硫糖中硫乙酰基的直接氧化和光照脱巯基反应

摘要

糖化学是一门古老的学科，起源可以追溯到古代文明。近些年，随着糖分析技术的进步以及分子生物学的发展，糖类化合物的研究也取得了很大的进步。糖类化合物在生物体内的免疫调节、病毒复制、信号传导、癌细胞转移、蛋白质监管折叠、生物识别等方面起着重要作用，激发了人类对糖的极大兴趣。其中硫糖是一类特殊的化合物，在保护和脱保护过程中硫糖化学性质稳定而且具有很好的兼容性。另外，硫糖是寡糖合成中非常重要的糖基前体。基于这些特性，使得硫糖成为现今糖化学领域研究的热点之一。本文将通过综述含硫的糖类衍生物在有机化学中的应用，以及研究进展，来展开自己的工作。本论文主要研究了通过硫糖高效的合成脱氧糖、糖基二硫化物、糖基硫醇以及糖基供体。 一．紫外光促进的脱巯基反应合成脱氧糖 我们发展了一种新的方法用来制备脱氧糖。通过引入巯基这个基团到糖分子中去，加入三烷基膦在紫外光照0.5h的条件下发生脱硫自由基反应，高效率的得到了脱氧糖。同时我们发现糖基二硫化物在这种条件下也能反应生成脱氧糖，我们认为这个反应分两步进行，首先在三烷基膦的作用下二硫键发生了断裂生成糖基硫醇，糖基硫醇在紫外光照的条件下继续和三烷基膦进行反应生成脱氧糖。而且我们通过核磁验证了空气中的少量水参与了二硫键的还原过程。通过理论计算支持了在光照脱巯基过程中三乙基膦的反应活性要高于三乙基氧膦的反应活性的观点。这可能提供了一种新的方法制备高立体选择性的2脱氧糖苷。 二．碘代丁二酰亚胺（NIS）促进的碘氧化硫乙酰基高效合成糖基二硫化物 一直以来合成糖基二硫化物都是通过氧化糖环上面的巯基来实现的，而糖基硫醇的制备需要额外的步骤和特殊的方法才能实现。我们开发出了一种利用碘直接氧化硫乙酰基来合成糖基二硫化物的新方法，同时我们发现碘代丁二酰亚胺能够促进碘氧化硫乙酰基高效合成糖基二硫化物。这种方法能够对糖环上各个位点的硫乙酰基进行氧化反应高收率的得到糖基二硫化物。得到的糖基二硫化物可以利用三（2-羧乙基）膦盐酸盐进一步还原得到糖基硫醇。 三．NO2-氧化的硫乙酰基及其在制备糖基硫醇和糖基供体方面的应用 亚硝酸盐在我们实验室中经常用到，通过亚硝酸盐介导的结构异构化经常用于糖环上的转型反应，我们在实验中偶然发现全乙酰化保护的硫糖和四丁基亚硝酸铵在DMF中能够反应生成糖基二硫化物，并且生成的糖基二硫化物能够非常容易的用二氯甲烷萃取出来。反应经过优化后，我们选择了更便宜而且易得的化学试剂亚硝酸钾作为氧化剂。随后我们对反应机理进行了探究，通过核磁共振氢谱检测反应的起始阶段，我们发现亚硝酸盐氧化硫糖伴随着硫乙酰基的消失和氧乙酰基的生成，同时我们对反应过程中生成的气体进行检测，结合以往的文献报告，论证了反应过程中生成NO气体。这种方法还可以通过一锅法制备得到选择性脱硫乙酰基产物糖基硫醇，即从全乙酰化保护的硫糖开始，在氧化反应结束后直接加入三(2-羧乙基)膦盐酸盐还原。得到的糖基硫醇也可以继续和碘苯或者碘甲苯在XantPhos Pd-G3催化下反应高效率的制备成糖基供体，这种制备糖基供体的方法反应条件温和，避免了使用硫苯酚等有毒化学试剂。 综上所述，本论文通过合成硫代糖苷，根据硫代糖苷的特殊性质开发出了制备脱氧糖，糖基二硫化物，糖基硫醇和糖基供体的新方法，简化了制备这些化合物的合成步骤，取得了一些有着重要价值的研究成果。

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