1-2α-连接的鼠李糖(D,L)寡糖及肺炎菌株O-多糖抗原的 四糖重复单元的制备 本发明属于有生物活性的寡糖的制备技术领域,特别是涉及能用于合成1→2α-连接的鼠李糖寡糖的制备,以及由鼠李糖双糖制备肺炎菌株的O-多糖抗原的四糖重复单元的方法。
1→2α-连接的鼠李糖(D,L)寡糖存在于很多天然产物中,特别是一些细菌多糖中,如肺炎菌株(Klebsiella pneumoniae strain)的O-多糖抗原即由L-鼠李糖四糖的重复单元组成,其非还原端为1→3α-连接,而另外的键都是1→2α-连接(见M.Ansaruzzaman et al.Eur..JBiochem.237,1996,786-791),此四糖重复单元可能就是该多糖抗原的活性决定部位,合成这个四糖重复单元以及一些1→2α-连接的鼠李糖寡糖,可用于结构-活性的研究,也能用于新药地筛选。
过去合成1→2连接的鼠李糖寡糖,都是用苄基或硅烷基等复杂的保护基,步骤繁多,本发明的目的在于提供一种简单易行且可批量操作的方法,由苯甲酰化单糖的原酸酯自身缩合直接制备1→2α-连接的鼠李糖双糖,进而由这些双糖制备出1→2α-连接的鼠李糖三糖、四糖及更大的寡糖。同时合成肺炎菌株的O-多糖抗原的四糖重复单元。
本发明的目的是这样实现的:以苯甲酰化的鼠李糖的烷基原酸酯为原料,在路易斯酸催化下进行缩合,得到1→2α-连接的、2位为乙酰基的苯甲酰化鼠李糖双糖,选择性脱除乙酰基,即得到双糖受体,而脱除1位烷基并进行活化,即得到双糖供体,由这些供体与受体可合成新的寡糖。
本发明的合成方法在于:乙酰化的鼠李糖溴代物1,经原酸酯化并脱除乙酰基后得到2,再苯甲酰化得到3,在路易斯酸的催化下使3缩合,直接得到1→2α-连接的双糖4;将4的1位烷基脱除,再活化得到双糖供体5,而将4的乙酰基脱除即得到双糖受体6;使双糖供体5与双糖受体6缩合,即得到1→2α-连接的鼠李糖四糖7;使单糖供体1与双糖受体6缩合,即得到1→2α-连接的鼠李糖三糖8;
Bz=Ph(CO)- R=烷基 Ac=乙酰基双糖受体6与1→3α-连接的鼠李糖双糖供体9偶联,得到四糖10,再脱除保护基,即得到肺炎菌株的O-多糖抗原的重复单元四糖11:
Bz=Ph(CO)- R=烷基 Ac=乙酰基 R’=烷基或H所述的烷基为甲基、乙基、丙基、辛基、月桂基等;下面结合实施例对本发明进行详细的说明。
(1)苯甲酰化的鼠李糖的烯丙基原酸酯3(式3中R=烯丙基)的合成
将三乙酰基溴代鼠李糖738毫克(2毫克分子)溶于二氯甲烷中,加入2,4-二甲基吡啶0.23毫升(2毫克分子),烯丙醇10毫升(14毫克分子),搅拌下室温反应3小时,减压下蒸干溶剂,加入甲醇40毫升,再加入甲醇钠,至pH=8,搅拌2小时后蒸干得到粉末状2,然后加入吡啶25毫升,苯甲酰氯2.6毫升,搅拌下室温反应3小时,按常规方法处理反应液,用硅胶柱层析法精致产品,得到苯甲酰化的鼠李糖烯丙基原酸酯791毫克,产率80%。
(2)苯甲酰化的鼠李糖的甲基原酸酯3a(式3中R=甲基)的合成
将三乙酰基溴代鼠李糖738毫克(2毫克分子)溶于二氯甲烷中,加入2,4-二甲基吡啶0.23毫升(2毫克分子),甲醇6毫升(14毫克分子),搅拌下室温反应3小时,减压下蒸干溶剂,加入甲醇40毫升,再加入甲醇钠,至pH=8,搅拌2小时后蒸干得到粉末状2,然后加入吡啶25毫升,苯甲酰氯2.6毫升,搅拌下室温反应3小时,按常规方法处理反应液,用硅胶柱层析法精致产品,得到苯甲酰化的鼠李糖甲基原酸酯3a 754毫克,产率79%
(3)苯甲酰化的鼠李糖的正辛基原酸酯3b(式3中R=辛基)的合成
将三乙酰基溴代鼠李糖738毫克(2毫克分子)溶于二氯甲烷中,加入2,4-二甲基吡啶0.23毫升(2毫克分子),正辛醇22毫升(14毫克分子),搅拌下室温反应3小时,用硅胶柱层析法分离掉未反应的正辛醇,将含原酸酯的组分在减压下蒸干溶剂,加入甲醇40毫升,再加入甲醇钠,至pH=8,搅拌2小时后蒸干得到粉末状2,然后加入吡啶25毫升,苯甲酰氯2.6毫升,搅拌下室温反应3小时,按常规方法处理反应液,用硅胶柱层析法精致产品,得到苯甲酰化的鼠李糖辛基原酸酯3b796毫克,产率74%
(4)双糖4(Allyl 2-O-acetyl-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
将3 9.39克(18.2毫克分子)溶于30毫升二氯甲烷中,加入TMSOTF(三甲基硅三氟甲磺酸盐)80微升,在室温、搅拌下进行反应,用TLC监测。反应完成后,用常规方法处理反应液,产物用硅胶柱层析法精制,得到2位为乙酰基的苯甲酰化双糖的烯丙基苷45.15g,产率70%,熔点144-148℃;[α]D+34.6°(c1.1,CHCl3);
(5)双糖4a(Methyl 2-O-acetyl-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
将3a 8.2克(17毫克分子)溶于30毫升二氯甲烷中,加入TMSOTF(三甲基硅三氟甲磺酸盐)80微升,在室温、搅拌下进行反应,用TLC监测。反应完成后,用常规方法处理反应液,产物用硅胶柱层析法精制,得到2位为乙酰基的苯甲酰化双糖的甲基苷4a 4.64g,产率70%,熔点142-144℃;[α]D+31.5°(c1.1,CHCl3);
(6)双糖4b(Octyl 2-O-acetyl-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
将3b 6.1克(14毫克分子)溶于30毫升二氯甲烷中,加入TMSOTF(三甲基硅三氟甲磺酸盐)60微升,在室温、搅拌下进行反应,用TLC监测。反应完成后,用常规方法处理反应液,产物用硅胶柱层析法精制,得到2位为乙酰基的苯甲酰化双糖的辛基苷4b 3.04g,产率67%,[α]D+21.5°(c2.1,CHCl3);
(7)双糖供体5(2-O-Acetyl-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl trichloroacetimidate)的合成
将双糖4708毫克(1毫克分子)溶于含乙酸钠(292毫克)的乙酸(10毫升),加入氯化钯293毫克,搅拌、室温下反应,用TLC监测,反应完成后,过滤,将滤液和洗涤液合并,减压下蒸干。将残余物溶于15毫升干燥二氯甲烷中,加入三氯乙睛0.2毫升(2毫克分子),DBU27微升,在室温、搅拌下进行反应,用TLC监测。反应完成后,用常规方法处理反应液,产物用硅胶柱层析法精制,得到双糖供体5 720毫克,两步产率90%。熔点133-135℃;[α]D+16.2°(c1.2,CHCl3);
(8)双糖受体6(Allyl 3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
将双糖4 708毫克(1毫克分子)溶于25毫升甲醇中,加入乙酰氯(0.50毫升),室温、搅拌下反应4小时,再补加乙酰氯(0.25毫升)。用TLC监测,反应完成后,按常规方法处理反应液,得到双糖受体6 640毫克。产率95%。熔点138-141℃;[α]D+27.5°(c1.1,CHCl3);
(9)双糖受体6a(Methyl 3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
将双糖4a 680毫克(1毫克分子)溶于25毫升甲醇中,加入乙酰氯(0.50毫升),室温、搅拌下反应4小时,再补加乙酰氯(0.25毫升)。用TLC监测,反应完成后,按常规方法处理反应液,得到双糖受体6a 610毫克。产率94%。熔点136-139℃;[α]D+29.5°(c1.4,CHCl3);
(10)双糖受体6b(Octyl 3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
将双糖4b 778毫克(1毫克分子)溶于25毫升甲醇中,加入乙酰氯(0.50毫升),室温、搅拌下反应4小时,再补加乙酰氯(0.25毫升)。用TLC监测,反应完成后,按常规方法处理反应液,得到双糖受体6b 671毫克。产率92%。无定型固体;[α]D+22.5°(c2.1,CHCl3);
(11)四糖7(Allyl 2-O-acetyl-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
按发表的标准反应方法(Adv.Carbohydr.Chem.Biochem 50,1994,21-124),使双糖供体5 811毫克(1毫克分子)与双糖受体6 666毫克(1毫克分子)反应,得到四糖7 1170毫克,产率88%:熔点144-147℃;[α]D+25.5°(c1.1,CHCl3);
(12)四糖7a(Methyl 2-O-acetyl-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-o-L-rhamnopyranoside)的合成
按发表的标准反应方法(Adv.Carbohydr Chem.Biochem.50,1994,21-124),使双糖供体5 811毫克(1毫克分子)与双糖受体6a 638毫克(1毫克分子)反应,得到四糖7a 1112毫克,产率84%:熔点142-144℃;[α]D+27.5°(c1.1,CHCl3);
(13)四糖7b(Octyl 2-O-acetyl-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
按发表的标准反应方法(Adv.Carbohydr.Chem.Biochem.50,1994,21-124),使双糖供体5 811毫克(1毫克分子)与双糖受体6b 736毫克(1毫克分子)反应,得到四糖7b 1202毫克,产率83%:无定型粉末;[α]D+20.1°(c 2.1,CHCl3);
(14)三糖8(Allyl 2-O-acetyl-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
三糖供体1 411毫克(1毫克分子)与双糖受体6 666毫克(1毫克分子)溶于10毫升二氯甲烷中,加入三氟甲磺酸银1毫克分子,反应在室温、搅拌下进行2小时后完成,用常规方法处理反应液,用硅胶柱层析法精制后得到三糖8 701毫克,产率71%,熔点132-135℃;[α]D+27.5°(c1.2,CHCl3);
(15)双糖供体9(2,3,4-tri-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-2,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl trichloroacetimidate)的合成
首先按文献(杜宇国 孔繁祚.J.Carbohydr.Chem.,18,1999,655-664.)发表的方法,以鼠李糖烯丙基苷204毫克(1毫克分子)为原料,与糖基供体1411毫克(1毫克分子)溶于10毫升二氯甲烷中,再加入2,4-1utidine及三氟甲磺酸银各1毫克分子,得到在3位连接的双糖的原酸酯,接着苯甲酰化,并在TMSOTf催化下转位,得到1→3连接的鼠李糖双糖(Allyl2,3,4-tri-O-acetyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-2,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)612毫克,产率70%,按文献(王为 孔繁祚 Carbohydr.Res.,315,1999,117-126)的方法用乙酰氯/甲醇为反应试剂的方法,选择性脱除乙酰基,然后用苯甲酰氯/吡啶的标准方法进行苯甲酰化,得到鼠李糖双糖(Allyl2,3,4-tri-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-2,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)750毫克,产率71%,由1048毫克(1毫克分子)的此双糖,按由双糖4制备双糖供体5的方法,得到双糖供体9 902毫克,产率82%。
(16)肺炎菌株的O-多糖抗原的四糖重复单元的烯丙基苷(带保护基)10(Allyl 2-O-acetyl-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
按发表的标准反应方法(Adv.Carbohydr Chem.Biochem 50,1994,21-124),使双糖供体9 1150毫克(1毫克分子)与双糖受体6 666毫克(1毫克分子)反应,得到四糖重复单元的烯丙基苷10 1302毫克,产率81%:无定型粉末;[α]D+26.1°(c2.5,CHCl3);
(17)肺炎菌株的O-多糖抗原的四糖重复单元的正辛基苷(带保护基)10b(Octyl 2-O-acetyl-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-3,4-di-O-benzoyl-α-L-rhamnopyranoside)的合成
按发表的标准反应方法(Adv.Carbohydr.Chem Biochem 50,1994,21-124),使双糖供体9 1150毫克(1毫克分子)与双糖受体6b 736毫克(1毫克分子)反应,得到四糖重复单元的正辛基苷10b 1376克,产率80%:无定型粉末;[α]D+21.1°(c2.5,CHCl3);
(18)游离的肺炎菌株的O-多糖抗原的四糖重复单元的烯丙基苷11(Allylα-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-α-L-rhamnopyranoside)及游离的肺炎菌株的O-多糖抗原的四糖重复单元的正辛基苷11b(Octyl α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-α-L-rhamnopyranoside)以及游离的肺炎菌株的O-多糖抗原的四糖重复单元(式11中R=H)(α-L-rhamnopyranosyl-(1→3)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-α-L-rhamnopyranosyl-(1→2)-L-rhamnopyranose)的合成
将保护的四糖重复单元的烯丙基苷10或保护的四糖重复单元的正辛基苷10b1毫克分子溶于用氨饱和的甲醇溶液10毫升中,反应在室温下进行4天后完成,减压下蒸干溶剂,再用乙酸乙酯洗涤残余物得到乳白色粉末11,产率92%或11b,产率87%;
如将保护的四糖重复单元的烯丙基苷10 1毫克分子首先用标准方法(PdCl2-乙酸钠-乙酸)脱掉烯丙基,然后按10转化为11的方法,脱掉其余的保护基,得到游离的四糖(式11中R=H),产率90%。