsvarigheter till silver triflate mot acceptorn (10 och 13 - 20). En blandning av β -21, acceptor (10 och 13 - 20) och 11 c var samtidig avdunstat med pyridin och 1,4-dioxan och sedan rörs i 1,4-dioxan vid dess reflux temperatur följt av en behandling med p - toluenesulfenyl klorid och silver triflate. BZ = bensoylperoxid, jagBu = isobutyryl, Tol = tolyl, Ade = adenin, Gua = guanin, Ura = uracil, Thy = tymin, 5-FUra = 5-fluorouracil, Cyt = cytosin.

Figure of Table 3

Post en Givare Produkt Avkastning (för 2 steg)
1 Β -31 (Glc) Β -33 54%
2 - b Β -21 (Gal) Β -28 61%
3 Α -32 (Man) Α -34 < 39% (blandning)

Tabell 3. O -Glykosyleringar glycosyl givare β - 21, β-31, och α-32 med 5-fluorouridine 18 för syntesen av disackarid nukleosider β-28, β-33, och α-34. en Glykosyleringar utfördes med 1,5 motsvarigheter till en givare (β -21, β -31, eller α -32), 1,5 motsvarigheter till 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syra 11 c, 3.0 motsvarigheter till p- toluenesulfenyl klorid, och 6,0 likvida medel silver triflate mot 18. En blandning av en givare (β -21, β -31eller α -32), 18och 11 c var samtidig avdunstat med pyridin och 1,4-dioxan och sedan rörs i 1,4-dioxan vid dess reflux temperatur följt av en behandling med p - toluenesulfenyl klorid och silver triflate. b Detta är samma resultat som post 7 i tabell 2. GLC = glukosid, Gal = galactoside, Man = mannoside, 5-FUrd = 5-fluorouridine.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Syftet med detta manuskript är att visa en bekväm syntetisk metod för att förbereda disackarid nukleosider använder oskyddade ribonucleosides utan tråkiga skydda gruppen manipulationer. Här rapporterar vi om den regioselective O- Glykosyleringar av nukleosider via den tillfälliga 2', 3'-diol skydd av en cyklisk boronic ester (figur 1B)51.

Utarbetandet av den cykliska boronic estern mellanliggande är en av de viktigaste stegen. Vattenfritt lösningsmedel bör användas för samtidig avdunstningen av reaktionsblandningen (steg 1.1.1.2 och 1.2.1.1.2 i protokollet) och för esterification steg (steg 1.1.1.3 och 1.2.1.1.3) eftersom de boronic estrar beredd från nukleosid- och boronic syra kan vara enkelt hydrolyserad. O- glycosylation reaktionerna kräver också vattenfri förhållanden att undvika hydrolys av glycosyl givare. Därför bör de molekylära siktarna (steg 1.1.2 och 1.2.1.2), två-hals runda-botten kolven och vattenfritt lösningsmedel (steg 1.1.3.1 och 1.2.1.3.1) torkas tillräckligt innan används för den O- glycosylation.

Den p -toluenesulfenyl klorid-upprättad enligt vår tidigare papper38 - ska förvaras i mörker vid-20 ° C, för att användas inom 3 månader. Om silver triflate är våt, bör det vara torkade i vakuum innan dess användning för det O- glycosylation.

Denna metod skulle kunna tillämpas på olika nukleosider och glycosyl givare (tabell 1, 2och 3). Storskaliga syntesen av β -28 lyckades till stor del, förutom några exempel såsom kombinationen av α -32 och 18 (tabell 3, post 3), där isoleringen av den önskade disackarid nukleosiden inte är lätt. Dessutom, denna metod används till byggandet av en 1 ”, 5'-glicosidic sammanlänkningen av disackarid nukleosider (byggandet av en 1”, 2- och 1'', 3'-glicosidic koppling är ännu studeras).

Den O- glycosylation utnyttja oskyddade nukleosider levererar disackarid nukleosider i en kortare process än tidigare metoder använder skyddade nukleosider.

Den O- glycosylation av oskyddade nukleosider utnyttja tillfälligt skydd av en cyklisk boronic ester skulle kunna tillämpas på beredning av olika biologiskt aktiva disackarid nukleosider och deras analoger. Särskilt, β -35 och dess analoger förväntas bli de nya läkemedelskandidater eftersom det har varit känt att 5-fluorouridine och 5-fluorouracil har anticancer, antivirus och antibakteriella aktiviteter24,59, 70,71,72,73,74,75,76. Vi anser också att tillämpningen av ett tillfälligt skydd av hydroxylgrupperna av en boronic ester kommer att vara användbar för syntesen av en mängd naturliga och konstgjorda föreningar, liksom disackarid nukleosider.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Forskningen finansierades av grants-in-aid från ministeriet för utbildning, kultur, sport, vetenskap och teknik (MEXT) Japan (nr 15K 00408, 24659011, 24640156, 245900425 och 22390005 för Shin Aoki), av ett bidrag från Tokyo biokemiska forskningen Foundation, Tokyo, Japan, och av TUS (Tokyo University of Science) fonden för strategiska forskningsområden. Vi vill tacka Noriko Sawabe (farmaceutiska fakulteten, Tokyo University of Science) för mätningar av NMR spectrana, Fukiko Hasegawa (farmaceutiska fakulteten, Tokyo University of Science) för mätning av massan Spectra och Tomoko Matsuo (forskningsinstitut för vetenskap och teknik, Tokyo University of Science) för mätningar av de elementära analyserna.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kobayashi, J., Doi, Y., Ishibashi, M. Shimofuridin A, a nucleoside derivative embracing an acylfucopyranoside unit isolated from the okinawan marine tunicate Aplidium multiplicatum. The Journal of Organic Chemistry. 59, 255-257 (1994).
  2. Takahashi, M., Tanzawa, K., Takahashi, S. Adenophostins, newly discovered metabolites of penicillium brevicompactum, act as potent agonists of the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor. The Journal of Biological Chemistry. 269, 369-372 (1994).
  3. Haneda, K. Cytosaminomycins, new anticoccidial agents produced by Strevtomvces sp. KO-8119 I. taxonomy, production, isolation and physico-chemical and biological properties. The Journal of Antibiotics. 47, 774-781 (1994).
  4. Shiomi, K., Haneda, K., Tomoda, H., Iwai, Y., Omura, S. Cytosaminomycins, new anticoccidial agents produced by Streptomyces sp. KO-8119 II. structure elucidation of cytosaminomycins A, B, C and D. The Journal of Antibiotics. 47, 782-786 (1994).
  5. Knapp, S. Synthesis of complex nucleoside antibiotics. Chemical Reviews. 95, 1859-1876 (1995).
  6. Efimtseva, E. V., Kulikova, I. V., Mikhailov, S. N. Disaccharide nucleosides as an important group of natural compounds. Journal of Molecular Biology. 43, 301-312 (2009).
  7. Huang, R. M., et al. Marine nucleosides: Structure, bioactivity, synthesis and biosynthesis. Marine Drugs. 12, 5817-5838 (2014).
  8. Efimtseva, E. V., Mikhailov, S. N. Disaccharide nucleosides and oligonucleotides on their basis. New tools for the study of enzymes of nucleic acid metabolism. Biochemistry (Moscow). 67, 1136-1144 (2002).
  9. Mikhailov, S. N., Efimtseva, E. V. Disaccharide nucleosides. Russian Chemical Reviews. 73, 401-414 (2004).
  10. Kimura, K., Bugg, T. D. H. Recent advances in antimicrobial nucleoside antibiotics targeting cell wall biosynthesis. Natural Product Reports. 20, 252-273 (2003).
  11. Winn, M., Goss, R. J. M., Kimura, K., Bugg, T. D. H. Antimicrobial nucleoside antibiotics targeting cell wall assembly: Recent advances in structure-function studies and nucleoside biosynthesis. Natural Product Reports. 27, 279-304 (2010).
  12. Takahashi, M., Kagasaki, T., Hosoya, T., Takahashi, S. Adenophostins A and B: Potent agonists of inositol-1,4,5-trisphosphate receptor produced by Penicillium brevicompactum. Taxonomy, fermentation, isolation, physico-chemical and biological properties. The Journal of Antibiotics. 46, 1643-1647 (1993).
  13. Takahashi, S., Kinoshita, T., Takahashi, M. Adenophostins A and B: Potent agonists of inositol-1,4,5-trisphosphate receptor produced by penicillium brevicompactum. Structure elucidation. The Journal of Antibiotics. 47, 95-100 (1994).
  14. Hotoda, H., Takahashi, M., Tanzawa, K., Takahashi, S., Kaneko, M. IP3 receptor-ligand. 1: Synthesis of adenophostin A. Tetrahedron Letters. 36, 5037-5040 (1995).
  15. Hirota, J., et al. Adenophostin-medicated quantal Ca2+ release in the purified and reconstituted inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 1. FEBS Letters. 368, 248-252 (1995).
  16. McCormick, J., et al. Structure and total synthesis of HF-7, a neuroactive glyconucleoside disulfate from the funnel-web spider Hololena curta. Journal of the American Chemical Society. 121, 5661-5665 (1999).
  17. Bu, Y. Y., Yamazaki, H., Ukai, K., Namikoshi, M. Anti-mycobacterial nucleoside antibiotics from a marine-derived Streptomyces sp. TPU1236A. Marine Drugs. 12, 6102-6112 (2014).
  18. Knapp, S., Gore, V. K. Synthesis of the ezomycin nucleoside disaccharide. Organic Letters. 2, 1391-1393 (2000).
  19. Behr, J. B., Gourlain, T., Helimi, A., Guillerm, G. Design, synthesis and biological evaluation of hetaryl-nucleoside derivatives as inhibitors of chitin synthase. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 13, 1713-1716 (2003).
  20. Binder, W. H., Kӓhlig, H., Schmid, W. Galactosylation by use of β-galactosidase: Enzymatic syntheses of disaccharide nucleosides. Tetrahedron: Asymmetry. 6, 1703-1710 (1995).
  21. Ye, M., Yan, L. -Q., Li, N., Zong, M. -H. Facile and regioselective enzymatic 5-galactosylation of pyrimidine 2-deoxynucleosides catalyzed by β-glycosidase from bovine liver. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 79, 35-40 (2012).
  22. Niedballa, U., Vorbrüggen, H. A general synthesis of N-glycosides. III. Simple synthesis of pyrimidine disaccharide nucleosides. The Journal of Organic Chemistry. 39, 3664-3667 (1974).
  23. Abe, H., Shuto, S., Matsuda, A. Synthesis of the C-glycosidic analog of adenophostin A, a potent IP3 receptor agonist, using a temporary silicon-tethered radical coupling reaction as the key step. Tetrahedron Letters. 41, 2391-2394 (2000).
  24. Watanabe, K. A., et al. Nucleosides. 114. 5'-O-Glucuronides of 5-fluorouridine and 5-fluorocytidine. Masked precursors of anticancer nucleosides. Journal of Medicinal Chemistry. 24, 893-897 (1981).
  25. Khan, S. H., O'Neill, R. A. Modern Methods in Carbohydrate Synthesis. , Harwood Academic Publishers. Amsterdam, The Netherlands. (1996).
  26. Lindhorst, T. K. Essentials ofCarbohydrate Chemistry and Biochemistry. , Wiley-VCH Verlag Gmb-H & Co. KGaA. Weinheim, Germany. (2007).
  27. Demchenko, A. V. Handbook of Chemical Glycosylation. , Wiley-VCH Verlag Gmb-H & Co. KGaA. Weinheim, Germany. (2008).
  28. Chen, X., Halcomb, R. L., Wang, P. G. Chemical Glycobiology (ACS Symposium Series 990). American Chemical Society. , American Chemical Society. Washington, WA. (2008).
  29. Toshima, K., Tatsuta, K. Recent progress in O-glycosylation methods and its application to natural products synthesis. Chemical Reviews. 93, 1503-1531 (1993).
  30. Ito, Y. My stroll in the backyard of carbohydrate chemistry. Trends in Glycoscience and Glycotechnology. 22, 119-140 (2010).
  31. Yasomanee, J. P., Demchenko, A. V. From stereocontrolled glycosylation to expeditious oligosaccharide synthesis. Trends in Glycoscience and Glycotechnology. 25, 13-41 (2013).
  32. Nakamura, M., Fujita, S., Ogura, H. Synthesis of disaccharide nucleoside derivatives of 3-deoxy-ᴅ-glycero-ᴅ-galacto-2-nonulosonic acid (KDN). Chemical and Pharmaceutical Bulletin. 41, 21-25 (1993).
  33. Mikhailov, S. N., et al. Studies on disaccharide nucleoside synthesis. Mechanism of the formation of trisaccharide purine nucleosides. Nucleosides & Nucleotides. 18, 691-692 (1999).
  34. Lichtenthaler, F. W., Sanemitsu, Y., Nohara, T. Synthesis of 5'-O-glycosyl-ribo-nucleosides. Angewandte Chemie International Edition. 17, 772-774 (1978).
  35. Knapp, S., Gore, V. K. Synthesis of the shimofuridin nucleoside disaccharide. The Journal of Organic Chemistry. 61, 6744-6747 (1996).
  36. Zhang, Y., Knapp, S. Glycosylation of nucleosides. The Journal of Organic Chemistry. 81, 2228-2242 (2016).
  37. Xing, L., Niu, Q., Li, C. Practical glucosylations and mannosylations using anomeric benzoyloxy as a leaving group activated by sulfonium ion. ACS Omega. 2, 3698-3709 (2017).
  38. Aoki, S., et al. Synthesis of disaccharide nucleosides by the O-glycosylation of natural nucleosides with thioglycoside donors. Chemistry - An Asian Journal. 10, 740-751 (2015).
  39. Duggan, P. J., Tyndall, E. M. Boron acids as protective agents and catalysts in synthesis. Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1. , 1325-1339 (2002).
  40. Method for preparation of 2'-O-alkylribonucleosides by regioselective alkylation of 2',3'-O-(arylboronylidene) ribonucleosides. JPN. Patent. Yamada, K., Hayakawa, H., Wada, T. 5, JP 2009/256335A (2009).
  41. Lee, D., Taylor, M. S. Borinic acid-catalyzed regioselective acylation of carbohydrate derivatives. Journal of the American Chemical Society. 133, 3724-3727 (2011).
  42. Gouliaras, C., Lee, D., Chan, L., Taylor, M. S. Regioselective activation of glycosyl acceptors by a diarylborinic acid-derived catalyst. Journal of the American Chemical Society. 133, 13926-13929 (2011).
  43. Satoh, H., Manabe, S. Design of chemical glycosyl donors: Does changing ring conformation influence selectivity/reactivity. Chemical Society Reviews. 42, 4297-4309 (2013).
  44. Liu, X., et al. 1,2-trans-1-Dihydroxyboryl benzyl S-glycoside as glycosyl donor. Carbohydrate Research. 398, 45-49 (2014).
  45. Kaji, E., et al. Thermodynamically controlled regioselective glycosylation of fully unprotected sugars through bis(boronate) intermediates. European Journal of Organic Chemistry. , 3536-3539 (2014).
  46. Nakagawa, A., Tanaka, M., Hanamura, S., Takahashi, D., Toshima, K. Regioselective and 1,2-cis-α-stereoselective glycosylation utilizing glycosyl-acceptor-derived boronic ester catalyst. Angewandte Chemie International Edition. 127, 11085-11089 (2015).
  47. Tanaka, M., Nashida, J., Takahashi, D., Toshima, K. Glycosyl-acceptor-derived borinic ester-promoted direct and β-stereoselective mannosylation with a 1,2-anhydromannose donor. Organic Letters. 18, 2288-2291 (2016).
  48. Nishi, N., Nashida, J., Kaji, E., Takahashi, D., Toshima, K. Regio- and stereoselective β-mannosylation using a boronic acid catalyst and its application in the synthesis of a tetrasaccharide repeating unit of lipopolysaccharide derived from E. Coli O75. Chemical Communications. 53, 3018-3021 (2017).
  49. Mancini, R. S., Leea, J. B., Taylor, M. S. Boronic esters as protective groups in carbohydrate chemistry: Processes for acylation, silylation and alkylation of glycoside-derived boronates. Organic & Biomolecular Chemistry. 15, 132-143 (2017).
  50. Mancini, R. S., Lee, J. B., Taylor, M. S. Sequential functionalizations of carbohydrates enabled by boronic esters as switchable protective/activating groups. The Journal of Organic Chemistry. 82, 8777-8791 (2017).
  51. Someya, H., Itoh, T., Aoki, S. Synthesis of disaccharide nucleosides utilizing the temporary protection of the 2',3'-cis-diol of ribonucleosides by a boronic ester. Molecules. 22, 1650 (2017).
  52. Lemanski, G., Ziegler, T. Synthesis of 4-O-ᴅ-mannopyranosyl-α-ᴅ-glucopyranosides by intramolecular glycosylation of 6-O-tethered mannosyl donors. Tetrahedron. 56, 563-579 (2000).
  53. Liu, G., Zhang, X., Xing, G. A general method for N-glycosylation of nucleobases promoted by (p-Tol)2SO/Tf2O with thioglycoside as donor. Chemical Communications. 51, 12803-12806 (2015).
  54. Zhu, X. -F., Williams, H. J., Scott, A. I. An improved transient method for the synthesis of N-benzoylated nucleosides. Synthetic Communications. 33, 1233-1243 (2003).
  55. Eisenführ, A., et al. A ribozyme with michaelase activity: Synthesis of the substrate precursors. Bioorganic & Medicinal Chemistry. 11, 235-249 (2003).
  56. Samuels, E. R., McNary, J., Aguilar, M., Awad, A. M. Effective synthesis of 3'-deoxy-3'-azido nucleosides for antiviral and antisense ribonucleic guanidine (RNG) applications. Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids. 32, 109-123 (2013).
  57. France, R. R., Rees, N. V., Wadhawan, J. D., Fairbanks, A. J., Compton, R. G. Selective activation of glycosyl donors utilising electrochemical techniques: a study of the thermodynamic oxidation potentials of a range of chalcoglycosides. Organic & Biomolecular Chemistry. 2, 2188-2194 (2004).
  58. Wunderlich, C. H., et al. Synthesis of (6-13C)pyrimidine nucleotides as spin-labels for RNA dynamics. Journal of the American Chemical Society. 134, 7558-7569 (2012).
  59. Abraham, R. C., et al. Conjugates of COL-1 monoclonal antibody and β-ᴅ-galactosidase can specifically kill tumor cells by generation of 5-fluorouridine from the prodrug β-ᴅ-galactosyl-5-fluorouridine. Cellular Biophysics. 24, 127-133 (1994).
  60. Huang, X., Huang, L., Wang, H., Ye, X. -S. Iterative one-pot synthesis of oligosaccharides. Angewandte Chemie International Edition. 43, 5221-5224 (2004).
  61. Verma, V. P., Wang, C. -C. Highly stereoselective glycosyl-chloride-mediated synthesis of 2-deoxyglucosides. Chemistry - A European Journal. 19, 846-851 (2013).
  62. Martínez-Aguirre, M. A., Villamil-Ramos, R., Guerrero-Alvarez, J. A., Yatsimirsky, A. K. Substituent effects and pH profiles for stability constants of arylboronic acid diol esters. The Journal of Organic Chemistry. 78, 4674-4684 (2013).
  63. Wulff, G., Röhle, G. Results and problems of O-glycoside synthesis. Angewandte Chemie International Edition. 13, 157-170 (1974).
  64. Demchenko, A., Stauch, T., Boons, G. -J. Solvent and other effects on the stereoselectivity of thioglycoside glycosidations. Synlett. , 818-820 (1997).
  65. Welch, C. J., Bazin, H., Heikkilä, J., Chattopadhyaya, J. Synthesis of C-5 and N-3 arenesulfenyl uridines. Preparation and properties of a new class of uracil protecting group. Acta Chemica Scandinavica. 39, 203-212 (1985).
  66. Tam, P. -H., Lowary, T. L. Synthesis of deoxy and methoxy analogs of octyl α-ᴅ-mannopyranosyl-(1→6)-α-ᴅ-mannopyranoside as probes for mycobacterial lipoarabinomannan biosynthesis. Carbohydrate Research. 342, 1741-1772 (2007).
  67. Yalpani, M., Boeseb, R. The structure of amine adducts of triorganylboroxines. Chemische Berichte. 116, 3347-3358 (1983).
  68. McKinley, N. F., O'Shea, D. F. Efficient synthesis of aryl vinyl ethers exploiting 2,4,6-trivinylcyclotriboroxane as a vinylboronic acid equivalent. The Journal of Organic Chemistry. 69, 5087-5092 (2004).
  69. Iovine, P. M., Fletcher, M. N., Lin, S. Condensation of arylboroxine structures on Lewis basic copolymers as a noncovalent strategy toward polymer functionalization. Macromolecules. 39, 6324-6326 (2006).
  70. Chen, T. -B., Huzak, M., Macura, S., Vuk-Pavlović, S. Somatostatin analogue octreotide modulates metabolism and effects of 5-fluorouracil and 5-fluorouridine in human colon cancer spheroids. Cancer Letters. 86, 41-51 (1994).
  71. Agudo, R., et al. Molecular characterization of a dual inhibitory and mutagenic activity of 5-fluorouridine triphosphate on viral RNA synthesis. Implications for lethal mutagenesis. Journal of Molecular Biology. 382, 652-666 (2008).
  72. Kirienko, D. R., Revtovich, A. V., Kirienko, N. V. A high-content, phenotypic screen identifies fluorouridine as an inhibitor of pyoverdine biosynthesis and Pseudomonas aeruginosa virulence. mSphere. 1, 00217 (2016).
  73. Wu, Q., Xia, A., Lin, X. Synthesis of monosaccharide derivatives and polymeric prodrugs of 5-fluorouridine via two-step enzymatic or chemo-enzymatic highly regioselective strategy. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 54, 76-82 (2008).
  74. Brusa, P., et al. In vitro and in vivo antitumor activity of immunoconjugates prepared by linking 5-fluorouridine to antiadenocarcinoma monoclonal antibody. Il Farmaco. 52, 71-81 (1997).
  75. Ozaki, S., et al. 5-Fluorouracil derivatives XX.: Synthesis and antitumor activity of 5'-O.-unsaturated acyl-5-fluorouridines. Chemical and Pharmaceutical Bulletin. 38, 3164-3166 (1990).
  76. Martino, M. M., Jolimaitre, P., Martino, R. The prodrugs of 5-fluorouracil. Current Medicinal Chemistry. Anti-Cancer Agents. 2, 267-310 (2002).

Tags

Kemi fråga 137 disackarid nukleosider O- glycosylation ribonucleosides tillfälligt skydd thioglycosides cykliska boronic ester
Regioselective <em>O</em>- Glycosylation av nukleosider <em>via</em> den tillfälliga 2', 3'-Diol skydd av en Boronic Ester för syntesen av disackarid nukleosider
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Someya, H., Itoh, T., Kato, M.,… More

Someya, H., Itoh, T., Kato, M., Aoki, S. Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides. J. Vis. Exp. (137), e57897, doi:10.3791/57897 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter