（应用化学专业论文）生物活性糖苷的合成研究.pdf

硕士学位论文y 。6 2 1 1 3 摘要 本论文研究了具有生物活性的糖苷的合成：对位取代苯酚氧糖苷、5 一 氟尿嘧啶糖苷、腺嘌呤糖苷、黄酮糖苷。 在糖的选择性脱保护中，以氨基葡萄糖盐酸盐为原料，经乙酸酯保 护和乙酰基转移两步反应合成了2 一乙酰氨基一3 ，4 ，6 一三一0 乙酰基葡萄糖， 该路线是对原有文献的改进和创新。 用三氯乙酰亚胺酸酯法合成了对羟基苯甲酸甲酯葡萄糖苷和对羟基 苯乙酮葡萄糖苷。 用直接苷化法，由b 构型的全乙酰化糖合成了5 一氟尿嘧啶糖苷和腺 嘌呤糖苷。 首次由固一液相转移催化法以溴代四乙酰葡萄糖和7 一羟基黄酮为原 料以四丁基溴化胺为催化剂合成了葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、 鼠李糖的7 一羟基黄酮苷，其中7 一羟基黄酮木糖苷、7 一羟基黄酮阿拉伯糖 苷和7 一羟基黄酮鼠李糖苷是未见文献报道合成过的化合物。 对上述化合物结构进行了质谱、红外、核磁表征。 关键词：糖苷合成5 一氟尿嘧啶腺嘌呤黄酮 硕+ 学位论文 生物活性糖营的合成研究 a b s t r a c t i nt h i st h e s i s ，t h es y n t h e s i so fb i o l o g i c a l g l y c o s i d e ss u c ha sp - s u b s t i t u t e dp h e n y l - 0 一d g l u c o s i d e s ，5 - f u o r o u r a e i lg l y c o s i d e s ，a d e n i n eg l y c o s i d e s a n d 7 - h y d r o x y f l a v o n e g l y c o s i d e sw e r es t u d i e d i nt h es e l e c t i v e d e p r o t e c t i o n o f s u g a r s ，a n o v e lm e t h o df o rt h e s y n t h e s i s o f 2 - a c e t y l a m i n o - 3 ，4 ，6 - t r i o a c e t y l - 2 - d e o x y d g l u c o s e f r o m d g l u c o s a m i n eh y d r o c h l o r i d e v i aa c e t y l - p r o t e c t i o nr e a c t i o na n d a c e t y l t r a n s f o r m a t i o nr e a c t i o nw a s d i s c r i b e d i tw a sa n i m p r o v e m e n t o f t h em e t h o do f r e f e r e n c e t w o c o m p o u n d sw h i c hw e r eo f 4 - m e t h o x y c a r b o x y l ) p h e n y l - b d g l u c o p y r a n o s i d ea n d o 一似一m e t h y l k e t o ) p h e n y l b d - g l u c o p y r a n o s i d e w e r e s y n t h e s i z e dt h r o u g h t r i c h l o r o a c e t i m i d a t e 5 - f u o r o u r a c i lg l y c o s i d e sa n da d e n i n eg l y c o s i d e sw e r ep r e p a r e dv i ab - p e r a c e t y l g l y c o s e as e r i e so f f l a v o n e 一7 一o g l y c o s i d e sb yr e a c t i o no f7 - h y d r o x y f l a v o n ea n d d - d m a n o s e b r o m i d ew e r ef i r s ts y n t h e s i z e du n d e rb u 4 n b ra st h e p h a s e t r a n s f e rc a t a l y s t t h e i rs t r u c t u r e sw e r ei d e n t i f i e db ym s ，1 ra n dn m r k e y w o r d s ：g l y c o s i d e ，s y n t h e s i s ，5 - f u o r o u r a e i l ，a d e n i n e ，f l a v o n e 1 l 硕士学位论文 生物活性糖苷的合成研究 1 前言 1 1 糖的化学简介 糖化学又称碳水化合物化学。碳水化合物是最大的而且分布最广的一类天然产 物，几乎存在于所有生物体中。有的碳水化合物是生物的结构物质；有的碳水化合物 是能源；许多碳水化合物具有专一的生理作用。最近发现我国产的担子菌中含有不少 有抑制癌细胞作用的多糖。由此可见，碳水化合物的研究具有极其重大的理论意义和 实际意义。 糖类旧称碳水化合物，用c 。( h 2 0 ) m 通式来表示。随着研究的深入，发现许多糖 并不符合这一通式，如鼠李糖c 6 h 1 2 0 5 和脱氧核糖c 5 h 1 0 0 4 等，但又有许多非糖物质 符合这一通式，如乙酸c z h 4 0 2 。所以糖的概念应定义为多羟基的醛或酮及其缩聚物 和衍生物。 糖类化合物的分类有不同的方法，按其组成可分为单糖、寡糖、多糖。单糖是最 简单的糖，不能再被水解为更小的糖单位；寡糖是有2 1 0 个分子的单糖缩合而成， 寡糖可水解为单糖；多糖是由多个单糖分子缩合而成。 单糖中最常见的为葡萄糖，下面以d 一葡萄糖为例说明单糖的环状结构。 d 一葡萄糖是一个五羟基己醛，其醛基与它自己分子中的羟基形成了一个半缩 醛，以环状形式存在。葡萄糖的半缩醛是由第五个碳上的羟基和醛基缩合而成的，为 六元环。近来用物理方法( 主要是x 射线衍射法) 证明醛糖的环状结构在大多数情 况下都是呈六元环而存在。 环状结构表示方法常用的有两种：一种是直立环状投影式，如d 一葡萄糖的半缩 醛式： 囝。翰“ 一 h h 一 1 兰=一一州 dc，ele；fc h 、 一 一 一 一 硕士学位论文生物活性糖苷的合成研究 其中，d 一葡萄糖形成了半缩醛式的环状结构后，原来的醛基的第一个碳原子变 成了手性碳原子，所以就有两种构型，若c 1 上的o h 与c 5 上的c 1 - 1 2 0 h 不在环的同 一边，称为a 型，在同边称为1 3 型。a 氇! 和1 3 型是非对映异构体，有时称为“异 头物”。d 一葡萄糖既是链式的，又是环式的。在溶液中它形成了一个环式和链式异 构体的互变平衡体系。 研究证明，在水溶液中d 一葡萄糖还同时存在椅式构象： 躏o hh 豁秘o h 。h a 1 3 单糖的所有聚合物中的一级结构被称为糖苷键。单糖或低聚糖的半缩醛和另一分 子中的羟基、氨基、硫羟基等失水而产生的化合物称为糖苷。所以一个糖苷可以分为 两部分：一部分是糖，另一部分是非糖部分，又称为配糖体。糖可以是各种糖，而非 糖部分可以是一个很简单的或很复杂的非糖分子。 糖苷与单糖的化学性质是不相同的，单糖是半缩醛可以转变为醛，因而显示醛 的性质，糖苷为缩醛，需水解后才能分解为糖和配糖体，所以糖苷比糖稳定，不易被 氧化，不具加合性，也无变旋性。 糖苷是糖在自然界存在的一种重要形式，几乎各类生物都有，但以植物界分布最 为广泛，它主要存在于植物的种子、叶子及皮内。重要的糖菅有能引起溶血的皂角营， 有强心剂作用的毛地黄苷，能引起葡萄糖随尿排出的根皮苷以及具有抗疲劳抗感染等 作用的人参皂苷等，因此糖苷物质在医药工业上占十分突出的位置。现在已通过化学 合成方法合成了大量投入实际生产的糖苷类表面活性剂、药物等。近年来，有许多具 有生物活性的糖苷合成，因此糖苷的研究已越来越引起广大研究者的兴趣。 1 2 糖的生物学意义 1 0 0 多年前德国著名科学家e f i s c h e r 就开始了糖类研究，1 9 2 3 年 m h e i d e l b e r g e r 和t o s w a l d 提出细菌的抗原部分是多糖而不是蛋白质，因而糖类的生 命科学几乎与蛋白质的生命科学同时诞生。但是，糖类研究远远落后于蛋白质和核酸 研究的飞跃发展1 ，2 1 。本世纪六十年代以后，人们逐渐发现糖类物质具有许多方面的 生物活性和功能： ( 1 ) 糖类物质在自然界分布广泛，特别是大量存在于植物体中。如谷类和薯类的淀 粉，木材、稻草、棉花、麻类中的纤维和半纤维素；甘蔗、甜菜中的蔗糖：水果中的 葡萄糖等都是存在于植物中的糖类。 2 硕上学位论文生物活性糖苷的合成研究 ( 2 ) 糖类化合物是一切生物体所需能量的主要来源，如葡萄糖、淀粉、糖原等。糖 类在生物体中的功能主要是为生物提供能量以维持生命活动所必需，如肌肉收缩过程 中消耗的能量；糖类物质还作为碳源，是生物体合成其它化合物如蛋白质、核酸、脂 质等的基本原料。 ( 3 ) 糖能以各种形式参与生命过程，具有信息传递、能量转移及物质输送的功能【3 l 。 糖不仅以多糖或寡糖的游离形式直接参与生命过程，而更主要的是以糖缀合物的形式 ( 即糖链与其它生物分子相联所形成的化合物) 参与许多重要的生命活动。复杂的糖缀 合物如糖蛋白、糖脂和糖磷脂是构成细胞膜的重要组成部分，膜表面上的寡糖对细胞 间的识别以及相互作用起着非常重要的作用，并能作为蛋白质、激素及病原体的受体， 以及控制免疫反应等【4 j 。 总之，现代科学已表明并将进一步证明，一切重要的生命活动过程都有糖的参与 【5 j 。糖链尤如细胞和大分子表面的触须，捕捉细胞之间、细胞与各种分子之间及分子 与分子之间相互作用的各种信息，同时，它们又象是细胞和生物大分子的手脚，联系 着细胞与细胞之间及细胞与外界的能量和物质传递，决定着大分子与细胞及与其它分 子之间的相互作用。可以说，生命现象中一切最本质的表现形式，包括物质输运、能 量转移及分子间的相互作用，都与糖密不可分。因此可以预见，有关糖的研究将成为 未来生命科学的中心研究课题之一。 1 3 糖苷的合成进展 1 3 1k o e n i n o r r 法 经典的k o e n i g s k n o r r 法【哪始于1 9 0 1 年，经过一百年的不断发展，已成为一个常 用的合成糖苷和寡糖的方法，它通常用一个卤代糖作为给体，用一个含羟基的化合物 作为受体，在重金属盐( 通常是银盐和汞盐) 的催化下偶联，形成糖苷。其优点是简 便、成熟，但因其氯代或溴代的异头产物稳定性差，使反应的产率较低，立体选择性 也比较差。为此后人对k o e n i g s k n o r r 法进行了大量的改进，最成功的例子应当是以 异头氟代物作为糖基给体的改良 7 】，由于f 与b r 、c l 相比，其电负性最强，离去活 性最低，所以氟代糖的稳定性最好。由于氟代糖的离去活性较低，具有较强活性的亲 氟体作为催化剂是必需的，催化剂除s n c l 2 a g c l 0 4 外，还有s n c l 2 、d a s t t h f 、 n b s d a s t 以及f h 吡啶n b s 等。由于催化剂的使用己不局限于重金属盐，从而克 服了传统k o e n i g s k n o r r 法的一些缺点。这一类反应虽有较高收率，但其立体选择性 并不理想。 硕士学位论文 生物活性糖苷的合成研究 + r o h 堡些型 ， x = f c i ，b r 1 3 2 三氯乙酰亚胺酸酯法( s c h m i d t 法) s c h m i d t 于1 9 8 0 年发展的三氯乙酰亚胺酸酯法ls 】可能是最近几年来所发现的糖苷 键合成新方法中最有价值的，该法是在碱( k 2 c 0 3 、n a h 等) 的催化下，部分保护的糖 和三氯乙腈加成得到三氯乙酰亚胺酸酯，然后在催化剂的作用下，与亲核试剂反应生 成糖苷、寡糖。用不同强度的碱( 如n a h 或k 2 c 0 3 ) 。可以分别得到不同构型的三氯乙 酰亚胺酸酯( a 或b - ) 。n 和b 一构型的三氯乙酰亚胺酸酯可以在+ 5 下长期保存， 并且上述形成亚胺酸酯的方法可以应用于所有保护的吡喃、呋喃单糖及寡糖的端基活 化反应。三氯乙酰亚胺酸酯法进行糖基化反应时需要l e w i s 酸的催化，通常的催化剂 有b f 3 e t 2 0 、t m s o t f p p t s 及z n b r z 等。本法合成糖苷、寡糖具有收率高、立体 选择性好、反应条件温和、应用范围广等特点。因此它已成为现代寡糖合成中的首选 方法之一。 r ，o 景 r r o 豁。一 0 n h c c l 3 o r 豁冷。甏：” ro h b f 3 e t 2 0 1 3 3 硫苷法 以硫代异头碳的糖作为合成糖苷键时的糖基给体是近年来发展的另一大类常用 方法9 1 。由于糖基硫昔对于许多化学反应条件均很稳定，所以作为糖基给予体的糖基 硫苷被广泛地应用于糖基化反应中，早期使用烷基和芳基硫苷较多，作为催化剂的亲 硫盐主要有h g ( i ) 盐、c u ( i ) 盐、p b ( i ) 盐等，由于重金属盐的使用，该法并未 克服k o e n i g s k n o t t 法的缺陷。近来的改进主要在于杂环硫苷的引入及新的、非重金 属盐催化剂的使用。 矾 鼹皈 警 士1 妒旦眠蹁 一 吖 硕士学位论文 生物活性糖苷的合成研究 r o r o 一忱c ) r 8园璐oor o r 吲r = x = y = c h ；x = n y = c h ；x = y = n 丫。 使用非重金属盐催化剂，增强了硫苷的反应活性，不同程度地改善了反应收率及 立体选择性。并从根本上克服了硫苷法依赖于k o e n i g s k n o r r 法的缺陷，这些催化剂 有m e o t t d l 0 1 ，d m t s t n , 2 1 ， d c p l l 3 ，1 引，t b p a l l 5 】等。h a n e s s i n 等人用杂环芳基硫 代糖苷为糖基供体参加糖苷化反应，他提出远程杂化的概念，即由于杂环上的n 原 子对s 原子具有远程活化的作用，使得2 一吡啶硫基和2 一嘧啶硫基作为离去基团其 活化性大大增强。以杂环硫基为离去基团与带有一级自由羟基或较惰性位阻大的二级 自由羟基的糖偶联都能得到高产率高立体选择性的产物。 l 。3 。4 相转移催化法 相转移催化法是有机合成中非常重要的方法之一。在糖化学中已应用于糖苷和寡 糖的合成中，以其反应条件温和，操作简便，选择性好，收率高等优点曰益受到重视。 x + r ，o h 相转移催化剂 o r 璐矾 相转移催化法合成毗喃酚苷，一般是。一d 一溴代吡喃糖( 乙酰基、苯甲酰基或 苄基保护) 在氯仿( 二氯甲烷) 一氢氧化钠( 钾) 水溶液中加入相转移催化剂，如： 四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、四丁基硫酸氢铵等，与不同的酚反应，可以 高选择性地生成相应的0 一酚苷。例如李雯等人 17 】以溴代四乙酰葡萄糖和对位取代苯 酚为原料，四丁基溴化铵为相转移催化剂，合成了1 8 个对位取代苯酚氧苷类化合物， 收率适中。 近年来相转移催化法也应用于黄酮类糖苷的合成中，c d e m e t z o s 等u 目发现，以四 丁基溴化铵为催化剂，在氯仿一氢氧化钾水溶液中，溴代四乙酰葡萄糖与4 ，7 一二 苄氧基一五羟基黄酮反应，取得了较理想的结果。 相转移催化法合成醇苷的研究较少。w s z e j a t l 9 发现，用三乙基苄氧基氯化铵为 催化剂，在对甲苯磺酰氯存在下，使a 一溴四一0 一乙酰基一d 一吡喃葡萄糖与醇 在二氯甲烷一氢氧化钠水溶液中室温反应，以良好的收率得到对应的毗喃葡萄糖醇 苷。 此外相转移催化法还应用于硫苷、氧苷、糖酯、寡糖的合成中【”l 。该法在糖化学 中文扩 中 c 中八啦 c f p。 硕士学位论文生物活性糖苷的合成研究 合成中是非常有用的，但与有机反应中的其它反应相比，在糖化学中的应用还很不够， 反应条件基本上是液一液相反应，固一液相反应研究的很少，因此有待于进一步深入 研究。 1 3 5 直接苷化法 早在7 0 年代国外就已有文献 2 1 , 2 2 1 报道全保护( 乙酰基或苯甲酰基保护) 的吡哺 糖或呋喃糖与嘧啶或嘌呤反应，用无水四氯化锡或无水四氯化钛做催化剂，生成相应 的n 一苷。s t e p h e n m a r t i nc o u r t e n y 等人2 3 1 于1 9 9 5 年以该路线合成了多种糖的5 一氟 尿嘧啶糖苷，并申请专利。该法反应步骤少、收率高，是合成n 一苷的好方法。 除了以上这些常用的合成糖苷的方法，另外还有皤砾唑啉法【2 4 , 2 5 、4 一戊烯法【2 6 】、 糖基硅烷醚法【27 1 、卤代乙酸酯法、酶促合成法【2 9 1 等。 1 4 实验合成方案 1 4 1 对位取代苯酚氧糖苷的合成方案 对位取代苯酚氧苷类化合物具有多种生物活性，将其糖苷化以期找到高活性化合 物。我们设计采用三氯乙酰亚胺酸酯法，以对羟基苯乙酮和对羟基苯甲酸甲酯为苷元， 葡萄糖经全乙酰化、选择性地脱l 一位乙酰基、三氯乙腈取代、与营元反应成苷等步 骤合成相应的糖苷。 合成路线如下： $ 奈o a c 。h 一$ 絷f o a c 。嚣 一 r b f 3 e t 2 0 豁豢。口r ，一豁净o h 。口一 r = 一c 心，一c 0 0 c h 3 该反应的难点是糖类化合物不容易处理，反应产物一般为糖浆，不容易纯化：在 与三氯乙腈的反应中，如果反应体系中含水则会降低反应产率，所以反应体系需干燥 处理。 1 4 2 5 - 氟尿嘧啶糖苷和腺嘌呤糖苷的合成方案 硕士学位论文生物活性糖苷的合成研究 5 - 氟尿嘧啶作为一种抗代谢类抗癌药在临床上已被应用4 0 多年，它具有抗癌谱 广，疗效显著等特点。但是，它选择性差、有骨髓抑制和胃肠道副反应。为增强药效， 克服它的毒副作用，多年来人们对它进行了大量的化学修饰，用糖修饰即为方法之一 3 0 - 3 3 o 我们选用葡萄糖和氨基葡萄糖对其进行修饰，参照文献【3 4 1 用全乙酰化的b 一构 型的糖在氯化三甲基硅、六甲基二硅铵烷存在下，用无水四氯化锡作催化剂和5 一氟 尿嘧啶反应，通过改变反应物及催化剂的用量，收率高于文献。同样我们也用该方法， 并且参照文献1 2 8 , 3 5 用葡萄糖和阿拉伯糖修饰腺嘌呤。 合成路线如下： 璐, i o a c 毋一娥。 o a c + h o 腺嘌呤在一般的溶剂中都不易溶解，所以溶剂不容易选择，反应进行的可能比较 慢，产率比较低。 1 4 37 - 羟基黄酮糖苷的合成方案 黄酮类化合物具有扩张冠状动脉、抗炎、抗菌、抗肿瘤、降血压、防治气管炎和 保肝等多种生物活性和药理作用。本文以7 一羟基黄酮为苷元，通过相转移催化法， 用葡萄糖、阿拉伯糖等多种糖对其进行修饰合成糖苷，以期改变或增加生物活性。 乙酰基保护的溴代糖在无水碳酸钾存在下，加入相转移催化剂四丁基溴化铵和7 一羟基黄酮反应生成黄酮糖苷，然后产物在甲醇一甲醇钠溶液中脱去乙酰基。 合成路线如下： 螓 怒 硕 擘位论文生物活性糖苷的台成研究 确, o a c ，一旧 璐o a c 。q 归一癖o h 。q 巾 该反应中溴代乙酰糖不稳定，其制备及纯化有一定的困难。实验所用的7 一羟基黄 酮自制，其合成是参照文献3 6 1 以2 ，4 - 二羟基苯乙酮为原料，经0 一丙二酮( 二芳甲酰 甲烷) 酸化闭环而成。 硕士学位论文生物活性糖苷的合成研究 2 实验仪器和试剂 实验原料和试剂 薄层分析硅胶g f 2 5 4 柱层析硅胶 葡萄糖 c p 氨基葡萄糖 c p 半乳糖生化试剂 甘露糖生化试剂 木糖生化试剂 阿拉伯糖生化试剂 鼠李糖生化试剂 对羟基苯乙酮 a r 对羟基苯甲酸甲酯 9 8 5 三氯乙睛 c p 5 氟尿嘧啶药用( 9 9 3 ) 腺嘌呤生化试剂 2 , 4 一二羟基苯乙酮 a r 溴 a r 实验仪器 青岛海洋化工厂 青岛海洋化工厂 上海化学试剂分装厂 江苏九寿堂生物制品有限公司 上海试剂二厂 上海试剂二厂 上海试剂二厂 上海试剂二厂 中国医药( 集团) 上海化学试剂公司 s i g m a 自制 f 1 u k a 南通制药总厂 中国医药( 集团) 上海化学试剂公司 s i g m a 东阳化工厂 b u c h ib 一5 4 0 型熔点测定仪 b r u k e rw m 5 0 0 型核磁共振仪 t o f 型高分辨质谱( a p p l i e db i o s y s t e m m a r i n e r 飞行时间质谱) z f q 8 5 a 旋转蒸发器 瑞士c a m a g 紫外灯 d z q 1 5 0 型数显自控可调真空干燥箱 w s 7 0 一l 型红外线快速干燥箱 硕1 。学位论文生物活性糖昔的合成研究 3 糖的全保护 在糖的化学中，由于糖上羟基较多且活泼，所以在合成有关糖的衍生物时，常常 将糖分子中的羟基保护起来，待反应完成后再将保护基脱掉，从而提高合成效率，所 以羟基的保护和脱保护在糖化学中是非常重要的。 对糖分子中的羟基进行保护有多种方法，如形成酯类( 乙酸酯、苯甲酸酯) 、形 成醚类( 苄醚、三苯甲基醚、三烷基硅醚) 、形成缩醛( 常用甲醇、苄醇和糖的半缩 醛基反应) 。乙酰基是糖化学常用的保护基，乙酰基保护羟基后形成乙酸酯，在酸性 或中性条件下进行反应时被保护基不受影响。乙酸酯保护时常用乙酸酐吡啶和糖羟 基反应。 3 1 合成路线 用吡啶作催化剂，糖在乙酸酐和吡啶的混和液中，在低温条件下，产物为a 一构 型；用醋酸钠作催化剂，糖在乙酸酐溶液中，在加热条件下，产物为b 一构型。 避洲詈临零溉 蠲詈；j 媚磺o o a c r 1 = 一o h ，一n h 2h c i r 2 ：一o a c 一n h a c 图3 - 1 糖的全乙酰化合成路线 3 2 实验方法 3 ，2 11 ，2 3 ，4 ，6 五一o 一乙酰基一一d 一葡萄糖的制备 向反应瓶中加入葡萄糖9 0 9 ( 5 0 r e t 0 0 1 ) ，吡啶7 5 m 1 ，乙酸酐6 0 m l ，冰浴搅拌6 h ， 将反应液减压浓缩，残余物用5 0 7 , 醇重结晶，得无色针状结晶，真空干燥，得1 7 7 8 9 ， 收率9 1 2 ，m p 1 1 2 - 1 1 4 。c ( 文献值1 3 7 j l l 2 1 1 3 c ) 。 3 2 22 - 乙酰氨基一1 ，3 ，4 ，6 一四一o 一乙酰基一a d 一葡萄糖的制备 方法一：将2 1 6 9 ( 1 0 r e t 0 0 1 ) 的氨基葡萄糖盐酸盐，加入到3 0 m l 的毗啶中，搅 拌，冰浴条件下) j h a 3 0 m 1 的乙酸酐，加温到9 5 1 0 0 c ，保温搅拌反应7 小时，溶液 先转为浅红色后转为棕红色，反应完全后停止加热，冷却，将产物倒入1 0 0 m l 的冰水 硕士学位论文 生物活性糖苷的合成研究 中，搅拌，用2 0 0 m l 氯仿分三次萃取，氯仿层用2 0 0 m l 的水洗涤，再用2 0 0 m l2 m o l l 的盐酸溶液洗涤，水层为金黄色而有机相颜色变淡，用2 0 0 m l 的饱和碳酸氢钠水溶液 分三次洗涤，再用2 0 0 m l 的水洗涤至中性，用无水硫酸镁干燥、过滤，减压浓缩除去 溶剂，用乙醇重结晶得针状结晶，真空干燥，得2 4 0 9 ，收率6 1 7 ，m p 1 3 7 - 1 3 8 ( 文献值【3 3 1 1 3 9 1 4 0 c ) 。 方法二：在1 0 0 m l 的锥形瓶中加入氨基葡萄糖盐酸盐2 1 6 9 ( 1 0 m m o ) 、吡啶3 0 m l ， 搅拌，冰浴下加入乙酸酐1 2 m l ，冰浴搅拌4 8 h ，溶液为浅红色。将反应物减压浓缩除 去溶剂，残余物用乙醇重结晶得无色针状结晶，真空干燥，得3 1 3 克，收率8 0 2 ， m p 1 3 7 1 3 8 。 e s i t o f m s ( m z ) ： 3 3 0 ( m a c o h + h ) ，4 1 2 ( m + n a ) ，8 0 1 ( 2 m + n a ) 。 h n m r ( 3 0 0 h z ，d m s o - d 6 ) 6 ：8 0 4 ( d ，1 h ，j = 8 8 5 h z ，n h l ，5 9 3 ( d ，1 h ，j = 3 4 5 h z ， h n 一1 ) ，5 1 8 ( t ，l h ，h - 4 ) ，4 9 9 ( t ，1 h ，h 一3 ) ，4 2 9 4 0 9 ( m ，3 h ，h - 5 、6 ) ，4 0 0 ( d ， 1 h ，h 一2 ) ，2 1 8 、2 0 2 、1 9 9 、1 9 5 、1 8 0 ( s ，1 5 h ，5 c h 3 ) 。 3 2 3l ，2 ，3 ，4 ，6 - 五一o 一乙酰基一b d 一葡萄糖的制备 向反应瓶中加入葡萄糖5 9 ( 2 8 r n n _ l o ) 、无承醋酸钠4 9 ( 7 3 唧0 1 ) 、乙酸酐2 5 m ， 加热回流，反应2 h ，得棕黄色溶液，倒入盛有1 5 0 m l 冰水的烧杯中，搅拌，有白色 固体析出，过滤，固体用5 0 乙醇重结晶，得白色固体，真空干燥得8 5g ，收率 7 8 7 ，m p 1 3 0 1 3 1 ( 文献值 3 9 1 1 3 0 1 3 1 ) 。 3 3 4 2 一乙酰氨基一1 ，3 ，4 ，6 - 四一0 一乙酰基一b d 一葡萄糖的制备 方法一：向反应瓶中加入氨基葡萄糖盐酸盐3 0 9 ( 1 4 m m 0 1 ) ，无水醋酸钠2 0 9 ( 3 6 m m 0 1 ) ，乙酸酐2 5 m l ，1 0 0 搅拌反应3 h ，将反应液倒入1 0 0 m l 冰水中，用2 0 0 m l 氯仿分3 次萃取，用饱和碳酸氢钠溶液洗涤氯仿层、水洗至中性，用水硫酸镁干燥， 过滤，减压浓缩除去溶剂，残余物用乙醚重结晶，得白色粒状固体，真空干燥，得 1 8 8 9 ，收率3 4 7 ，m p 1 8 6 1 8 9 c ( 文献值【4 0 】1 9 0 1 9 2 ) 。 方法二：将3 5 9 ( 2 6 m m o i ) 的无水氯化锌溶解到2 5 m l 的乙酸酐中，搅拌，将3 9 的氨基葡萄糖盐酸盐加入到溶液中，搅拌，加热到7 0 8 0 ，反应1 0 分钟，溶液变 为棕褐色，停止加热，将反应液倒入1 0 0 m l 冰水中，用2 0 0 m l 氯仿分三次萃取，用饱 和碳酸氢钠溶液洗涤氯仿层、水洗至中性，用无水硫酸镁干燥，过滤，减压浓缩除去 溶剂，残余物用乙醚重结晶，得白色粒状固体，真空干燥，得1 7 0 9 ，收率3 1 4 ， m p 1 8 6 1 8 9 。 3 3 结果与讨论 3 3 1 氨基对反应的影响 顸士学位论文生物括性糖苷的合成研究 在化学反应中，氨基葡萄糖与葡萄糖相比表现为极性较大、较难反应，这是由于 2 一位氨基的影响。 例如，a d 一五乙酰氨基葡萄糖的制备过程中，葡萄糖很快就能溶于毗啶和乙酸 酐的混合液中，反应在室温下6 h 就能完成；而氨基葡萄糖盐酸盐很难溶于吡啶和乙 酸酐的混合液中，需冰浴反应4 8 h ，若温度升高，则反应液颜色变深，副产物增多， 产率降低。 氨基葡萄糖的性质在制备b i ) - 五乙酰氨基葡萄糖时表现尤为明显，该反应的产 率比b d - 五乙酰葡萄糖的产率低很多。 由于氨基葡萄糖和葡萄糖极性相差较大，所以产物处理方法也不相同。将制备五 乙酰葡萄糖的反应液倒入冰水中搅拌有固体析出，将固体滤出，再用5 0 乙醇重结晶 即可：而将制备五乙酰氨基葡萄糖的反应液倒入冰水中没有固体析出只有一层油状 物，所以五乙酰氨基葡萄糖的制备需要用氯仿萃取，由于五乙酰氨基葡萄糖在水中有 一定的溶解度，所以产率较低，对于a d - 五乙酰氨基葡萄糖的制备，我们采用直接 蒸千法处理，即将反应液直接减压浓缩，残余物为深红色糖浆，再加入适量的乙醇重 结晶，即可析出针状晶体，产率较高：而1 3 一d - 五乙酰氨基葡萄糖制备中除有b 一五乙 酰氨基葡萄糖外还有大量的n 一五乙酰氨基葡萄糖的生成，由于这两种构型的极性相 差不大，很难分开，所以无论是用醋酸钠催化还是用氯化锌催化产率都较低。 3 3 2 制备2 一乙酰氨基一1 。3 4 ，6 - 四一。一乙酰基一一d - 葡萄糖的工艺条件优化 ( 1 ) 反应温度对收率的影响 分别称取三份d 一氨基葡萄糖盐酸盐2 1 6 9 ( 1 0 m m o ) ，固定吡啶、乙酸酐的用量与 反应时间进行反应，考察不同温度条件对产率的影响，实验方法同3 2 2 方法一，结 果见，表3 1 。 表3 1 反应温度对五乙酰氨基葡萄糖收率的影响 由表可见，当反应体系的温度升高时，收率有明显的降低，高温反应时反应液的 颜色很快变为深红色，室温反应一段时间后反应液颜色也变为深红色，而0 。c 反应时 反应液一直僳持较浅的颜色，试验表明高温反应时副产物多、收率低，所以o 。c 为该 反应的适宜温度。 ( 2 ) 不同的产物处理方法对收率的影响 分别称取两份d 一氨基葡萄糖盐酸盐1 0 8 9 ( 5 m m 0 1 ) ，固定吡啶与乙酸酐的用量， 硕士学位论文生物活性糖苷的合成研究 o 4 c 反应4 8 h 。考察不同的产物处理方法对产率的影响，结果见表3 2 。 表3 2 不同的产物处理方法对收率的影响 由表可见，直接蒸干法比萃取法收率商，产物2 一乙酰氨基一l ，3 ，4 ，6 - 0 一四乙酰基 n - d 一葡萄糖在水中有一定的溶解度，所以萃取法损失较多；将反应液直接蒸干，残 余物用适量的乙醇重结晶，损失少、收率高。 ( 3 ) 乙酸酐用量对收率的影响 分别称取三份d 一氨基葡萄糖盐酸盐2 1 6 9 ( 1 0 m m 0 1 ) ，固定吡啶用量、反应温度、 反应时间和处理方法，考察不同乙酐用量对加成反应的影响，结果见表3 3 。 表3 - 3 乙酐用量对五乙酰氨基葡萄糖产率的影响 由表可见，当d 氨基葡萄糖盐酸盐为2 1 6 9 ( 1 0 m m 0 1 ) 时，乙酸酐用量1 2 5 m l 时收率最高。 ( 4 ) 结论 综上所述，d 一氨基葡萄糖盐酸盐2 1 6 9 ( 1 0 m m 0 1 ) 与乙酸酐1 2 5 m l 在毗啶所构成的 碱性反应体系中o 反应4 8 h ，反应液直接蒸干，残余物用适量的乙醇重结晶为最佳 方案。重结晶时用无水乙醇重结晶，晶型最好，但是析晶较慢；用乙酸乙酯或乙醚重 结晶，析晶快，但是晶型较小。 4 全乙酰糖的选择性脱保护( 脱卜位乙酰基) 将全乙酰化的糖选择性地脱去卜位乙酰基1 4 t - 4 3 】，即具有卜位游离羟基的糖是三 氯乙酰亚胺酸酯法合成糖苷和寡糖的重要中间体，因此对它的合成研究具有重要意义 和实用价值。 4 1 肼解法脱乙酰基 4 1 1 合成路线 硕士学位论文生物活性糖苷的台成研究 0 a c 单水台肼 乙腈 r = o a c n h a c 图4 1 全乙酰糖选择性脱卜位乙酰基的合成路线 4 1 2 实验方法 4 1 2 12 ，3 。4 ，6 - 四一o 一乙酰基一。一d 一葡萄糖的制各 向反应瓶中加入b - d 一五乙酰葡萄糖5 0 9 ( 1 3 r 【u n 0 1 ) ，乙腈6 5 m l ，冰浴条件下 分批加入8 5 单水合肼0 9 m l ( 1 8 m m 0 1 ) ，冰浴搅拌反应，t l c 检测至无原料剩余( 2 4 h ) ， 反应液用稀盐酸中和至中性，结束反应。将反应液减压浓缩除去溶剂，残余物用1 5 0 m l 氯仿溶解，用5 氯化钠水溶液( 1 0 0 m l x 3 ) 洗涤，水洗，氯仿层用无水硫酸镁干燥， 过滤，减压浓缩除去溶剂得无色糖浆3 7 9 ，收率8 2 9 。 4 1 2 2 2 乙酰氨基一3 ，4 ，6 一三一0 一乙酰基一q d 一葡萄糖的制备 方法一：将氢氧化钾0 0 9 9 ( 1 6 m r a 0 1 ) 溶于3 m l 四氢呋喃中，向此溶液中加入 9 5 异丙醇溶液，将1 ，2 ，3 ，4 ，6 - 五一o 一乙酰基一q d 一葡萄糖0 0 4 9 ( o 1 8 m m 0 1 ) 加入 此混和液中，室温搅拌反应，溶液颜色由浅变深，最后变为深黄色，m s 检测无目标 化合物生成。 方法二：在1 5 0 m l 的锥形瓶中加入五乙酰氨基葡萄糖3 8 9 克( 1 0 m m 0 1 ) 、乙腈 5 0 m l ，冰浴条件下分批加入8 5 的水合肼0 ，7 m t ( 1 4 m m 0 1 ) ，冰浴搅拌2 4 小时后，用 0 5 m o l 1 的盐酸中和至中性，减压浓缩，将浓缩液用硅胶柱( 硅胶1 0 0 2 0 0 目) 层 析分离，洗脱液甲醇：氯仿= 1 ：2 0 ( v ：v ) ，用无水硫酸镁干燥，减压浓缩得白色固 体1 3 9 克( 4 0 ) 。用无水乙醚重结晶得无色晶体，m p 6 4 6 7 。c 。( 文献值m 1 6 5 7 5 ) 。 4 1 3 结果与讨论 2 一乙酰氨基一3 ，4 ，6 一三一0 一乙酰基一q - d 一葡萄糖的制备方法一是按照文献【4 5 】所述 方法用k o h 选择性脱卜位乙酰基，经改变条件反复实验反应均不能发生，所以k o h 不能用于脱卜位乙酰基。 该反应需在低温( o 5 ) 下进行，实验表明当温度较高时，既使在室温下，反 应副产物增多、收率降低。 单水合肼的用量不能过多，否则糖的乙酰基可能全部被脱去，生成极性较大的化 合物，反应液中会有固体产生，影响收率：实验表明单水合肼分批加入比一次加入效 果好，收率高。 1 4 硕士学位论文生物活性糖苷的台成研究 反应产物是无色糖浆状液体，较难处理，不容易结晶。由于反应产物在乙醚中溶 解度较小，所以需用大量的乙醚溶解，在冰箱中冷冻放置较长时间才有结晶析出。 4 2 乙酰基转移法合成2 一乙酰氨基一3 ，4 ，6 - 三一。一乙酰基一d 一葡萄糖 4 2 1 合成路线 氨基葡萄糖盐酸盐和乙酸酐的反应为亲电取代反应，乙酸酐中的乙酰基进攻糖分 予1 、3 、4 、6 位羟基中的氧原子，二者结合成酯。浓硫酸的作用是脱去反应生成的 水，使反应平衡不断向酯的方向移动；同时由于浓硫酸的强酸性使糖分子中的氨基不 能与乙酸酐反应，而是和硫酸结合成盐。 在第二步反应中，2 一乙酰氨基3 ，4 ，6 - 三一o 一乙酰基一d 一葡萄糖硫酸盐分子中的氨 基是强推电子基，在碱的作用下，氨基中氮原子上的孤电子对强烈吸引l 位的乙酰基， 生成五元环状中间体，该中间体不稳定迅速生成目标化合物2 一乙酰氨基一3 ，4 ，6 - 三 一o 一乙酰基一a d 一葡萄糖。 蜗嚣徽, t o a c 景蛹, o a c 。 图4 22 一乙酰氨基3 ，4 ，6 一三一o 一乙酰基一n d 一葡萄糖的合成路线 4 2 2 实验方法 4 2 2 1 2 一乙酰氨基一l ，3 ，4 ，6 - 四一o 一乙酰基一d 一葡萄糖硫酸盐的制备 在5 0 m i 锥形瓶中加入氨基葡萄糖盐酸盐2 1 6 克( 1 0 m m 0 1 ) 、乙酐1 2 m l ，冰浴搅 拌，缓慢加入l m l 浓硫酸，常温搅拌1 8 小时，冰浴下缓慢加入乙醇2 0 m l ，有大量白 色固体析出，抽滤，用乙酸乙酯洗涤，真空干燥，得2 7 6 克，收率6 1 9 。 e s i t o f m s ( m z ) ：1 6 8 ( m - 3xa c o h + h ) ，2 2 8 ( m 一2 a c o h + h ) ，3 4 8 ( m + i ) ， 6 9 5 ( 2 m + h ) 。 1 h - n m r ( 3 0 0 h z ，d m s o d 6 ) 6 ：8 4 5 ( s ，1 h ，- n h 3 + ) ，6 1 7 ( d ，1 h ，j = 3 5 h z ，h 。 一1 ) ，5 2 5 ( t ，1 h ，h 一4 ) ，5 o o ( t ，1 h ，h 一3 ) ，4 2 2 3 8 9 ( m ，4 h ，h 一5 ，6 ，2 ) ，2 1 9 ，2 0 4 ， 2 0 0 ，1 9 9 ( s ，1 2 h ，4 x c h 3 ) 。 4 2 2 22 一乙酰氨基一3 ，4 ，6 三一0 - 7 , 酰基一一d 一葡萄糖的制备 向反应瓶中加入2 一乙酰氨基一3 ，4 ，6 一三一。一乙酰基一d 一葡萄糖硫酸盐4 4 9 ( 1 0 m m 0 1 ) 、乙酸乙酯8 0 m l 、搅拌5 分钟后加入八水合氢氧化钡1 6 克( 5 m m o i ) 、醋 酸钠1 6 克( 2 5 n 1 i i l 0 1 ) ，室温( t = 1 5 。c ) 搅拌，反应物在溶液中不溶，1 小时后升温 硕十学位论文生物活性糖苷的合成研究 ( t = 3 04 c 搅拌，上层液逐渐变澄清，2 小时后结束反应。过滤，滤液用无水硫酸镁 干燥，减压浓缩除去溶剂，得白色固体3 0 克，收率8 6 2 。m p 6 4 6 7 。c ( 文献 值【4 4 1 6 5 7 5 c ) 。 e s i t o f m s ( m z ) ：3 4 8 ( m + h ) ，3 7 0 ( m + n a ) ，6 9 5 ( 2 m + h ) ，7 1 7 ( 2 m + n a ) 。 经高分辨质谱检测，相对分子质量为：计算值3 4 8 1 2 8 9 ，实测值3 4 8 1 2 6 4 ( m + h ) ， 分子式为c t 4 h 2 2 n 0 9 。 1 h - n m r ( 5 0 0 h z ，c d c l 3 ) 6 ：5 9 4 f d ，1 h ，j = 9 2 9 ，n h ) ，5 2 8 ( t ，1 h ，h - 3 ) ，5 2 6 ( m ，1 h ，h 1 ) ，5 1 1 ( t ，i h ，h 4 ) ，4 2 8 ( m ，i h ，h 一2 ) ，4 2 0 ( m ，2 h ，h 一6 ) ， 4 1 3 ( m ，1 h ，h 一5 ) ，2 1 9 ，20 4 ，2 0 0 ，1 9 9f s ，1 2 h ，4 c h 3 ) 。 4 2 3 结果与讨论 4 2 3 1 2 一乙酰氨基一3 ，4 ，6 一三一。一乙酰基一d 一葡萄藉硫酸盐的工艺条件优化 ( 1 ) 乙酸酐用量对收率的影响 分别称取四份d 一氨基葡萄糖盐酸盐2 1 6 9 ( 1 0 m m 0 1 ) ，固定反应时间、反应温度， 考察乙酸酐用量对加成反应的影响，实验方法同4 2 2 1 ，实验数据见表4 1 。 表4 1 乙酸酐用量对收率的影响 由表可见，当乙酸酐用量升高时收率逐渐升高，但当乙酸酐用量达到1 2 m l 后再 增加乙酸酐的用量对收率无明显影响。所以对d 一氨基葡萄糖盐酸盐2 ，1 6 9 ( 1 0 m m 0 1 ) 乙酸酐用量1 2 m l 为宜。 ( 2 ) 反应时间对收率的影响 分别称取四份d 一氨基葡萄糖盐酸盐2 1 6 9 ( 1 0 m m 0 1 ) ，固定乙酐用量、反应温度，考 察反应时闻对加成反应的影响，实验数据见表4 2 。 表4 2 反应时间对四乙酰氨基葡萄糖产率的影响 四乙酰化反应在乙酸酐一浓硫酸组成的酸性反应条件下进行，该反应受反应时间 硕士学位论文 生物活性糖苷的合成研究 影响较大，产物的量在1 2 1 8 h 之间有突跃，而反应1 8 h 、2 4 h 、4 8 h ，产物量相差不 大。实验表明反应时间以1 8 h 为宜。 4 2 3 2 乙酰基转移反应的工艺条件优化 由氨基葡萄糖盐酸盐经四乙酰氨基葡萄糖硫酸盐制得四乙酰氨基葡萄糖是未见 文献报道的反应路线，该路线反应条件温和、产物易处理。尤其是四乙酰氨基葡萄糖 硫酸盐转化为乙酰氨基葡萄糖的反应是在原有文献基础上改进的反应。 ( 1 ) 溶剂的选择 文献【4 3 j 用水做溶剂，而反应产物在水中有一定的溶解度。因此在萃取过程中造成 一定的损失，产率只有4 5 ；而本文用乙酸乙酯做溶剂避免了萃取过程中的损失，产 率高达8 4 8 。 ( 2 ) 温度的影响 选择不同的温度( 2 0 、2 5 、3 0 、3 5 、4 0 ) 做对比实验，产率见表4 - 3 ， 经高效薄层板层析显色对照，温度为2 0 、2 5 c 、3 0 c 的反应得到的产品纯度较高， 其中3 0 。c 的反应较完全，产率较高，而2 0 和2 5 。c 的反应不完全，产率较低；温度 为3 5 c 、4 0 c 的反应得到的副产物较多，4 0 。c 反应的产物中，不仅有四乙酰化物， 还存在三乙酰化物、= 乙酰化物等极性较大的化合物。不同温度的反应产率可见表 4 3 ，所以3 0 c 为最佳反应温度。 表4 - 3 温度对产率的影响 ( 3 ) 无水醋酸钠用量的影响 改变无水醋酸钠的量做对比实验，产率见表4 4 表4 4 无水醋酸钠用量对产率的影响 硕士学位论文生物活性糖苷的仑成研究 无水醋酸钠为合成2 一乙酰氨基一3 ，4 ，6 一三一。一