（有机化学专业论文）以3氧化木糖为原料的3分枝糖和3氨基糖的合成研究.pdf

摘要 本文以3 氧化木糖为原料进行了分枝糖、脱氧氨基糖、氮杂糖、硫杂糖以及 其它糖的衍生物的合成方法研究。立体选择性地合成了一系列3 c 硝甲基核藉分 枝糖、3 - c - 烷氧羰基核糖分枝糖、3 氨甲基核糖分枝糖、吡咯氮杂糖、3 脱氧 氨基呋喃核糖、核糖的3 ，6 ，( 2 氨基) 噻嗪衍生物、c 1 0 高碳糖及其它含氮、 舍硫衍生物；建立了以3 一氧化木糖为原料合成分枝糖、含氮糖、含硫糖的新方法。 取得的主要成果如下： 一、在k f 存在下，由3 氧化木糖( 1 或7 ) 与亲核试剂( 硝基烷烃、丙二 酸酯类化合物) 反应，立体选择性的合成了3 c 分枝呋哺核糖，产物的绝对构型 通过2 的x - 单晶衍射分析证实分枝糖4 进一步由细菌脱保护得到6 。 4 ：r = b z r 2 = m e ；5 ：r = b z ，r = = e t 9 ：r = t s r 2 = - m e ；1 0 ：r = t s r 2 = e t 二、以3 - c 硝甲基呋喃核糖2 为原料，研究了该化合物在不同条件下的催化 2 硅偶 h a c h 2 彩 1 3 ：r = c h 2 c h 3 1 4 ：r = c h ( c h 3 ) 2 1 5 ：r = c h ( c h 3 ) c h 2 c h 3 1 6 ：r _ o 1 7 ：r = o 1 9 e o h m l 叫 = 1 - 习 r o r j 0 _ z ) ) 一张 = h 、， 黼 窝 机 f r r 州一 z 8 埔一 鬻 地 粮络搿转 多 蔑 一 埝黼 埝嘎翅 还原，得到了氨基分枝糖1 1 、酰基转位糖1 2 ，并通过1 2 的单晶确证了结构以 l l 为原料，在酸性条件下一锅多步法合成了多种烷基化衍生物。并以1 2 为原料 合成了2 种氮杂糖。 以3 - c 硝甲基呋喃核糖8 为原料，催化加氢得到了氮杂糖的对甲苯磺酸盐 2 2 ，并通过单晶证实了其结构。 刚t s o - v o h 母0 慧 三、分别以分枝糖l l 、1 2 为原料，在d c c 存在下和长链脂肪酸、二酸缩合， 得到多种长链酰胺衍生物，长链酯类衍生物，并得到分枝糖的两种双酰基衍生物。 四、以3 - 氧化木糖为原料，和3 种芳胺反应，并用n a b h 4 立体选择性的还 原，得到3 种脱氧芳氨基糖。通过化合物4 7 的x - 单晶衍射分析证实了还原反应 的立体选择性。利用3 氧化木糖和邻苯二胺反应，得到了咪唑啉衍生物镐，通 过单晶衍射分析证实了其结构。 4 8 i i 世 2 n a b h 4 o 什、 呶卅 趸 x n h!o协，p，o戆繇箍舭。 一酬 r r 最嫩r 舟恳r 懈癣 嚣激；| 激躲撇 墩墩 器 器 融饿住 撕要 五、以3 氧化木糖和硫脲反应首次合成了核糖的3 ，矾( 2 氨基) 噻嗪衍生 物眈，合成方法具有条件温和、方法简单、立体选择性高的特点，并通过x - 单 晶衍射分析确证了绝对构型。 m a h 盛 7 六、在尿素存在下，首次以7 为原料在室温下制备了c 1 0 高碳糖，为单糖 合成高碳糖提供了一种简便、实用的新方法。 m 矬半 7 分别利用1 、7 和其它脲类化合物反应，并用n a b h 4 还原，得到多种含氮和 含硫衍生物，为木糖在生物活性物质合成中的应用打下了良好的基础。 r 髓玑r o & - i o ：r = b z5 8 ：r = b z 7 ：r = is5 4 ：r = t s坐 在i ) c c 作用下，5 2 和长链羧酸发生缩合反应，得到2 种长链单酰基产物c 6 4 ， 6 5 ) 和2 种长链双酰基产物( 6 6 ，6 7 ) i 融船融a 船玲 s 吒 t 啉。眦 计 耋l h h：脯rsoao h 一器叁n 硪h z 槲一篇静叁n 馋 6 4 ：r 1 = c o ( c h 2 ) l o c h 3 r z = - h ；6 5 ：r 1 = r 2 - - c o ( c h 2 ) i o c h 3 5 2 6 6 ：r = c o ( c h 2 ) 1 2 c h 3 r 2 = - h ；6 7 ：r 1 = r 2 = c o ( c h 2 ) 1 2 c h 3 综上所述，本研究发现了新的噻嚎化合物的合成方法以及c 1 0 高碳糖的合 成新方法，合成了四个系列共6 3 个全新结构的核糖及其含碳、含氮衍生物和含 硫衍生物。所有化合物的结构均经1 h 傈、1 3 c n m r 、h u 4 s 、m 分析确定， 其中有8 个化合物的结构通过x 单晶衍射分析确定了绝对构型。 关键词：3 氧化木糖，氨基分枝糖，脱氧氨基糖，噻嗪，高碳糖 w i nt h i st h e s i s ，t h es y n t h e t i cm e t h o d sf o rt h en e wb r a n c h e d - c h a i ns u g a r s 。a m i n o s u g a r sa n dt h i a z t i o ns l l g a 塔f r o m3 - k e t os u g a r so fd - x y l o s eh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d a n de s t a b l i s h e d s t e r e o s e l e e t i v e s y n t h e s i s o fas e r i e so f 3 c 。n i t r o m e t h y l b r a n c h e d - c h a i ns u g a r s ，3 - c - c a r b a l k o x yb r a n c h e ds u g a r s ，3 - c - a m i n o m e t h y ib r a n c h e d s u g a r s ，i m i l l os u g a r s ，3 - d e o x ya m i n os u g a r s ，3 ，6 - ( 2 - a m i n o ) t l l i a 商n ed e r i v a t i v e s ，c i o h i g h e rc a r b o ns u g a ra n do t h e rc o n t a i n i n gn i l r o g e no rs u l f e n y ld e r i v a t i v e sh a v eb e e n a c h i e v e ds u c c e s s f u l l y i nt h ec o u 鼬o fs y n t h e d cs t u d i e s s o m el l o v e la p p r o a c h e sf o r t h es y n m e s i so f b r a n c h e ds u g a r s ，n i t r o g e na n ds u l f e n y ld e r i v a t i v e sh a v eb e e nf o u n d e d f r o m3 - k e t os u g a r so f d - x y l o s e t h em a i nr e s u l t so b t a i n e da r e 嬲f o l l o w s ： 1 i nt h ep r e s e n c eo fk f , 3 - c - b r a n c h e dr i b o f u r a n o s ew e r es t e r e o s e l e e t i v e l y s y n t h e s i z e db yt h er e a c t i o n so ft h en u c l c o p h i l i cr e a g e n t s ( n i t r o m e t h a n e ，n i t r o e t h a n e ， d i e t h y lm a l o n a t e ，d i m e t h y lm a l o n a t e ) w i t hc o m p o u n d 1 o r7 ，t h ea b s o l u t e c o n f i g u r a t i o n so f p r o d u c t sw e r ec o n f i r m e db yt h ex - r a yc r y s t a l l o g r a p h i ca n a l y s i so f 2 c o m p o u n d6w 邪o b t a i n e df r o mb r a n c h e d - c h a i ns u g a r4b yb i o s y n t h e s i sr e a c t i o n 4 ：r 2 8 z r z = m e ；5 ：r = b z ，r z = e t 6 ：r 2 = m e 9 ：r f f i t s 。r 2 = m e ；1 0 ：r f f i t s r 2 = e t 2 c a t a l y t i ch y d r o g e n a t i o nr e a c t i o nw a sc a r r i e do u tu n d e rv a r i o u sc o n d i t i o n st o 2 醛俑 h a c h 2 1 3 ：r = c h 2 c h 3 1 4 ：r = c h ( c h a ) 2 1 5 ：r = c h ( c h 3 ) c h h s 1 6 ：r - o 1 7 r = o g i v et h eb r a n c h e da m i n os u g a r1 1a n db e n z o y lu a 1 1 s f e fd e r i v a t i v e1 2f t o m2 ，a n dt h e v e 0 一h m 订l科自，【z r 旧，0_ 一张 # 誓 黼 黯 r r 州一 z s 妯一 b t 苎 筹 一 融鼬 b 一 著镟 l 1 0 m 一、8 现鞣 多 魄 一 q 一 净渖￥臻 埝嘎幢 彰菥 s 扛u c t u r eo f1 2w a se l u c i d a t e db yi t sx - r a yc r y s t a l l o g r a p h i ca n a l y s i sa n ds p e c t r o s c o p i c m e t h o d s o m ea l k y ld e r i v a t i v e sw e r es y n t h e s i z e dv i a 托a d d i t i o na n dr e d u c t i o n r e a c t i o ni no n e - p o t , a n d1 2 稻a l s oc h o s e na sam a t e r i a lt op r e p a r et w oi n l i l l os u g a r d e r i v a t i v c $ ， t h ep - t o l u e n e s u l f o n a t es a l to fi m i n os u g a r ( 2 2 ) w 孙o b t a i n e db yc a t a l y t i c h y d r o g e n a t i o nr e a c t i o nf r o m3 - c - n i t r o m e t h y lr i b o f u r a n o s e8 ，a n dt h es t r u c t u r eo f 2 2 w a sc o n f i r m e db yx - r a yc r y s t a l l o g r a p h i ca n a l y s i s 叫t s o 謦 o h 琢0 慧 3 u s i n gd c ca s ad e h y d r a t i o nr e a g e n t s o m eh i g h e rf a t t ya c i da m i d e s d e r i v a t i v e sa n dh i g h e rf a t t ya e y ld e r i v a t i v e sw 6 f f o b t a i n e db yt h er e a c t i o no f c o m p o u n d si io r1 2w i t hh i g h e rf a t t ya c i d s ，a n dt w od i a c y ld e r i v a t i v e sw c t eo b t a i n e d r e s p e c t i v e l y 4 t h r e ed e o x ya r y a m i n od e r i v a t i v e sw e l eo b t a i n e df i o mt h er e a c t i o no f3 - k e t o s u g a r sw i t ha r y l a m i n of o l l o w e db ys t e r e o s e l e c f i v e l yr e d u c t i o nw i mn a b h 4 t h e a b s o l u t ec o n f i g u r a t i o nw a sc o n f i r m e db yx - r a yc r y s t a l l o g r a p h i ca n a l y s i so f4 7 a s w e l la si m i d a z o l i n ed e r i v a t i v e4 8w a so b t a i n e df r o mt h er e a c t i o no f3 - k e t os u g a rq v i t h o - d i a m i n o b e n z e n e ，a n dt h es t r u c t u r ew a sc o n f i r m e db yi t sx - r a ya n a l y s i s 4 8 笪为 v i 2 n a b h 4 5 3 , 6 - ( 2 - a m i n o ) t h i a z m ed e r i v a t i v e5 2w a ss t e r e o s e l e c t i v e l ys y n t h e s i z e db yt h e r e a c t i o no fk e t o s u g a r7w i t h t h i o u r e a s t h em e t h o di sam i l d , s i m p l e ，h i g h s t e r e o s e l e c t i v em e t h o d t h es 扛u c t i 鹏o f5 2w a sc o n f i r m e d b y i t s x - m y c r y s t a l l o g r a p h i ca n a l y s i sa n ds p e c t r o s c o p i cm e t h o d m 烛 7 n h z c s n h 2 h ：目a t s o 。h o h 吖 6 i nt h ep r e s e n c eo fn i - 1 2 c o n h 2 ，c 1 0h i g h e rc a r b o n s u g a rw a sf i r s t s t e r o s e l e c t i v e l ys y n t h e s i z e da tr o o mt e m p e r a t u r ef r o mt h ek e t o - s u g a r7 t h i sr e a c t i o n p r o v i d e sas i m p l em e t h o d t os y n t h e s i so f c l 0h i g h e rc a r b o ns u g a r ， m a 半 7 t h er e a c t i o no f1o r7w i t ho t h e ru r e a sw e r es t u d i e dr e s p e c t i v e l y , t h ep r o d u c t s r e d u c e d 、 ，i t l ln a b i - h ，s o m ea m i n od e r i v a t i v e s ，t l l i 0d e r i v a t i v e sw e r eo b t a i n e d t h i s r e s e a r c hw o r kl a i dd o w nt h ef o u n d a t i o n so f s y n t h e s i so f b i o l o g i c a l l ya c t i v es u b s t a n c e s f r o md - x y l o s e 1 ：r = b z 7 ：r = t s 5 8 ：r = b z 5 4 ：r = t s 叫墓b z o ( 3 i nt h ep r e s e n c eo fd c c ，t w oh i g h e rf a t t ya c i dm o n o a m i d c sd e r i v a t i v e s ( 6 4 ，6 5 ) a n dt w oh i g h e rf a t t ya c i dd i a m i d e sd e r i v a t i v e s 惭，6 7 ) w 啪o b t a i n e db yt h er e a c t i o n o f c o m p o u n d s5 2w i t hh i g h e rf a t t ya c i d v i i 叱糖r c o 丽o h 叁n 啾叱= h 6 ￥o c c 丽叁n 博 6 4 ：r 1 = c o ( c h 2 ) 1 0 c h 3 ，r h ：6 5 ：r 1 = r 2 = c o ( c h 2 ) 1 0 c h 3 6 6 ：r 1 = c o ( c h 2 ) 1 2 c h 3 ，r 2 = h ：6 7 ：r 1 = r z = c o ( c h 2 ) ，2 c h 3 h lc o n c l u s i o n , i nt h i ss t u d ys o m em e t h o d sf o rs y n t h e s i so f t h i a z m ed e r i v a t i v e s c i oh i g h e rc a r b o ns u g a rw e r ed e v e l o p e df r o m3 - k e t os t l g a l so fd - x y l o s e 6 3n 绷 c o m p o u n d sw e r es y n t h e s i z e da n dc h a r a c t e r i z e db y1 hn m r , 1 3 cn m r , h r m s a n d i rs p e c t r a t h es t e r e o e h e m i s t r yo f8a m o n gt h e mw a se o n f l r m e db yx - r a y c r y s t a l l o g r a p h i ca n a l y s e s k e y w o r d s ：3 - k e t os u g a r so f d - x y l o s e ，b r a n c h e da m i n os u g a r , d e o x ya m i n os u g a r , t h i a z i n c ，h i g h e rc a r b o ns l i g a l v i l l 郑重声明 本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄 袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为，否则。本人愿意承担由此产生的一切 法律责任和法律后果，特此郑重声明 学位论文作者( 签名) ： 缸1 、b 闩 2 0 0 6 年1 0 月1 2 日 ，- 3 w g 第一章前言 早在1 0 0 多年前，德国著名科学家e f i s c h e r 开始了糖的研究。并在1 9 0 7 年，由于他对单糖( 主要是六碳糖和五碳糖) 的结构及立体构型分析而获得诺贝 尔化学奖。糖类作为生命体的四大基本物质之，是自然界存在最为广泛的的有 机化合物。糖类除了作为植物的贮能物质之外，同时由于它们在生物合成以及在 细胞白j 的识别、受精、胚胎形成、神经细胞发育、激素激活、细胞增殖、病毒和 细菌的感染、肿瘤细胞转移等许多基本生命过程中的重要作用，研究一直十分活 跃f l 】。国际上的权威专业杂志c a r b o h y d r a t er e s e a r c h 每两周都有大量的文献报导 糖化学的最新进展。但是由于糖类化合物是多羟基化合物，反应选择性差，操作 困难等原因大大限制了耱化学的发展，使其至今仍有许多基础闯题有待进一步研 究。 以糖为原料进行有机合成的工作主要包括两个大的方面： 手性砌块：合理利用单糖最为直接的方式就是将糖环上的羟基转化成其它基 团，在小破坏糖环基本骨架的基础上以糖为手性源进行不对称合成【2 一j 。这方面 的研究工作历史悠久 4 1 ，利用糖上的活性基团一羟基，直接合成糖的衍生物，如： 氨基、碳、硫、氧、磷等原子明，从而合成具有生物活性的其它糖类衍生物，如 氨基糖、分枝糖以及氮杂糖等。 手性助剂：由于入们对光学纯化合物的需求日益增加，开发廉价高效的手性 助剂从而获得大量光学纯化合物已成为研究的熟点问题之一。糖以其含有多个手 性碳原子而成为备受青睐的手性源。通过合成与结构改造，由单糖可以获得多种 新型的手性助剂而应用于不对称合成 6 - 9 1 。也就是将原料通过酯键、醚键等连接 到糖环上，利用糖环的不对称环境进行不对称合成，然后再将目标分子从糖环上 脱离而得到光学纯的化合物。 近年来以单糖为原料合成氨基糖类、氮杂糖类以及其它杂原子的糖类衍生物 的工作则已成为热门【i o l 。许多氮杂环类化合物具有糖苷酶抑制活性，糖苷酶由于 参与了糖在细胞表面的转移过程1 1 1 】，而对消炎和肿瘤具有非常重要的作用，在治 疗糖尿病、肥胖症以及免疫缺陷疾病方面表现出良好的应用前景1 1 2 1 3 1 。合成新的 高选择性的糖苷酶抑制剂已成为糖化学家的研究热点f 1 删。 在单糖化学的研究中，m 型木糖有着非常重要的意义。d 木糖廉价易得，主 要从各种农副产品废弃物玉米芯、稻壳、甘蔗渣、秸秆等中酶解得到田。刎目 前，木糖已经广泛应用于医药、食品等行业，在医疗上可作为肝炎、糖尿病等患 者的医药食品、具有缓解症状的良好效果，是肥胖者及糖尿病人的最佳食品，对 人类健康有深远的影响，是低热食品的添加剂，生物工程的培养剂，还可以代替 甘油用于r 化及造纸行业嘲。木糖的衍生物木糖醇现在已成为家喻户晓的新型甜 味剂脚- 2 田。除此之外，由于d 木糖具有多个特定的手性中心，常常作为复杂天 然生理活性物质的合成素材，用于些不对称合成反应的诱导。利用d 型木糖 很容易就可以转化为生理作用更重要的d 。核糖【2 9 1 。 而合理利用d 。木糖最为直接的方式就是将其糖环上的羟基用其它基团取 代，如：氮、硫、磷、卤等，从而合成具有生物活性的其它糖类衍生物，如脱氧 氨基糖、氨基分枝糖和分枝糖类，以及氮杂糖，硫杂糖。作者研究小组主要是以 以下两种3 一氧化木糖为原料进行合成方面的研究，下面就简单介绍一下它们的研 究现状。 龟洲啪段砥 木糖1 ，2 - 丙叉基3 氧化木糖 图1 - 1d - 木糖和3 氧化木糖的结构 1 13 氧化木糖的制各 所谓氧化糖，是指醛糖或酮糖上的一个羟基被氧化成为羰基后的化合物的总 称。而3 一氧化木糖即为木糖的3 - 氧化衍生物的总称，以其所具有的糖类普遍存 在的不对称环境，加之特有的高活性羰基，长期以来吸引了许多合成化学家对其 羰基反应进行研究，用以合成分枝糖、氨基糖、氮杂糖、高碳糖等有用的中间体。 而3 氧化木糖可由d 木糖制得，后者便宜易得，更使得3 氧化木糖的研究不仅 具有重要的科学意义，而且还有良好的应用开发前景。 2 第瑚 由于糖类化合物是一多羟基化合物，单糖的氧化不同于普通的有机化合物的 氧化。常用的无机氧化荆，如高锰酸钾、重铬酸钾等氧化能力过强，不但选择性 差，而且反应的酸碱条件会破坏糖环的结构，因此在糖化学的发展中开发了一些 较为温和的氧化剂。这些氧化剂选择性不好，可以将糖环上的任何羟基氧化成羰 基，因此需要将不希望氧化的羟基保护起来。现有的木糖氧化方法大致有以下几 种： i )四氧化钌( r u t h e n i u mt e t m o x i d e ) 法3 2 】：反应经历两步：四氧化钉的 生成，糖的氧化在3 - o h 糖的四氯化碳中，加入微量的二氧化钌，逐 滴加入1 3e q 的5 高碘酸钠水溶液，用稀碳酸氢钠控制p h6 - 7 ，在低 于室温或室温下反应i - 4h 后即结束。 2 ) p d c 法( ( c 5 h s n h + ) 2 c r 2 0 7 2 ，p y r i d i n i u md i c h r o m a t e ) p 3 调：将p d c 溶于 无水c h 2 c h 中，加入( c h 3 c o o h ，另加入3 - o h 糖的无水c h 2 c 1 2 溶液， 回流至t l c 检测反应完全，一般2 - 3h 结束。 3 ) p c c 法( c 5 h s n h + c i c r 0 3 。，p y d d i n i u mc h l o r o c h r o 蝴t o ) u t - 3 s l ：将3 - o h 糖溶与苯中，加入p c c ，充分搅拌回流4 h 后，再添加p c c ，继续反应 至t l c 检测反应完全。 钔d m s o 法【3 9 卅：将3 - o h 糖加入无水d m s o 和乙酸酐中，室温下搅拌 2 4 h 。 或用p 2 0 5 代替乙酸酐，在d m s o 和p 2 晚的共同作用下，在4 0 - 5 0 氧 化3 - o h 木糖，反应3 h 即可完成。 5 ) 次氯酸赫法嘲：以c h 2 c 1 2 为溶剂，2 ，2 ，6 ，6 - 四甲基氧化哌啶为催化 剂，冰浴下用n a o c i ( 含有8 5 1 3 5 活性氯) 的n a h c 0 3 水溶液氧化 3 - o h 木糖。 6 ) 有机锡法明：有机锡( ( 仍u 3 s n ) 2 0 或c r 0 2 ( b u o h ) 、a c 2 0 ) 以甲苯为溶 剂氧化3 - o h 木糖。 本实验室在前期的研究工作中发现：用p d c 氧化3 - o h 本糖，用乙腈作溶 剂，回流情况下可以得到c i o 高碳糖和开环产物嗍。 舅i 州大酋e 停j 泄文 1 23 - 氧化木糖的化学性质研究 1 2 i3 - 氧化木糖在氨基糖合成中的应用 1 2 1 i 氨基糖简介 当单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基，则称作氨基糖。氮基糖作为生4 纽活 性物质或者生物活性物质组成部分嘲，广泛存在于自然界中 5 1 0 5 3 】，在化学、生物 化学、医学、药学领域具有广泛的用途洲5 。许多生物聚合物l 弼、糖苷酶抑制剂 5 7 l 和抗生素1 5 8 绷中都含有氨基糖结构单元。 天然氨基糖大多是2 氨基- 2 去氧醛塘，广泛存在于动物和微生物中。发现 的第一个氨基糖是2 氮基2 去氧d 葡萄糖( d - ( l u c o s a m i n e ) ，是从龙虾甲壳中 分离制得的，在自然界的储量仅次于纤维素，是构成糖缀合物的重要结构单元， 也是许多抗生素的组成部分。现已发现的氨基糖有6 0 多种，常用的庆大霉素 ( g e n t a m i c i n ) 、卡那霉素( k a n a m y d n ) 、链霉素( s 呐m y c i n ) 和红霉素( e r y t h r o m y c i n ) 等抗生素，都含有氨基糖结构单元。链霉素是发现的第一个氨基糖苷类抗生素， 由s t r e p t o m y c c sg r i s c u s 的发酵液中分离得到，由链霉胍、链霉糖和n 甲基葡萄 糖( n - m e t h a n y l - g l u s o a m i n e ) 组成。红霉素中含有d e s o s a m i n e 结构单元【砷l 。抗 生素结构中的糖部分对其药理作用也很有影响，从而促进了氨基糖的合成化学研 究，开辟了制备新抗生素的一条新途径【6 ”。有一些氨基糖则存在于微生物的细胞 壁以及动物组织中，这些氨基糖在细胞- 细胞相互作用方面有十分重要的功能。 许多氨基糖不仅自身具有抗菌活性，还可以作为氮杂糖、氮基糖核苷、异核 苷的合成前体1 6 2 硼。氨基糖核苷拥有强烈的抗菌、抗癌活性咿 6 5 l 。相比毗喃型 氨基糖来说，呋哺型氨基糖衍生物并不是很多，其中最重要的一种就是氨基糖嘌 呤核苷。嘌呤霉素p u r o m y c i n ( 3 氨基3 脱氧腺苷) ，它不仅能够模拟带电3 端基 的氨基酰化转移r n a ，还是核糖蛋白体肽基点的强接受体1 6 5 1 。经研究发现3 氨 基一3 一脱氧d - 核糖结构单元是嘌呤霉索类似物中抗菌作用的3 个组成部分之一， 是合成嘌呤霉素和嘌呤腺苷类似物的前体断1 。从皿木糖出发还可以合成多种具 有生物活性的嘌呤衍生物，如9 - ( 3 脱氧争d 呋喃核糖) 嘌呤衍生物，该化含 物比嘌呤霉素具有更好的乳腺癌移植方面抗排异活性，对t w p a n o s o m a e - 4 ，f t ，t t q u i p e r d u m 有良好的生物活性1 6 6 1 。3 氨基- 3 脱氧d - 核糖结构单结构还可以作拮抗 药物v i t a m i nb 2 和b 1 2 的合成前体删。 h 媳o h 。hh 趣c h 。r 。世此 d - g t u c o s a r n j n e n - m e t h a n y l - g l u c o s a m i n e d e s o s a m i n e h 2 n 躲s 对也 o h o o c h 3 n h 2 9 - ( 3 - a m i n o - 3 - d e o x y - 1 3 2 - d e o x y s t r e p t a m i n ep u r o m y c i n- d - r i b o f u r a n o s y l ) - p u r i n e 图1 - 2 氪基糖实例 1 2 1 2 以叠氮化合物为前体，进行还原得到氨基糖 t s u t o m ut s u c h i y a 【6 刀在1 9 7 0 年，利用3 - 氧化木糖的还原产物和叠氦钠反应，进 一步还原，得到扩环的氨基糖衍生物。该方法步骤比较繁琐，得到的是一对非对 映异构体，需要过柱分离。 1 5 h c l m e o h 一t 1 5 0 c 伊翰 丛璺魁3 r 3z 烈 赊c 锵鳖簿醋心 图1 3 吡喃瑁氨基糖的合成 1 2 1 3 与碳酸氨及c 0 2 反应生成乙内酰胺后水解制得氨基糖 1 9 7 0 年，h y a n a g i s a w a t c 嬉l 利用碳酸铵，c 0 2 与糖的羰基在高压二氧化碳存 在下发生加成得到乙内酰胺，然后在碱性条件下水解得到相应的3 氨基酸衙生 物。再经过一系列反应步骤后得到有潜在抗菌活性的嘌呤衍生物：3 氨基3 - - ( ：一 羧基- 3 脱氧- d 呋喃核糖的腺嘌呤核苷该方法虽然得到了氨基蓿衍生物，但是 s 反应需要高压、条件苛刻，对反应条件要求较高。 i n m e o h ，h c i r e f l u x 啪曛h 鳟心 鼬1 43 ，氮基3 - c - 羧基，3 一脱氧d 艰璃核糖衍生物的合成 1 2 1 4 与羟胺反应生成肟后还原制得氨基糖 羰基化合物与羟胺反应成肟是经典反应，应用于氧化糖可以合成重要的氨基 糖类衍生物。这是报道较早的生成氨基木糖衍生物的方法，早在1 9 6 8 年，就有 这方面的报道1 6 2 j 。 1 9 7 9 年，o k m s z e k , a 等人先利用羟胺与3 氧化木糖反应成肟，然后用 l i a i h 4 还原，经过进一步反应得到了具有抗肿瘤活性的环状核苷酸类衍生物。 图l 一5 环状核营酸类衍生物的台成 由以上实例可以看出，以氧化糖为原料成肟后还原，是种方便的氨基糖制 备方法。而在许多抗生素中都含有氨基糖结构单元，且氨基糖还广泛存在于微生 物韵脂多糖中，可见其在生物学具有重要意义，该方法由廉价易得的单糖制备多 种氨基糖，不啻为一种大有用途的创新。 1 2 1 5 与脂肪胺或氨基酸和三甲基硅氰发生加成反应制得氨基糖 2 0 0 0 年，d e n i sp o s t e l l 研究小组报道了3 氧化木糖与饱和脂肪胺的反应。 6 疑。 盼蔽 0 卵 裂 c h 也巧蹴 ，f 一t r l r 在t i ( o , p r ) 4 的催化下，采用一锅煮一步到底的方法，3 氧化木塘先与脂肪胺生成 s c h i f f 碱后，不经分离再与三甲基硅氰反应得到了3 一脱氧吨氨基乙腈。这种具有 甜氨基乙腈结构的化合物是合成具有生物活性的氨基酸和杂环类化合物的重要 合成前体，此类结构可以用l i a i i 1 4 还原成l 2 二胺这种易于和p i i ) 形成配体， 具有潜在抗癌活性的化舍物7 0 7 1 j ；o - 氨基乙腈还可以作为合成氮螺核苷类似物 t s a o 的合成前体m 7 3 】。 m 礴嚣 ! 瑜 - - - - - - - - - y j r 一乩o r r = h c h 3 c a h t 7 主 猁 图l - 6 * 氦基乙腈和1 , 2 - 二二胺衍生物的合成 2 0 0 1 7 4 1 年该研究小组用同样的方法制得了氨基膀衍生物后，接着又对其进行 了碱性关环，酸性脱保护基，最终得到吡喃型的螺环乙内酰脲衍生物。 确带硷 姨2 j 鹏b m h ：f 魂 。 图1 7 毗喃型的螺环乙内酰脲衍生物的合成 o h 2 0 2 0 0 2 年，该研究小组嗍利用3 - 氧化木糖与不同的氨基酸及三甲基硅氰发生加 成反应，生成相应的氮基酸衍生物，选择性的还原就可以得到氧代哌嗪衍生物。 7 图1 - 8 氧代哌嗪衍生物的合成 2 0 0 4 年，该研究小纠7 q 利用该方法合成氨基腈衍生物后，进一步合成了氢化 异噻唑衍生物。 n h 3 n ( o i p r h ，m e o h r t t t m 帕f 瑜嵩 m 谂 l ! l h 争 磊洲6 寸 h z 拱 艿6 一删敬+ h 蕊 一删搭+ 心凇 图氢化异噻唑衍生物的合成 1 2 23 氧化木糖在氮杂糖类化合物合成中的应用 1 氮杂糖简介： 氮杂糖为多羟基化的吡咯烷和哌啶类似物，自从天然存在的氮杂糖野尻霉素 ( ) )被发现具有糖苷酶抑制活性之后，引起了人们对氮杂糖的 广泛兴趣7 8 。从酵母中提取的( 1 ) 具有舻葡萄糖苷酶抑制 活性【则，从大豆中提取的( 2 ) 具有静半乳糖菅酶抑制活性。 年首次合成的 ( 3 ) 具有争葡萄糖苷酶抑制活性l 捌。 8 ，f r 奢 1 9 9 5 年y o s h i t a k ai c h i k a w a 合成的g a l a c t o s e - t y p ci m i n o s u g a r ( 4 ) 具有p 一半乳糖 糖苷酶抑制活性i 蜘。2 0 0 2 年d u y - p h o n gp h a m - h u u 利用简单的方法从d 葡笱糖 合成的l ，4 二脱氧1 ，4 - 亚氨d 半乳糖醇( 5 ) ，是第一个e 大肠k 1 2u d p - g a j 变位酶和分枝菌上半乳糖的生物合成抑制剂，对分枝菌感染引起的结核病等有特 效【1 5 j 。2 0 0 0 年i 。m c c o r t 研究小组合成的化合物n - a c e t y - l - 6 - a m i n o - 6 - d e o x y - 2 ，5 - i m i n o - d g l u c i t o l ( 6 ) ，n - a c e t y l 一6 - a m i n o - 6 - d e o x y - 1 ，5 - i m i n o - d - m a n n i t o l ( 7 ) ，分别具 有具有葡萄糖苷酶抑制活性，岩藻糖营酶抑制活性嗍。 近年来，科研人员发现许多氮杂糖，不仅表现出良好的糖苷酶、糖基转移酶 抑制活性 8 5 j 强1 ，而且具有核苷磷酸化酶抑制活性唧一些氮杂糖在感染、癌症、 糖尿病、肥胖症、基因、代谢紊乱以及免疫缺陷疾病方面表现出良好的应用前景 1 s $ , 8 9 | 部分衍生物已经应用于临床，第一个成功应用于临床的- - n - b u t y l 1 - d e o x y n o j i r i m y c i n 已经被e m e a ( e u r o p e a n a g e n c y f o r t h e e v a l - u a t i o n o f m e d i c i n a l p r o - d u c t s ) 证实具有良好的l 型g a u c h e r 疾病( 严重的溶菌酶紊乱) 唧l 抑制活性。 n h a co h w、裂、 h d h o 丫 o h 1 , 4 - d i d e o x y - 1 ，4 n - a c e t y i - 6 - a m i n o - 6 - d e o x y - i m i n o - d - g a l a c d t o l- 2 ，5 - i m i n 0 - - d - g l u c i t o l 5 6 图1 1 0 氮杂糖的实例 1 2 2 2 利用硝基糖作为前体来合成氮杂糖 1 9 6 9 年，g e r h a r d u sj l o u r e n s 9 1 铡用h e n r y 反应合成硝基糖，接着加氢还原， 酰化得到氮杂糖的酰基衍生物。这是最早的关于从3 氧化木糖合成氮杂糖的报 道。作者为了验证c - 3 的立体构型，合成了氮杂糖的酰基衍生物。 9 h q r 警4 篷。 h n 卅赋墨 h阽蕊 w 拶8 嘟静孙 三一7 粼 忖4 j 亭州，“- e 俏l 蛾支 礤詈强1 - - ，_ q 告嘲嘴rn a ho h o v 2 ，a c 2 0 忌辞 图l - ll 肛乙酰一5 脱氧- 3 ，5 - 弧氨l 2 - d 丙义基廿m 呋哺核糖的合成 1 2 2 3 利用腈基糖作为前体合成氮杂糖 以3 一氧化糖为原料，经过和氰化钾加成得到腈醇衍生物，脱去保护基，再经 过氨基合成前体腈基分子内的一步还原胺化烷基化反应即得到2 - 脱氧d - 呋喃核 糖的氮杂类似物【1 4 l 。 1 k c n e t 2 0 t h 2 0 2 p h o c ( s ) c i ，d m a p 。埝(n-bu)3snhaib量no：v吣鬣c n 一蹦一m 抵o h 玲c no h 洲詈“0 p r 5 c ( s ) o p hh o 图1 1 2 利用叠氮糖作为前体合成氮杂糖 1 2 2 4 利用叠氮糖作为前体合成氮杂糖 还可以利用磷叶立德先和3 一氧化糖得羰基发生w i t t i g 反应，接着硼氢化氧化 得到3 分枝糖，再甲磺酰化，叠氮取代得到叠氮糖，再通过高压下叠氮基的分子 内的还原胺化得到2 - 脱氧一呋喃核糖氮杂类似物，还可以进一步通过高碘酸氧 化降低碳链长度1 4 1 。 一榉礓。蕊 1 ：些! ! 嫂蛭 2 7 白吣o h r 洲詈h 幽l 1 3 利h j 霍氮糖合成氮杂糖 1 0 第t 期n | 1 2 33 氧化木糖在分枝糖类化合物合成中的应用 1 2 3 1 分枝糖基简介 分枝糖是指在单糖糖环结构的碳上引入分枝碳链的糖类衍生物。众所周知， 分枝糖广泛存在于抗生索类药物和天然产物中。例如，大环内酯类抗生素麦迪霉 素、螺旋霉素和红霉素的结构单元中存在有分枝糖单元( c l a d i n o s e ) 嗍。另外从 一些植物中也发现了分枝糖类，如欧芹、浮萍等植物中分离出的d 印i o 辩和金缕 梅中分离出的h 髓m m e l o s e 阻9 6 l 。1 , a d o n i s i 研究小组曾从细菌( p s e u d o m o n a s c a r y o p h y l l i ) 中分离出一种4 位碳链分枝糖c a r y o p h l l o s e ，发现它是细胞壁的组 成成分即，蚓。d a n i s h e f s k y , s j 和m a r i