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- glykosylering af Nukleosider via den midlertidige 2', 3'-Diol beskyttelse af en Boronic Ester til syntese af disaccharid 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

Her, vi præsenterer protokoller til syntese af disaccharid Nukleosider af regioselective O- glykosylering af ribonucleosides via en midlertidig beskyttelse af deres 2', 3'-diol fraspaltning udnytter en cyklisk boronic ester. Denne metode gælder for flere ubeskyttede Nukleosider adenosin, Guanosinmonofosfat, cytidine, uridine, 5-methyluridine og 5-fluorouridine til at give tilsvarende disaccharid Nukleosider.

Abstract

Disaccharid Nukleosider, som består af disaccharid og nucleobase fraspaltning, har været kendt som en værdifuld gruppe af naturlige produkter med mangeartede bioactivities. Selv om kemiske O- glykosylering er et almindeligt gavnlige strategi at syntetisere disaccharid Nukleosider, kræver forberedelse af substrater såsom glycosyl donorer og acceptorer kedelige at beskytte gruppe manipulationer og en rensning på hver syntetiske trin. I mellemtiden, flere forskergrupper har rapporteret, at boronic og borinic estere tjener som en beskyttelse eller aktivering gruppe af kulhydrat derivater til at opnå regio - og/eller stereoselective acylation, alkylering, silylering og glykosylering. I denne artikel viser vi proceduren for regioselective O- glykosylering af ubeskyttet ribonucleosides udnytter boronic syre. Esterificering af 2', 3'-diol af ribonucleosides med boronic syre gør den midlertidige beskyttelse af diol og følgende O- glykosylering med en glycosyl donor i overværelse af p- toluenesulfenyl chlorid og sølv triflate, tilladelser regioselective reaktionen af 5'-hydroxyl gruppe råd til disaccharid Nukleosider. Denne metode kan anvendes til forskellige Nukleosider Guanosinmonofosfat, adenosin, cytidine, uridine, 5-metyluridine og 5-fluorouridine. Denne artikel og den ledsagende video repræsenterer nyttig (visuelle) information til O- glykosylering af ubeskyttede Nukleosider og deres analoger til syntese af ikke kun disaccharid Nukleosider, men også en bred vifte af biologisk relevante derivater.

Introduction

Disaccharid Nukleosider, som konjugater af en nucleoside og en kulhydrat gruppe forbundet via en O-glycosidic obligation, udgør en værdifuld klasse af naturligt forekommende kulhydrat derivater1,2 ,3,4,5,6,7. For eksempel, de er indarbejdet i biologiske makromolekyler såsom tRNA (transfer ribonukleinsyre) og poly(ADP-ribose) (ADP = adenosin ud), samt i nogle antibakterielle midler og andre biologisk aktive stoffer (f.eks. adenophostins, amicetins, ezomycin)5,6,8,9,10,11,12,13, 14,15,16,17,18,19. Dermed er disaccharid Nukleosider og deres derivater ventet at blive blyforbindelser for drug discovery forskning. Metoder til syntese af disaccharid Nukleosider inddeles i tre kategorier; enzymatisk O- glykosylering20,21, kemiske N- glykosylering5,9,16,22,23, 24, og kemiske O- glykosylering7,9,14,16,18,19,24, 25,26,27,28,29,30,31,32,33, 34,35,36,37. Især ville kemiske O- glykosylering være en effektiv metode til stereoselective syntese og omfattende syntese af disaccharid Nukleosider. Tidligere forskning har vist, at O- glykosylering af 2'-deoxyribonucleoside 2 med thioglycosyl donor 1, ved hjælp af en kombination af p- toluenesulfenyl chlorid og sølv triflate, giver de ønskes disaccharid nucleoside 3 (figur 1A; Ar = aryl og PG = beskytte gruppe)38.

Efter disse resultater besluttede vi at udvikle O- glykosylering af ribonucleosides anvende p- toluenesulfenyl chlorid/sølv triflate promotor system. Mens flere eksempler på O- glykosylering af delvist beskyttet ribonucleosides har været demonstreret7,9,14,16,18,19 ,24,32,33,34,35,36,37, udnyttelse af ubeskyttede eller midlertidigt beskyttet ribonucleosides som en glycosyl acceptor for O- glykosylering har rapporteret negligibly. Derfor, udvikling af regioselective O- glykosylering af ubeskyttede eller midlertidigt beskyttet ribonucleosides ville give et mere fordelagtigt syntetiske metode uden at beskytte gruppe manipulationer af ribonucleosides. For at opnå regioselective O- glykosylering af ribonucleosides, har vi fokuseret på borforbindelser, fordi flere eksempler på regio - og/eller stereoselective acylation, alkylering, silylering og glykosylering af kulhydrat derivater bistået af boronic eller borinic syre har været rapporteret39,40,41,42,43,44,45 ,46,47,48,49,50. I denne artikel viser vi proceduren for syntese af disaccharid Nukleosider udnytter regioselective O- glykosylering på 5'-hydroxyl gruppe af ribonucleosides via en boronic ester mellemliggende. I den strategi, der præsenteres her, ville boronic ester mellemliggende 6 gives ved forestring af ribonucleoside 4 med boronic syre 5, som giver mulighed for regioselective O- glykosylering på den 5'-hydroxyl gruppe med thioglycosyl donor 7 give disaccharid nucleoside 8 (figur 1B)51. Vi studerede også samspillet mellem en ribonucleoside og boronic syre af Kernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, at observere dannelsen af en boronic ester. Esterificering at gøre en boronic ester og en glykosylering reaktion kræver vandfrie betingelser at forhindre hydrolyse af de boronic ester og glycosyl donor. I denne artikel viser vi de typiske procedurer for at opnå de vandfrie betingelser for vellykkede glykosylering reaktioner for forskere og studerende i kemi, men også i andre forskningsområder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Bemærk: Alle eksperimentelle data [NMR, infrarød spectroscopies (IR), masse spectroscopies (MS), optisk rotationer og elementært analyser data] af de syntetiserede forbindelser blev rapporteret i en tidligere papir51.

1. proceduren for O- glykosylering reaktioner

  1. Syntese af sammensatte α/β-12 (post 12 i tabel 1)
    Bemærk: Poster 1-13 i tabel 1 blev udført ved hjælp af en lignende procedure.
    1. Midlertidig beskyttelse af 2', 3'-diol ribonucleoside40
      1. I en 10 mL opløses pæreformet kolbe (kolbe 1), mannosyl donor α -9 (28.4 mg, 0.0486 mmol)52, uridine 10 (7,9 mg, 0.0324 mmol) og 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syre 11 c (9,3 mg, 0.0490 mmol) i vandfri pyridin (0,40 mL).
        Bemærk: Brugen af en 10 mL pæreformet kolbe anbefales fordi taktfast 1.1.3.1 reaktionsmiljøet vil blive overført til kolbe 2 (en 10 mL to-hals runde-bunden kolben med en septum knyttet til det) indeholdende molekylære Sita pulver.
      2. Co fordampe reaktionsblandingen (fremstillet i trin 1.1.1.1.) med vandfri pyridin (0,40 mL, 3 x) og vandfrit 1,4-dioxan (0,40 mL, 3 x) ved stuetemperatur til ca. 40 ° C for at fjerne enhver vand.
      3. Remanensen opløses (fremstillet i trin 1.1.1.2.) i vandfri 1,4-dioxan (0,32 mL) og rør reaktionsmiljøet sin refluks temperatur i 1 h til at danne en boronic ester (den midlertidige beskyttelse).
      4. Fjerne opløsningsmiddel ved hjælp af en rotationsfordamper efterfulgt af en vakuumpumpe.
    2. Aktivering af molekylære sigter
      1. I en 10 mL to-hals runde-bunden kolben med en septum knyttet til det (kolbe 2), tilføje 4 Å molekylære sigter pulver (64 mg).
        Bemærk: Passende molekylære sigter bør vælges efter opløsningsmidlet anvendes til glykosylering (3 Å for acetonitril) og 4 Å for 1,4-dioxan, dichlormethan og propionitrile.
      2. Varme de molekylære sigter i en mikrobølgeovn under atmosfærisk tryk og køle dem under reduceret tryk evakueret af en vakuumpumpe (3 x), og derefter tørre dem med en varmepistol under reduceret tryk samtidig udskifte luften med argon gas flere gange.
    3. Glykosylering
      1. Remanensen opløses i skridt 1.1.1.4. i kolbe 1 i propionitrile (0,64 mL) eller andre opløsningsmidler og overføre denne opløsning til kolben 2.
        Bemærk: Acetonitril, 1,4-dioxan, dichlormethan, og propionitrile blev brugt til posterne 1-7 og 9, post 10, post 11 og poster 8, 12 og 13, henholdsvis.
      2. Reaktionsblandingen omrøres i kolben 2 ved stuetemperatur til 0,5 h efterfulgt af afkøling det til-40 ° C.
        Bemærk: Temperaturen blev ændret efter opløsningsmidlet anvendes til glykosylering (40 ° C til dichlormethan og propionitrile), stuetemperatur for 1,4-dioxan, og -20 ° C i acetonitril.
      3. Tilføje sølv triflate (49,9 mg, 0.194 mmol) og p -toluenesulfenyl chlorid (12,8 µL, 0.0968 mmol) til reaktionsblanding ved samme temperatur som bruges i trin 1.1.3.2.
      4. Rør reaktionsblandingen den samme temperatur i 1,5 time.
      5. Kontrollere reaktion ved tyndtlagskromatografi (TLC) med hexan/ethylacetat [3/1 (v/v)] til at kontrollere glycosyl donorer [opbevaring faktor (Rf) (donor α -9) = 0,63] og med chloroform/methanol [10/1 (v/v))] til at kontrollere glycosyl acceptorer og produkter [Rf (acceptor 10) = 0,03, Rasmussenf (ønskede produkt) = 0,50].
      6. Dæmpning af reaktionsblandingen med mættede vandige natriumbicarbonat (1,0 mL), fortyndes det med chloroform (2,0 mL), fjerne de uopløselige materialer med Celiteog omhyggeligt vaske Celite med chloroform (20 mL).
      7. Vask filtratet (organisk lag) med mættede vandige natriumbicarbonat (20 mL, 3 x) og saltlage (20 mL) ved hjælp af en 100 mL skilletragt.
      8. Tør de resulterende økologiske lag med natrium sulfat, filtrere de uopløselige materialer og koncentrere filtratet ved hjælp af en rotationsfordamper.
      9. Groft rense den tilbageværende rester af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 50/1 (v/v)] råd til rå 5'-O-(6"-O- acetyl-2", 3", 4"- tri-O- benzyl-α/β-ᴅ-mannopyranosyl) uridine indeholdende en lille mængde af biprodukter (15,2 mg, farveløs sirup).
    4. Acetylation
      1. I en 5 mL hætteglas, opløse det resulterende rå sammensatte forberedt i trin 1.1.3.9 i vandfri pyridin (0,20 mL).
      2. Tilføj N,N-dimethyl-4-aminopyridine (en katalytisk beløb) og eddikesyreanhydrid (20,4 µL, 0.0216 mmol: 10 ækvivalenter baseret på den rå sammensatte) til løsning ved 0 ° C.
      3. Rør reaktionsblandingen ved samme temperatur for 0,5 h efterfulgt af en opvarmning til stuetemperatur.
      4. Efter omrøring natten, kontrollere reaktion af TLC med chloroform/methanol [30/1 (v/v)] [Rf (α/β-12) = 0,45].
      5. Fortynd reaktionsblandingen med chloroform (20 mL).
      6. Vask de organiske lag med 1 M saltsyre (20 mL, 3 x), mættede vandige natriumbicarbonat (20 mL, 3 x) og saltlage (20 mL) ved hjælp af en 100 mL skilletragt.
      7. Tør de resulterende økologiske lag med natrium sulfat, filtrere de uopløselige materialer og koncentrere filtratet ved hjælp af en rotationsfordamper.
      8. Rense den tilbageværende rester af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 90/1 (v/v)] at give α/β-12 (15,8 mg, 61%, α/β = 1,6/1, farveløs amorfe solid).
  2. Syntese af forbindelser β-22 til β-30 (tabel 2) og β-33 (tabel 3)
    Bemærk: Syntese af β-22-Β-30β - og33blev udført ved hjælp af en lignende procedure.
    1. Syntese af sammensatte β-22 (post 1 i tabel 2)
      1. Midlertidig beskyttelse af 2', 3'-diol af ribonucleoside
        1. I en 10 mL pæreformet kolbe (kolbe 3), opløse adenosin 13 (20,4 mg, 0.0763 mmol), galactosyl donor β -21 (80,4 mg, 0.114 mmol)53og 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syre 11 c (21.7 mg, 0.114 mmol) i vandfri pyridin (0,76 mL).
          Bemærk: Anvendelse af en 10 mL pæreformet kolbe anbefales, fordi reaktionsblandingen vil blive overført til kolbe 4 (en 10 mL to-hals runde-bunden kolben med en septum knyttet til det) indeholdende molekylære Sita pulver i skridt 1.2.1.3.1.
        2. Co fordampe reaktionsblandingen (fremstillet i skridt 1.2.1.1.1.) med vandfri pyridin (0,76 mL, 3 x) og vandfrit 1,4-dioxan (0,76 mL, 3 x) ved stuetemperatur til ca. 40 ° C for at fjerne enhver vand.
        3. Remanensen opløses (fremstillet i skridt 1.2.1.1.2.) i vandfri 1,4-dioxan (0,76 mL) og rør reaktionsblandingen sin refluks temperatur i 1 h til at danne en boronic ester (en midlertidig beskyttelse).
        4. Fjerne opløsningsmiddel ved hjælp af en rotationsfordamper efterfulgt af en vakuumpumpe.
      2. Aktivering af molekylære sigter
        1. I en 10 mL to-hals runde-bunden kolben med en septum knyttet til det (kolbe 4), tilføje 4 Å molekylære sigter pulver (150 mg).
        2. Varme de molekylære sigter i en mikrobølgeovn under atmosfærisk tryk og køle dem under reduceret tryk evakueret af en vakuumpumpe (3 x), og derefter tørre dem med en varmepistol under reduceret tryk samtidig udskifte luften med argon gas flere gange.
      3. Glykosylering
        1. Remanensen opløses i skridt 1.2.1.1.4. i kolben 3 i propionitrile (1,50 mL) og overføre denne opløsning til kolben 4.
        2. Reaktionsblandingen omrøres ved stuetemperatur til 0,5 h, efterfulgt af afkøling det til-40 ° C.
        3. Tilføje sølv triflate (117.6 mg, 0.458 mmol) og p- toluenesulfenyl chlorid (30.3 µL, 0.229 mmol) til reaktionsblanding ved samme temperatur som nævnt i trin 1.2.1.3.2.
        4. Rør reaktionsblandingen på den samme temperatur for 1,5 h.
        5. Kontrollere reaktion af TLC med hexan/ethylacetat [2/1 (v/v)] til at kontrollere glycosyl donorer [Rf (donor β -21) = 0,62] og med chloroform/methanol [10/1 (v/v)] til at kontrollere glycosyl acceptorer og produkter [Rf (acceptor 13 ) = 0,05, Rf (ønskede produkt) = 0,30].
        6. Dæmpning af reaktionsblandingen med mættede vandige natriumbicarbonat (2,0 mL), fortyndes det med chloroform (3,0 mL), fjerne de uopløselige materialer gennem Celiteog omhyggeligt vaske Celite med chloroform (30 mL).
        7. Vask filtratet (organisk lag) med mættede vandige natriumbicarbonat (30 mL, 3 x) og saltlage (30 mL) ved hjælp af en 100 mL skilletragt.
        8. Tør de resulterende økologiske lag med natrium sulfat, filtrere de uopløselige materialer og koncentrere filtratet ved hjælp af en rotationsfordamper.
        9. Rense den tilbageværende rester af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 30/1 (v/v)] råd til β -22 (27,4 mg, 42%, farveløs solid).
    2. Syntese af sammensatte β-23 (post 2 i tabel 2)
      1. Adfærd reaktion ved hjælp af 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 chlorid (30.3 µL, 0.229 mmol), sølv triflate (117.8 mg, 0.458 mmol), vandfri 1,4-dioxan (0,76 mL), vandfri propionitrile (1,50 mL) og 4 Å molekylære sigter (150 mg). Rense den resulterende rest af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 50/1 (v/v)] give β-23 (21.9 mg, 30%, farveløs solid). TLC: Rf (β -23) = 0,37 [chloroform/methanol = 10/1 (v/v)].
    3. Syntese af sammensatte β-24 (post 3 i tabel 2)
      1. Gennemføre reaktion ved hjælp af 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 chlorid (30.3 µL, 0.229 mmol), sølv triflate (117.6 mg, 0.458 mmol), vandfri 1,4-dioxan ( 0,76 mL), vandfri propionitrile (1,50 mL), og 4 Å molekylære sigter (150 mg). Rense den resulterende rest af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 8/1 (v/v)] give β -24 (8,1 mg, 12%, farveløs solid). TLC: Rf (β -24) = 0,20 [chloroform/methanol = 10/1 (v/v)].
    4. Syntese af sammensatte β-25 (post 4 i tabel 2)
      1. Adfærd reaktion ved hjælp af 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 chlorid (30.3 µL, 0.229 mmol), sølv triflate (117.8 mg, 0.458 mmol), vandfri 1,4-dioxan (0,76 mL), vandfri propionitrile (1,50 mL) og 4 Å molekylære sigter (150 mg). Rense den resulterende rest af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 20/1 (v/v)] give β -25 (31,4 mg, 44%, farveløs solid). TLC: Rf (β -25) = 0,27 [chloroform/methanol = 10/1 (v/v)].
    5. Syntese af sammensatte β-26 (løsning 5 i tabel 2)
      1. Gennemføre reaktion ved hjælp af 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 chlorid (30.3 µL, 0.229 mmol), sølv triflate (117.6 mg, 0.458 mmol), vandfri 1,4-dioxan ( 0,76 mL), vandfri propionitrile (1,50 mL), og 4 Å molekylære sigter (150 mg). Rense den resulterende rest af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 40/1 (v/v)] give β -26 (26.1 mg, 42%, farveløs solid). TLC: Rf (β -26) = 0,45 [chloroform/methanol = 10/1 (v/v)].
    6. Syntese af sammensatte β-27 (post 6 i tabel 2)
      1. Gennemføre reaktion ved hjælp af 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 chlorid (30.3 µL, 0.229 mmol), sølv triflate (117.6 mg, 0.458 mmol), vandfri 1,4-dioxan ( 0,76 mL), vandfri propionitrile (1,50 mL), og 4 Å molekylære sigter (150 mg). Rense den resulterende rest af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 40/1 (v/v)] give β -27 (33.8 mg, 53%, farveløs solid). TLC: Rf (β -27) = 0,50 [chloroform/methanol = 10/1 (v/v)].
    7. Syntese af sammensatte β-28 (post 7 i tabel 2)
      1. Gennemføre reaktion ved hjælp af 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 chlorid (30.3 µL, 0.229 mmol), sølv triflate (117.6 mg, 0.458 mmol), vandfri 1,4-dioxan ( 0,76 mL), vandfri propionitrile (1,50 mL), og 4 Å molekylære sigter (150 mg). Rense den resulterende rest af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform derefter ethylacetat/chloroform = 1/1 (v/v)] give β-28 (38,8 mg, 61%, farveløs solid). TLC: Rf (β -28) = 0,33 [chloroform/methanol = 10/1 (v/v)].
    8. Syntese af sammensatte β-29 (indgang 8 i tabel 2)
      1. Gennemføre reaktion ved hjælp af 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 chlorid (30.3 µL, 0.229 mmol), sølv triflate (117.6 mg, 0.458 mmol), vandfri 1,4-dioxan ( 0,76 mL), vandfri propionitrile (1,50 mL), og 4 Å molekylære sigter (150 mg). Rense den resulterende rest af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 10/1 (v/v)] give β -29 (34.1 mg, 55%, farveløs solid). TLC: Rf (β -29) = 0,25 [chloroform/methanol = 10/1 (v/v)].
    9. Syntese af sammensatte β-30 (posten 9 i tabel 2)
      1. Adfærd reaktion ved hjælp af 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 chlorid (30.3 µL, 0.229 mmol), sølv triflate (117.8 mg, 0.458 mmol), vandfri 1,4-dioxan (0,76 mL), vandfri propionitrile (1,50 mL) og 4 Å molekylære sigter (150 mg). Rense den resulterende rest af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 50/1 (v/v)] give β -30 (28.0 mg, 40%, farveløs solid). TLC: Rf (β -30) = 0,48 [chloroform/methanol = 10/1 (v/v)].
    10. Syntese af sammensatte β-33 (post 1 i tabel 3)
      1. Adfærd reaktion ved hjælp af 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 chlorid (30.3 µL, 0.229 mmol), sølv triflate (117.6 mg, 0.458 mmol), vandfri 1,4-dioxan (0,76 mL), vandfri propionitrile (1,50 mL) og 4 Å molekylære sigter (150 mg). Rense den resulterende rest af kolonne kromatografi [silicagel, chloroform/methanol = 1/0 - 30/1 (v/v)] give β -33 (34,5 mg, 54%, farveløs solid). TLC: Rf (β -33) = 0,33 [chloroform/methanol = 10/1 (v/v)].

2. deprotection af β-28 (figur 2)

  1. I en 5 mL hætteglas, tilføje β -28 (25,2 mg, 0.0300 mmol) og 10 M methylamin i methanol (2,0 mL)58.
  2. Rør reaktionsblandingen ved 0 ° C i 2 timer efterfulgt af opvarmning det til stuetemperatur.
  3. Efter omrøring blandingen til 13 h, kontrollere reaktion af TLC med chloroform/methanol [10/1 (v/v)] [Rf (β -35) = 0,20].
  4. Koncentrere reaktionsblandingen ved hjælp af en rotationsfordamper.
  5. Remanensen opløses resulterende i vand (15 mL) og vaske den vandige lag med dichlormethan (15 mL, 3 x) ved hjælp af en 50 mL skilletragt.
  6. Koncentrere den vandige lag ved hjælp af en rotationsfordamper.
  7. Rense den tilbageværende rester af forberedende high-performance væskekromatografi (HPLC) [kolonne: ODS (octadecylisan) kolonne (20Φ x 250 mm), elueringsvæsken: vand (indeholder 0,1% [v/v] trifluoreddikesyre), flow-hastighed: 8,0 mL/min., afsløring: 266 nm, temperatur: 25 ° C, opbevaring tid: 20 min] give β -35 (7,9 mg, 62%, farveløs amorfe solid)59.

3. NMR undersøgelser af cyklisk Boronic Ester (figur 3 og 4)

  1. Forberedelse og måling af 36
    1. I 10 mL pæreformet målekolbe, opløses uridine 10 (34.3 mg, 0,140 mmol) og 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syre 11 c (40.0 mg, 0.211 mmol) i vandfri pyridin (1,00 mL).
    2. Co fordampe reaktionsblandingen med vandfri pyridin (1,00 mL, 3 x) og vandfrit 1,4-dioxan (1,00 mL, 3 x) ved stuetemperatur til ca. 40 ° C for at fjerne enhver vand.
    3. Remanensen opløses i vandfri 1,4-dioxan (1,40 mL) og rør reaktionsblandingen sin refluks temperatur i 1 h til at danne en boronic ester (en midlertidig beskyttelse).
    4. Dispensere reaktionsblandingen (0,14 mL) til en 5 mL hætteglas.
    5. Fjerne opløsningsmidlet fra 5 mL hætteglas ved hjælp af en rotationsfordamper efterfulgt af en vakuumpumpe.
    6. Opløse det resulterende rester 36 i acetonitril -d3 (0,64 mL).
    7. Måle 1H, 11B og 19F NMR spectroscopies ved hjælp af et quartz NMR rør ved 25 ° C.
  2. Forberedelse og måling af 38
    1. Forberede reaktion blanding 38 fra 11 c (40.0 mg, 0.211 mmol) ved hjælp af den samme procedure som i trin 3.1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Resultaterne af O- glykosylering af uridine 10 med thiomannoside α -9 er sammenfattet i tabel 160,61. I post 1 resulterede O- glykosylering af 10 med α -9 i mangel af boronic syre derivater i dannelsen af en kompliceret blanding. I post 2, 10 og phenylboronic syre 11a var blandet og co fordampet med pyridin og 1,4-dioxan, og derefter omrøres i 1,4-dioxan ved refluks temperatur til at danne den midlertidige beskyttelse af 2', 3'-cis- diol efterfulgt af en tilsætning af α -9 at gennemføre glykosylering.

I poster 3-13, blev O- glycosylations gennemført i henhold til protokollen, beskrevet her (trin 1.1). Effekten af substituenterne på arylboronic syre blev undersøgt i poster 4 - 9. Elektron-mangelfuld arylboronic syrer som 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syre 11 c og 2,4-difluorophenylboronic syre 11 d resulterede i højere kemiske udbytter af α/β-12 end for 4-methoxyphenylboronic syre 11b , eventuelt på grund af højere stabilitet af boronic ester mellemliggende fremstillet af elektron-mangelfuld arylboronic syre62. Men brugen af 4-nitrophenylboronic syre 11e, som har også en fratagelse af elektron gruppe, resulterede i en lav kemiske udbytte af α/β-12 på grund af den lave Opløselighed af boronic ester mellemliggende i acetonitril. I post 8, O- glykosylering ved hjælp af 4-hexylphenylboronic forbedre syre 11f i propionitrile (for at øge opløseligheden af de boronic ester mellemliggende) ikke den kemiske udbytte. I posten 9, alkylboronic syre (cyclopentylboronic syre 11 g) blev brugt i stedet for arylboronic syre, som resulterede i et lavere kemiske udbytte af α/β-12 end i de arylboronic syrer.

Opløsningsmiddel effekten for kemiske udbytte og stereoselectivity af varens glykosylering blev studeret i indgange 10-12. I post 10, brug af 1,4-dioxan som opløsningsmiddel tilladt en mere α-stereoselective O- glykosylering end brugen af acetonitril gjorde63,64, mens udbyttet af α/β-12 var utilstrækkelig. I posten 11, O- glykosylering i dichlormethan gav en ubetydelig mængde af α/β-12 på grund af den lave Opløselighed af mellemliggende. I post 12, ved hjælp af propionitrile som opløsningsmiddel resulterede i en højere kemiske udbytte af α/β-12 end når ved hjælp af andre opløsningsmidler (poster 5, 10 og 11) med næsten den samme stereoselectivity sammenlignet med brugen af acetonitril (løsning 5). I posten 13, ækvivalenter af p- toluenesulfenyl chlorid og sølv triflate var reduceret til 1,8 og 3,6 mod 10, henholdsvis (i posterne 1-12, 3,0 og 6,0 ækvivalenter af p- toluenesulfenyl chlorid og sølv triflate blev anvendes mod 10, henholdsvis) at give α/β-12 i et lignende resultat.

I tabel 2, O- glycosylations 10 og 13 - blev 20 med thiogalactoside β -21 udført under optimeret reaktionsbetingelser fastsat i tabel 1 (indgang 12) (i dette papir, adenin, guanin, cytosin, uracil, thymin og 5-fluorouracil er forkortet Ade, Gua, Cyt, Ura, Thy, og 5-FUra, henholdsvis, ikke som A, G, C, U, T og 5-FU, som er deres almindelige abbriviations til at undgå misforståelser [for eksempel C-nucleoside Generelt betyder C (kulstof)-glykosidbindinger]). I tilfælde af adenosin, ubeskyttet 13 ydes den tilsvarende disaccharid nucleoside i et højere udbytte end N- beskyttede 14 kunne, muligvis på grund af depurination af 14 og/eller β -23 ligner vores foregående rapport (posterne 1 og 2)38. O- glykosylering af N- beskyttede Guanosinmonofosfat 16 leveres β -25 i et bedre udbytte sammenlignet med glykosylering af ubeskyttede 15 på grund af den højere Opløselighed af mellemprodukter fremstillet af 16 end fra 15 (poster 3 og 4). I poster 5-7, blev O- glycosylations uridine 10 og analoger som 5-metyluridine 17 og 5-fluorouridine 18 undersøgt. Brugen af 10 ydes af β -26 (42% afkast) med en side reaktion til at give et biprodukt, hvor 5-position af uracil gruppe blev erstattet med en p- tolylthio gruppe (løsning 5)65. På den anden side 17 og 18, hvor uracil gruppe 5-holdning er en methyl- eller fluoro-gruppen gav den tilsvarende disaccharid Nukleosider β -27 og β -28 i moderat udbytter henholdsvis (poster 6 og 7). Derudover gives en storstilet reaktion ved hjælp af 250 mg 18 (0,95 mmol) og 1,01 g af β -21 (1,43 mmol) β -28 i en 58% udbytte (461.0 mg), hvilket er næsten det samme afkast som en mindre reaktion (61% i posten 7 i tabel 2 ). I tilfælde af cytidine, O- glykosylering af ubeskyttede 19 gav β -29 i et lidt bedre afkast end brug af N- beskyttede 20 resulterer i β -30 gjorde.

Flere glycosyl donorer, som glucosyl donor β -31, galactosyl donor β -21og mannosyl donor α -32, blev brugt i O- glykosylering af 5-fluorouridine 18 (tabel 3)66. Resultatet af indgang 2 er den samme som for posten 7 i tabel 2 i dette håndskrift. Fra disse resultater ydes brug galactosyl donor β -21 den tilsvarende produkt β -28 i et højt udbytte i forhold til brugen af β -31 og α -32. I post 3, reaktion ved hjælp af α -32 gav en blanding af α -34 med en uidentificeret biprodukt, som eventuelt har en lignende molekylvægt som 34 (det antages, at det kunne være en regio- eller stereoisomer af 34), fordi disse forbindelser ikke kunne adskilles ved gel gennemtrængning kromatografi (GPC), som adskiller de forbindelser har forskellig Molekylær vægt. Derudover blandingen viste lignende kemiske skift i 19F NMR spektret (164,0 og 165,2 ppm). Deprotection af den glykosylering produkt β -28 ved hjælp af methylamin gav β -35 (62%) (Figur 2).

Reaktion blanding 36 forberedt fra 10 og 11 c efter trin 3 i protokol (figur 3) blev observeret af 1H, 11B og 19F NMR spektroskopi til at undersøge dannelsen af boronic ester mellemliggende 37 (figur 4). Reaktion blanding 38 blev også fremstillet af 11 c , til sammenligning. Resultaterne af 1H NMR spektre oplyste, at signalet fra 2'-3'-hydroxyl protoner forsvandt, og, af 2' og 3' protoner dramatisk flyttet upfield i overværelse af 11 c (tal 4A og 4B). I 11B NMR spektrene, vi antog, toppene af boronic ester 37, 11 c og/eller boroxine 40 (som er en cyklisk trimer genereret af dehydrering kondensation af tre boronic syrer), og boroxine pyridin komplekse 39 (som er en foreslåede struktur baseret på rapporterede spectra data af boroxine pyridin komplekser) blev observeret på 32 ppm, 28 ppm og 21 ppm, henholdsvis (tal 4 c - 4E)67,68, 69. I 19F NMR spektre, vi hypotese, toppene af 37, 11 c og/eller 40og 39 svarer til-63.3 ppm,-63.2 ppm og-62.8 ppm, henholdsvis (tal 4F - 4 H).

Figure 1
Figur 1 : Tidligere arbejde og dette arbejde. (A) dette panel viser O- glykosylering af 2 '-deoxyribonucleoside med en thioglycoside fremmes af p- toluenesulfenyl chlorid (p- TolSCl) og sølv triflate (AgOTf). (B) dette panel viser regioselective O- glykosylering af en ubeskyttet ribonucleoside udnytte en cyklisk boronic ester som en midlertidig beskyttelse gruppe. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2 : Deprotection af β-28. Kløvningen af benzoylperoxid grupper blev gennemført med methylamin (MeNH2) råd til β -35. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : Forberedelse af reaktion blandinger 36 og 38. Blandinger 36 og 38 blev udarbejdet fra uridine 10 og 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syre 11 c og 11 c, henholdsvis. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4: NMR undersøgelse af den cykliske boronic ester mellemliggende 37 forberedt fra uridine 10 og 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syre 11 c af 1H, 11B, og 19F NMR målinger i acetonitril -d3 ved 25 ° C. 37, 39 og 40 Se var foreslåede strukturer, figur 3. (A) dette panel viser 10 observeret af 1H NMR. (B) dette panel viser blanding 36 observeret af 1H NMR. (C) dette panel viser 11 c observeret af 11B NMR. (D) dette panel viser blanding 38 observeret af 11B NMR. (E) dette panel viser blanding 36 observeret af 11B NMR. (F) dette panel viser 11 c observeret af 19F NMR. (G) dette panel viser blanding 38 observeret af 19F NMR. (H) dette panel viser blanding 36 observeret af 19F NMR. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure of Table 1

Indrejse Boronic syre b Opløsningsmiddel Betingelse Udbytte (for 3 trin) c
1 en - MeCN −20 ° C, 1.5 h < 16% (kompleks blanding)
2 en,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-nr.2C6H4B(OH)2 (11e) MeCN −20 ° C, 1.5 h 24% (Α/Β = 1,6/1)
8 a,e 4-CH3(CH2)5C6H4B(OH)2 (11f) EtCN −40 ° C, 1.5 h 30% (Α/Β = 1,6/1)
9 a,e Cyclopentylboronic syre (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 Trace
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)

Tabel 1. Reaktionsbetingelser for regioselective O- glykosylering af uridine 10 med thiomannoside α-9. en Glycosylations blev gennemført ved hjælp af 1,5 ækvivalenter af α -9, 3,0 ækvivalenter af p- toluenesulfenyl chlorid og 6,0 ækvivalenter af sølv triflate mod 10. De resulterende produkter var acetyleret med ca. 10 ækvivalenter af eddikesyreanhydrid (Ac2O) i nærværelse af en katalytisk mængden af N,N-dimethyl-4-aminopyridine (DMAP). b Boronic syre 11 var 1,5 ækvivalenter mod 10. c α/β forholdet mellem α/β-12 blev kontrolleret af 1H NMR. d en blanding af 10 og 11a var Co fordampet med pyridin og 1,4-dioxan og derefter omrøres i 1,4-dioxan ved refluks temperatur, efterfulgt af tilføjelsen af en opløsning af α -9 i acetonitril til at gennemføre den glykosylering. e en blanding af α -9, 10og 11 var Co fordampet med pyridin og 1,4-dioxan og derefter omrøres i 1,4-dioxan ved refluks temperatur efterfulgt af en behandling med p- toluenesulfenyl chlorid og sølv triflate. f en glykosylering reaktion blev gennemført ved hjælp af 1,5 ækvivalenter af α -9, 1,8 ækvivalenter af p- toluenesulfenyl chlorid og 3,6 ækvivalenter af sølv triflate mod 10. De resulterende produkter var acetyleret med ca. 10 ækvivalenter af eddikesyreanhydrid i en katalytisk mængden af N,N-dimethyl-4-aminopyridine. AC = acetyl, Bn = benzyl, Ph = phenyl.

Figure of Table 2

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

Tabel 2. O -Glycosylations af Nukleosider 10 og 13-20 med thiogalactoside β-21 for syntese af disaccharid Nukleosider β-22-β-30. en Glycosylations blev gennemført ved hjælp af 1,5 ækvivalenter af β -21, 1,5 ækvivalenter af 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syre 11 c, 3,0 ækvivalenter af p- toluenesulfenyl chlorid og 6,0 ækvivalenter af sølv triflate mod acceptoren (10 og 13 - 20). En blanding af β -21, acceptor (10 og 13 - 20) og 11 c var Co fordampet med pyridin og 1,4-dioxan og derefter omrøres i 1,4-dioxan ved refluks temperatur efterfulgt af en behandling med p - toluenesulfenyl chlorid og sølv triflate. Bz = benzoylperoxid, jegBu = isobutyryl, Tol = tolyl, Ade = adenin, Gua = guanin, Ura = uracil, Thy = thymin, 5-FUra = 5-fluorouracil, Cyt = cytosin.

Figure of Table 3

Post en Donor Produkt Udbytte (for 2 trin)
1 Β -31 (Mona) Β -33 54%
2 b Β -21 (Gal) Β -28 61%
3 Α -32 (mand) Α -34 < 39% (blanding)

Tabel 3. O -Glycosylations af glycosyl donorer β-21, β-31, og α-32 med 5-fluorouridine 18 til syntese af disaccharid Nukleosider β-28, β-33, og α-34. en Glycosylations blev gennemført ved hjælp af 1,5 ækvivalenter af en donor (β -21, β -31, eller α -32), 1,5 ækvivalenter af 4-(trifluoromethyl) phenylboronic syre 11 c, 3,0 ækvivalenter af p- toluenesulfenyl chlorid, og 6,0 ækvivalenter af sølv triflate mod 18. En blanding af en donor (β -21, β -31eller α -32), 18og 11 c var Co fordampet med pyridin og 1,4-dioxan og derefter omrøres i 1,4-dioxan ved refluks temperatur efterfulgt af en behandling med p - toluenesulfenyl chlorid og sølv triflate. b Dette er det samme resultat som posten 7 i tabel 2. Rune = glucoside, Gal = galactoside, mand = mannoside, 5-FUrd = 5-fluorouridine.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Formålet med dette manuskript er at vise en praktisk syntetiske metode til at forberede disaccharid Nukleosider ved hjælp af ubeskyttet ribonucleosides uden kedelige at beskytte gruppe manipulationer. Vi rapporterer heri på regioselective O- glycosylations af Nukleosider via den midlertidige 2', 3'-diol beskyttelse af en cyklisk boronic ester (figur 1B)51.

Forberedelse af det cykliske boronic ester mellemliggende er en af de vigtige skridt. Vandfri opløsningsmidler skal anvendes til co fordampningen af reaktionsblandingen (trin 1.1.1.2 og 1.2.1.1.2 i protokollen) og for esterificering trin (trin 1.1.1.3 og 1.2.1.1.3) fordi de boronic estere forberedt fra nucleoside og boronic syre kan være let hydrolyseres. O- glykosylering reaktioner kræver også vandfrie betingelser at undgå hydrolyse af glycosyl donorer. Derfor, de molekylære sigter (trin 1.1.2 og 1.2.1.2), to-hals runde-bunden kolbe og de vandfri opløsningsmidler (trin 1.1.3.1 og 1.2.1.3.1) bør være tilstrækkeligt tørret forud for deres anvendelse til O- glykosylering.

P -toluenesulfenyl chlorid-tilberedt efter vores tidligere papir38 - skal opbevares i mørke ved-20 ° C, skal anvendes inden for 3 måneder. Hvis sølv triflate er vådt, skal det være tørret i vakuum forud for dens anvendelse for O- glykosylering.

Denne metode kan anvendes til forskellige Nukleosider og glycosyl donorer (tabel 1, 2og 3). Den omfattende syntese af β -28 stort set lykkedes, med undtagelse af nogle eksempler som kombinationen af α -32 og 18 (tabel 3, indgang 3), hvor isolation af de ønskede disaccharid nucleoside ikke er let. Desuden, denne metode anvendes til opførelse af en 1", 5'-glicosidic sammenkobling af disaccharid Nukleosider (opførelse af en 1", 2'- og 1'', 3'-glicosidic kobling er endnu at blive undersøgt).

O- glykosylering udnytte ubeskyttede Nukleosider leverer disaccharid Nukleosider i en kortere proces end tidligere metoder ved hjælp af beskyttede Nukleosider.

O- glykosylering af ubeskyttede Nukleosider udnytter den midlertidige beskyttelse af en cyklisk boronic ester kunne anvendes til udarbejdelse af forskellige biologisk aktive disaccharid Nukleosider og deres analoger. Især, β -35 og analoger forventes at være de nye lægemiddelkandidater, da det har været kendt for at 5-fluorouridine og 5-fluorouracil har kræft, antivirus og antibakterielle aktiviteter24,59, 70,71,72,73,74,75,76. Vi mener også, at anvendelsen af en midlertidig beskyttelse af hydroxylgrupper af en boronic ester vil være nyttige for syntese af en bred vifte af naturlige og kunstige stoffer, samt disaccharid Nukleosider.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Denne forskning er finansieret af grants-in-aid fra ministeriet for uddannelse, kultur, sport, videnskab og teknologi (MEXT) i Japan (nr. 15K 00408, 24659011, 24640156, 245900425 og 22390005 for Shin Aoki), af et tilskud fra Tokyo biokemiske forskning Foundation, Tokyo, Japan, og TUS (Tokyo University of Science) Fonden for strategiske forskningsområder. Vi vil gerne takke Noriko Sawabe (Farmaceutiske Fakultet, Tokyo University of Science) for målinger af NMR-spektre, Fukiko Hasegawa (Farmaceutiske Fakultet, Tokyo University of Science) for målinger af massen spektre, og Tomoko Matsuo (Research Institute for videnskab og teknologi, Tokyo University of Science) for målinger af de elementære analyser.

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 sag 137 disaccharid Nukleosider O- glykosylering ribonucleosides midlertidig beskyttelse thioglycosides cyklisk boronic ester
Regioselective <em>O</em>- glykosylering af Nukleosider <em>via</em> den midlertidige 2', 3'-Diol beskyttelse af en Boronic Ester til syntese af disaccharid 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