2,3,4‑三乙酰基‑1‑(2‑吡啶基)巯基‑alpha‑L‑岩藻吡喃糖苷及水解产物的合成

摘要

本发明涉及化学合成领域，具体公开了2,3,4‑三乙酰基‑1‑(2‑吡啶基)巯基‑alpha‑L‑岩藻吡喃糖苷及水解产物的合成。其以四乙酰化岩藻糖和2‑巯基吡啶为起始原料，以含有磷酰基配位功能化离子液体为反应介质，以路易士酸为催化剂，在微波辐照下，进行糖苷化反应制备得到2,3,4‑三乙酰基‑1‑(2‑吡啶基)巯基‑alpha‑L‑岩藻吡喃糖苷，再经水解得到1‑(2‑吡啶基)巯基‑alpha‑L‑岩藻吡喃糖苷。制备1‑(2‑吡啶基)巯基‑alpha‑L‑岩藻吡喃糖苷的起始原料相对便宜，合成手段简单、快速，所用的功能化离子液体可以重复使用，大大降低成本。

说明书

技术领域

本发明涉及化学合成技术领域，尤其涉及2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷及水解产物的合成。

背景技术

糖类化合物与蛋白质、核酸组成重要生命物质。随着现代科学技术的发展，有关糖化合物的研究也取得了很大的发展。相关研究进一步分化成糖化学、糖药物学、糖生物学、糖工程学、糖组学等分支领域。糖不仅仅是能源物质，更重要的与生命过程密切相关。糖可作为生物信息分子，参与机体免疫调节、细胞分化、胚胎发育等多个过程。含吡啶基团以及含硫化合物，具有生物活性，在多种药物、农药中具有吡啶结构和含有硫元素。设计合成及研究开发这类化合物具有重要的意义和应用前景。

传统糖苷合成方法(如中国专利95118925.5，201010101523.7等)存在以下问题：重复性差、立体选择性差、合成路线较繁琐、原材料价格较贵或中间体不稳定等因素，难以满足纯度及规模化市场的要求，因此需要研究开发新的合成方法。在糖苷化反应中，路易士酸催化是最常采用的方法，反应介质一般为分子型有机溶剂。由于路易士酸金属盐的空间位阻小，在催化糖苷化过程中，难以对糖苷化的立体选择性进行充分的调控。因此，在传统的催化体系中，大多数情况下，立体选择性不甚理想。必须能对催化剂中心空间环境进行调控，才有可能提高糖苷化立体选择性。另一方面，近年来发展起来的绿色溶剂离子液体，已经被用来替代传统分子型有机溶剂，用于化学反应中。由于反应介质的极性，从中性的或极性的分子型变成离子型，使得糖苷化反应机理更加丰富多样，为优化反应条件提供了更多的选择。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种化合物，具体为2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷及水解产物的合成。

本发明具体的技术方案如下：

2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷，具有式I所示结构：

1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷(PT-AFU)，具有式II所示结构：

1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷可作为一种新的岩藻糖苷酶底物。

本发明还提供上述化合物1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷的制备方法，其合成技术路线如下：

以四乙酰化岩藻糖和2-巯基吡啶为起始原料，以含有磷酰基配位功能化离子液体(PFIL)为反应介质，以路易士酸为催化剂，在微波辐照下，进行糖苷化反应制备得到2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷，再经水解得到1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷。

其中，原料四乙酰化岩藻糖和2-巯基吡啶的摩尔比为1：1～5，优选为1:1～3，进一步为1:1。

本发明所述磷酰基配位功能化离子液体(PFIL)为下列结构的季铵盐(PFIL-1)、季磷盐(PFIL-2)、吡啶盐(PFIL-3)、咪唑盐(PFIL-4)、双磷酰基功能化咪唑盐(PFIL-5)中的一种或多种的混合物：

其中，R¹，R²，R³，R⁴＝氢、烷基，烷氧基、芳基；n＝1，2，3，4，5，6；X＝(CF₃SO₂)N，PF₆。

优选的，R¹，R²，R³，R⁴为氢、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、烷氧基、苯基。

作为一种优选的实施方式，本发明中季铵盐类离子液体(PFIL-1)，优选R¹、R²＝乙氧基、苯基；R³＝乙基、丙基、丁基。其制备方法如下,将三乙胺、三丙胺、三丁胺或三戊胺与溴代烷基二苯基氧化膦或溴代烷基乙氧基苯基氧化膦按摩尔比为1∶1～1.2混合，加入有机溶剂，放置于微波反应装置中，在微波功率为350W～500W，反应温度为80℃～110℃，反应时间为60min～150min的条件下搅拌反应，得到粗产物，除去未反应原料，得到季铵溴盐离子液体。将得到的季铵溴盐离子液体与等摩尔量的双三氟甲基亚胺锂或六氟磷酸钾反应，得到所述季铵盐类离子液体(PFIL-1)，结构如式III所示。

本发明中季磷盐类离子液体(PFIL-2)，优选R¹、R²＝乙氧基、苯基；R³＝苯基。其制备方法如下：将三苯基膦与溴代烷基二苯基氧化膦、溴代烷基苯基膦酸乙酯或溴代烷基膦酸二乙酯按摩尔比为1∶1～1.2混合，加入有机溶剂，放置于微波反应装置中，在微波功率为350W～500W，反应温度为80℃～110℃，反应时间为60min～150min的条件下搅拌反应，得到粗产物，除去未反应原料，得到季磷溴盐离子液体。将得到的季磷溴盐离子液体与等摩尔量的双三氟甲基亚胺锂或六氟磷酸钾反应，得到所述季磷盐类离子液体(PFIL-2)，结构如式IV所示。

本发明中吡啶盐类离子液体(PFIL-3)，优选R¹、R²＝乙氧基、苯基。其制备方法如下，将吡啶类化合物与溴代烷基二苯基氧化膦、溴代烷基苯基膦酸乙酯或溴代烷基膦酸二乙酯按摩尔比为1∶1～1.2混合，加入有机溶剂，放置于微波反应装置中搅拌反应，微波功率为350W～500W，反应温度为80℃～110℃，反应时间为60min～150min，得到粗产物，除去未反应原料，得到吡啶溴盐离子液体。将得到的吡啶溴盐离子液体与等摩尔量的双三氟甲基亚胺锂或六氟磷酸钾反应，得到所述吡啶盐类离子液体(PFIL-3)，结构如式V所示。

本发明中咪唑盐离子液体(PFIL-4)，优选R¹＝甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基；R²＝氢；R³、R⁴＝乙氧基、苯基。其制备方法如下：将咪唑类化合物与溴代烷基二苯基氧化膦、溴代烷基苯基膦酸乙酯或溴代烷基膦酸二乙酯按摩尔比为1∶1～1.2混合，放置于微波反应装置中，在微波功率为280W～500W，反应温度为80℃～120℃，反应时间为60min～150min，得到粗产物，除去未反应原料，得到咪唑溴盐离子液体。将得到的咪唑溴盐离子液体与等摩尔量的双三氟甲基亚胺锂或六氟磷酸钾反应，得到所述咪唑盐类离子液体(PFIL-4)，结构如式VI所示。

本发明中双磷酰基功能化咪唑盐离子液体(PFIL-5)，优选R¹、R²＝乙氧基、苯基。的制备方法如下：将咪唑与溴代烷基二苯基氧化膦、溴代烷基苯基膦酸乙酯或溴代烷基膦酸二乙酯以1:2～4的摩尔比溶于有机溶剂中，再加入水溶性碳酸盐，然后放置于微波反应装置中进行微波反应，微波功率为280～500W，反应温度为80～110℃，反应时间为5～40min，反应后得到粗产物，除去未反应的原料，在粗产物中加入负离子交换剂，进行负离子交换，得到所述的双磷酰基功能化咪唑盐离子液体(PFIL-5)，结构如式VII所示。

所述路易士酸包括镍盐、铜盐、铁盐、锡盐，或钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、镱、镥的盐。

所述盐包括氯盐、硫酸盐、硝酸盐、三氟甲磺酸盐或六氟磷酸盐。

例如，本发明中路易士酸为三氯化铁，四氯化锡，硝酸镱，三氟甲磺酸钕等。

本发明催化反应在微波辅助下进行。可以根据反应的程度调整微波的功率及时间。在本发明中，微波功率优选为200～700W，进一步为300～600W，更进一步的为350～500W。在本发明优选的实施方案中，采用间歇式微波辐照，即辐照3～10min，停歇0.5～2min的循环辐照。优选为辐照4～8min，停歇1～1.5min。催化温度为35℃～90℃，优选为40℃～60℃，进一步为45℃～55℃。

在本发明的上述催化反应中，反应介质中还包括氯代烷，即以磷酰基配位功能化离子液体与氯代烷烃的混合溶剂作为反应介质。其中，氯代烷烃为二氯甲烷，三氯甲烷和1,2-二氯乙烷中的一种或多种的混合物。本发明不限定磷酰基配位功能化离子液体与氯代烷烃的用量比例，采用含有磷酰基配位功能化离子液体的任意比例均在本发明的保护范围之内。优选磷酰基配位功能化离子液体与氯代烷烃的体积比为0.2～0.8：10～20，进一步为0.3～0.7：13～18，更进一步为0.5：15。

在本发明的上述催化反应中，反应介质中还包括普通离子液体，即以磷酰基配位功能化离子液体与本领域中的普通离子液体的混合溶剂作为反应介质。其中普通离子液体为市售商品化二烷基咪唑盐，所述二烷基咪唑盐的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基，所述二烷基咪唑盐的负离子为双三氟甲基亚胺离子，或六氟磷酸离子。本发明不限定磷酰基配位功能化离子液体与普通离子液体的用量比例，采用含有磷酰基配位功能化离子液体的任意比例均在本发明的保护范围之内。优选磷酰基配位功能化离子液体与普通离子液体的体积比为1：1～20，进一步为1：4～10，更进一步为1：5。

催化反应得到2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷后，2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷优选在含有甲醇钠的甲醇中水解得到1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷。制备得到的1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷可作为底物用于制备岩藻糖苷酶诊断试剂。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明使用配位功能化离子液体，与路易士酸催化剂金属中心络合，通过改变功能化离子液体结构，来调控金属离子中心的空间位阻大小，从而改变糖苷化反应的立体选择性；

(2)微波加热反应是材料在电磁场中由于介质损耗产生热效应，具有加热响应快、物质内外同时加热等特点。而离子液体有很高的极化率，是一种好的微波吸收材料。通过同时使用微波加热技术和离子液体介质，加快加热速度，使反应更均匀，效率高。

(3)所用功能化离子液体既作为反应介质，又作为金属离子配体，兼具两种功能。

本发明的1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷制备方法的起始原料相对便宜，合成手段简单、快速。本发明的2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷在制备过程中所用的功能化离子液体可以重复使用，进一步降低了成本。以1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷作为底物制备岩藻糖苷酶诊断试剂的成本费用低，有利于岩藻糖苷酶诊断试剂的有效普及使用。

具体实施方式

下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中，为了方便起见，将2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷记为糖苷1，1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷记为糖苷2。

实施例1：2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷的制备

分别称取0.486克FeCl₃，四乙酰化岩藻糖0.33克，2-巯基吡啶0.167克，于平行反应管中。氮气氛下分别加入10mL二氯甲烷，离子液体PFIL-1[R¹,R²,R³＝乙基，n＝3,X＝(CF₃SO₂)₂N]0.5mL，密闭反应试管，搅拌反应，微波辐照采用间歇式，功率350W，每次辐照5分钟，停止照射1分钟。反应5小时，温度控制在40摄氏度左右。反应完毕加水终止反应。经硅胶色谱柱分离，得到0.27克糖苷1，收率70％。离子液体可重复使用，收率无明显变化。

实施例2：2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷的制备

四乙酰化岩藻糖0.33克，2-巯基吡啶0.167克，于平行反应管中。氮气氛下分别加入10mL三氯甲烷，离子液体PFIL-3[R¹,R²＝苯基，n＝3,X＝(CF₃SO₂)₂N]1mL以及0.345mL无水SnCl₄，密闭反应试管，搅拌反应，微波辐照采用间歇式，功率400W，每次辐照5分钟，停止照射1分钟。反应3小时，温度控制在60摄氏度左右。反应完毕加水终止反应。经硅胶色谱柱分离，得到0.21克糖苷1，收率55％。离子液体可重复使用，收率无明显变化。

实施例3：2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷的制备

分别称取0.591克Nd(OTf)₃，四乙酰化岩藻糖0.33克，2-巯基吡啶0.167克，于平行反应管中。氮气氛下分别加入10mL1,2-二氯乙烷，离子液体PFIL-2[R¹,R²,R³＝苯基，n＝4,X＝(CF₃SO₂)₂N]0.5mL，密闭反应试管，搅拌反应，微波辐照采用间歇式，功率500W，每次辐照5分钟，停止照射1分钟。反应5小时，温度控制在80摄氏度左右。反应完毕加水终止反应。经硅胶色谱柱分离，得到0.26克糖苷1，收率68％。离子液体可重复使用，收率无明显变化。

实施例4：2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷的制备

分别称取0.391克Yb(NO₃)₃，四乙酰化岩藻糖0.33克，2-巯基吡啶0.167克，于平行反应管中。氮气氛下加入离子液体PFIL-4[R¹＝丙基,R²＝氢，R³、R⁴＝乙氧基，n＝5,X＝PF₆]3mL，密闭反应试管，搅拌反应，微波辐照采用间歇式，功率500W，每次辐照5分钟，停止照射1分钟。反应5小时，温度控制在40摄氏度左右。反应完毕加水终止反应。经硅胶色谱柱分离，得到0.30克糖苷1，收率79％。离子液体可重复使用，收率无明显变化。

实施例5：2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷的制备

分别称取0.30克ScCl₃，四乙酰化岩藻糖0.33克，2-巯基吡啶0.167克，于平行反应管中。氮气氛下加入离子液体PFIL-5[R¹、R²＝乙氧基，n＝3,X＝(CF₃SO₂)₂N]3mL，密闭反应试管，搅拌反应，微波辐照采用间歇式，功率350W，每次辐照5分钟，停止照射1分钟。反应5小时，温度控制在40摄氏度左右。反应完毕加水终止反应。经硅胶色谱柱分离，得到0.20克糖苷1，收率53％。离子液体可重复使用，收率无明显变化。

实施例6：2,3,4-三乙酰基-1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷的制备

分别称取0.30克ScCl₃，四乙酰化岩藻糖0.33克，2-巯基-吡啶0.167克，于平行反应管中。氮气氛下加入离子液体PFIL-5[R¹、R²＝乙氧基，n＝3,X＝(CF₃SO₂)₂N]2mL和普通离子液体3-丁基-1-甲基咪唑六氟磷酸盐2mL，密闭反应试管，搅拌反应，微波辐照采用间歇式，功率350W，每次辐照5分钟，停止照射1分钟。反应5小时，温度控制在40摄氏度左右。反应完毕加水终止反应。经硅胶色谱柱分离，得到0.24克糖苷1，收率64％。离子液体可重复使用，收率无明显变化。

实施例7：1-(2-吡啶基)巯基-alpha-L-岩藻吡喃糖苷的制备

取0.766克糖苷1，加入到含有0.1克甲醇钠的20mL甲醇中，室温搅拌反应1小时后，停止反应。经硅胶柱色谱分离后，得到糖苷2化合物0.41克，收率80％。质谱(正离子模式)：m/z 258.07(M+H)⁺。

上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。