技术领域
本发明涉及一种以L-鼠李糖为原料合成6-脱氧-L-塔罗糖的方法。
背景技术
6-脱氧-L-塔罗糖是一种较为少见的6-脱氧吡喃糖，主要存在于少数细菌和植物中。例如,在分支杆菌（Mycobacterium aviam和Mycobacterium materianum）的糖酯，假单胞菌（Pseudomonas psaudomalle）、枸橼酸杆菌（Citrobacter）的脂多糖以及牛放线菌（Actinomyces bovis）的细胞壁中都发现有6-脱氧-L-塔罗糖的存在。6-脱氧-L-塔罗糖是一种重要的还原性糖，在生物化学、分子生物学、遗传学、免疫学、肿瘤学、细胞工程等众多生物和医学前沿领域中都具有很大的应用价值。此外，乙酰基保护的6-脱氧-L-塔罗糖前体还是合成含有6-脱氧-L-塔罗糖的糖肽以及寡糖的重要片段。
6-脱氧-L-塔罗糖主要来自生物提取，市售来源少，价格昂贵。目前，6-脱氧-L-塔罗糖的合成方法包括：1）Mori等报道的以D-阿洛糖为原料的催化氢化法，总产率约为15%；2）Mukaiyama 等报道的以α,β-不-饱和醛与硅基烯醇为原料的立体选择合成法，总产率约为35%；3）Collins等报道的以L-岩藻糖或L-鼠李糖为原料的氧化还原法，经羟基保护，再对2-位或4-位碳上羟基进行氧化还原、脱保护得到产物，总产率约为20%。以上方法步骤繁琐，产率较低，难以用于大量制备。因此，为6-脱氧-L-塔罗糖及2,3,4-三乙酰化-6-脱氧-L-塔罗糖建立高效和实用的化学合成方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为6-脱氧-L-塔罗糖以及2,3,4-三乙酰化-6-脱氧-L-塔罗糖的化学合成提供一种简便、实用和高效的方法。
本发明具体合成路线见图1。
本发明的6-脱氧-L-塔罗糖合成包括以下步骤及重要中间体：1）利用阳离子交换树脂（732 H+型）在甲醇中对L-鼠李糖1-位羟基进行甲苷保护得到化合物2；2）在酸性条件下用丙酮和2,2-二甲氧基丙烷将化合物2的2，3-位羟基进行异亚丙基保护得到化合物3；3）采用温和、无重金属污染的Swern氧化体系将化合物3的4-位羟基氧化为酮羰基，得到化合物 4；4）利用硼氢化钠或氰基硼氢化钠将化合物4的4-位羰基立体选择性还原为与原料构型相反的6-脱氧-L-塔罗糖前体化合物 5；5）将化合物5在H2SO4水溶液中回流使其水解得到6-脱氧-L-塔罗糖6。
在本方法步骤一中，1与732 H+型阳离子交换树脂的质量比例为1：1至1：3，反应溶剂为甲醇，反应温度为20-60℃，反应时间为8小时至12小时。
在本方法步骤二中，酸为浓硫酸或对甲基苯磺酸，2与丙酮的摩尔比例为1：3至1：10，与2,2-二甲氧基丙烷的摩尔比例为1：5至1：10，2与浓硫酸或对甲基苯磺酸的摩尔比例为25：1至50：1，反应温度为20-35℃，反应时间为2小时至4小时。
在本方法步骤三中，引发剂为草酰氯或五氧化二磷，3与草酰氯或五氧化二磷的摩尔比例为1：1至1：1.5，与二甲基亚砜的摩尔比例为1：2至1：3，与三乙胺的摩尔比例为1：4至1：8，反应溶剂为无水二氯甲烷，反应温度为-65℃至-20℃，反应时间为2小时至8小时。
在本方法步骤四中，4与硼氢化钠或氰基硼氢化钠的摩尔比例为1：1.5至1：4，反应溶剂为甲醇，乙醇，反应温度为0℃至25℃，反应时间为1小时至4小时。
在本方法步骤五中，H2SO4水溶液的摩尔浓度为0.2 M至0.5 M，反应温度为90℃至 120℃，反应时间为6小时至12小时。
上述方法还可以进一步制备2,3,4-三乙酰化-6-脱氧-L-塔罗糖8：
进一步的，6）将6-脱氧-L-塔罗糖所有的-OH用乙酰基保护得到全乙酰基保护的6-脱氧-L-塔罗糖7；7）选择性的将化合物7的端位乙酰基脱除得到2,3,4-三乙酰化-6-脱氧-L-塔罗糖8。
步骤六中，6与醋酐的摩尔比例为1：8至1：16，与无水醋酸钠或吡啶的摩尔比例为2：1至1：2，反应温度为25℃至 120℃，反应时间为2小时至4小时。
步骤七中，7与水合肼或甲基肼的摩尔比例为1：2至1：4，反应溶剂为四氢呋喃，反应温度为25℃至 40℃，反应时间为30分钟至2小时。
与以往道的方法相比，本发明专利以价低易得的L-鼠李糖为起始原料，通过氧化和立体选择性还原的策略，将鼠李糖4-位的羟基进行了构型翻转，并利用重结晶的方法在10克级反应中高产率的得到了6-脱氧-L-塔罗糖（五步总产率=50.3%，HPLC纯度>99%）。本合成方法中Swern氧化的使用不仅大幅度提高了酮糖中间体4的产率，简化了合成与后处理的步骤，而且避免了重金属铬酸盐（PCC和PDC）造成的污染。6-脱氧-L-塔罗糖再经过全乙酰化保护及选择性端位脱保护可以高效制备2,3,4-三乙酰化-6-脱氧-L-塔罗糖合成片段。
附图说明
图16-脱氧-L-塔罗糖和2,3,4-三乙酰化-6-脱氧-L-塔罗糖的合成路线
具体实施方式
实施例1:
步骤一：甲基-6- L-鼠李糖2的合成：将L-鼠李糖（40 g，244 mmol）溶于甲醇（400 mL）中，加入H+型阳离子交换树脂（40 g，103 mmol）搅拌回流12 h后减压滤除树脂，浓缩滤液得黄色油状的甲苷保护的L-鼠李糖40 g，产率：93 %。
步骤二：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷3的合成：将甲苷保护的L-鼠李糖（40 g，224.7 mmol）溶于丙酮（85 mL，1123 mmol）和2,2-二甲氧基丙烷（138 mL，1123 mmol）混合溶液，加入对甲苯磺酸（1.548 g，9.0 mmol），室温下搅拌2 h后，用固体NaHCO3中和对甲苯磺酸至体系pH＞7，减压旋除溶剂后干法柱层析分离（二氯甲烷：甲醇 = 30：1）得淡黄色油状产物47 g，产率：96%。
步骤三：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷-4-酮4的合成：将草酰氯（8.5 mL，99 mmol）缓慢滴加到80 mL干燥的二氯甲烷溶液中，冷却到-65 oC以下搅拌溶解，然后将DMSO（14 mL，198 mmol）缓慢滴加到上述溶液中，温度保持在-65 oC以下搅拌半小时。然后将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷（3，16 g，73.4 mmol）用20 mL二氯甲烷稀释后缓慢滴入上述溶液中在-65 oC以下搅拌反应2 h后，缓慢滴加Et3N （40 mL，293 mmol），温度控制在-65 oC 继续搅拌半小时，然后将温度升至0 oC，用10%的稀盐酸淬灭反应，溶液由悬浮液变为澄清液，分液，有机层用盐水（50 mL×2）洗，无水硫酸钠干燥，减压旋除溶剂，柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 4：1），减压浓缩后得淡黄色油状产物13.5 g，产率：85%。
步骤四：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-塔罗糖苷5的合成：将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷-4-酮（4，14 g，64.8 mmol）用甲醇（75 mL）溶解，充入氩气保护，冰浴下分批加入NaBH4（10 g，260 mml），加完后撤冰浴室温下搅拌2 h，减压旋除甲醇，用乙酸乙酯溶解，依次用水（35 mL×2），2%稀盐酸（35 mL×2），水（35 mL×1）洗涤，无水硫酸钠干燥后，减压旋除溶剂，柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 4：1），得无色油状液体12 g，产率：85%。
步骤五：6-脱氧-L-塔罗糖6的制备：将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-塔罗糖苷（5，12 g，55 mmol）溶于0.2 M的H2SO4（80 mL）中回流搅拌12 h，然后分批加入NaHCO3中和多余的H2SO4至体系pH＞7，减压旋除水后干法柱层析分离（二氯甲烷：甲醇 = 5：1），收集产物用甲醇重结晶后得白色粉末7 g，产率：78%。
步骤六：全乙酰化6-脱氧-L-塔罗糖7的制备：取6-脱氧-L-塔罗糖（6，5.5 g，30.4 mmol）于250 mL 圆底烧瓶中，加入（37.5 mL，384.5 mmol）醋酐和无水醋酸钠（1.5 g，19.4 mmol）于90 oC回流搅拌2 h，降至室温继续搅拌2 h。减压旋除醋酐，加入乙酸乙酯成盐过滤，减压除去溶剂得淡黄色油状物10 g，产率：91%。
步骤七：2,3,4-三乙酰基-6-脱氧-L-塔罗糖 8的制备：用四氢呋喃（100 mL）溶解全乙酰化6-脱氧-L-塔罗糖（7，5.46 g，16.44 mmol），加入80%水合肼（1.94 mL，49.32 mmol）室温下搅拌反应 30 min，然后加入2%稀盐酸（20 mL），减压旋除四氢呋喃。水相用二氯甲烷（100 mL×3）萃取。有机相依次用饱和NaHCO3、水洗涤。无水硫酸钠干燥，减压旋除溶剂柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 3：1），收集产物用乙酸乙酯重结晶得白色固体粉末4.1 g，产率：87%。
实施例2:
步骤一：甲基-6- L-鼠李糖2的合成：将L-鼠李糖（40 g，244 mmol）溶于甲醇（400 mL）中，加入H+型阳离子交换树脂（40 g，103 mmol）搅拌回流12 h后减压滤除树脂，浓缩滤液得黄色油状的甲苷保护的L-鼠李糖40 g，产率：93 %。
步骤二：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷3的合成：将甲苷保护的L-鼠李糖（20 g，112.3 mmol）溶于丙酮（41 mL，562 mmol）和2,2-二甲氧基丙烷（69 mL，562 mmol）混合溶液，加入浓硫酸（650 μL，12.2 mmol），室温下搅拌2 h后，用固体NaHCO3中和对甲苯磺酸至体系pH＞7，减压旋除溶剂后干法柱层析分离（二氯甲烷：甲醇 = 30：1）得淡黄色油状产物23 g，产率：86%。
步骤三：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷-4-酮4的合成：将P2O5（8.79 g，61.9 mmol）溶解到70 mL干燥的二氯甲烷溶液中，置于冰盐浴下搅拌溶解，然后将DMSO（8.8 mL，123 mmol）缓慢滴加到上述溶液中搅拌半小时。然后将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷（3，10 g，45.8 mmol）用20 mL二氯甲烷稀释后缓慢滴入上述溶液中在冰盐浴下搅拌反应2 h后，缓慢滴加Et3N （25.5 mL，183.5 mmol），温度控制在-5 oC 以下继续搅拌半小时，然后将温度升至0 oC，用10%的稀盐酸淬灭反应，溶液由悬浮液变为澄清液，分液，有机层用盐水（50 mL×2）洗，无水硫酸钠干燥，减压旋除溶剂，柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 4：1），减压浓缩后得淡黄色油状产物8.7 g，产率：88%。
步骤四：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-塔罗糖苷5的合成：将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷-4-酮（4，14 g，64.8 mmol）用甲醇（75 mL）溶解，充入氩气保护，冰浴下分批加入NaBH3（CN）（8.1 g，130 mml），加完后撤冰浴室温下搅拌2 h，减压旋除甲醇，用乙酸乙酯溶解，依次用水（35 mL×2），2%稀盐酸（35 mL×2），水（35 mL×1）洗涤，无水硫酸钠干燥后，减压旋除溶剂，柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 4：1），得无色油状液体11 g，产率：78%。
步骤五：6-脱氧-L-塔罗糖6的制备：将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-塔罗糖苷（5，12 g，55 mmol）溶于0.2 M的H2SO4（80 mL）中回流搅拌12 h，然后分批加入NaHCO3中和多余的H2SO4至体系pH＞7，减压旋除水后干法柱层析分离（二氯甲烷：甲醇 = 5：1），收集产物用甲醇重结晶后得白色粉末7 g，产率：78%。
步骤六：全乙酰化6-脱氧-L-塔罗糖7的制备：取6-脱氧-L-塔罗糖（6，5.5 g，30.4 mmol）于250 mL 圆底烧瓶中，加入（37.5 mL，384.5 mmol）醋酐和无水醋酸钠（1.5 g，19.4 mmol）于90 oC回流搅拌2 h，降至室温继续搅拌2 h。减压旋除醋酐，加入乙酸乙酯成盐过滤，减压除去溶剂得淡黄色油状物10 g，产率：91%。
步骤七：2,3,4-三乙酰基-6-脱氧-L-塔罗糖 8的制备：用四氢呋喃（100 mL）溶解全乙酰化6-脱氧-L-塔罗糖（7，5.46 g，16.44 mmol），加入80%水合肼（1.94 mL，49.32 mmol）室温下搅拌反应 30 min，然后加入2%稀盐酸（20 mL），减压旋除四氢呋喃。水相用二氯甲烷（100 mL×3）萃取。有机相依次用饱和NaHCO3、水洗涤。无水硫酸钠干燥，减压旋除溶剂柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 3：1），收集产物用乙酸乙酯重结晶得白色固体粉末4.1 g，产率：87%。
实施例3:
步骤一：甲基-6- L-鼠李糖2的合成：将L-鼠李糖（40 g，244 mmol）溶于甲醇（400 mL）中，加入H+型阳离子交换树脂（40 g，103 mmol）搅拌回流12 h后减压滤除树脂，浓缩滤液得黄色油状的甲苷保护的L-鼠李糖40 g，产率：93 %。
步骤二：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷3的合成：将甲苷保护的L-鼠李糖（40 g，224.7 mmol）溶于丙酮（85 mL，1123 mmol）和2,2-二甲氧基丙烷（138 mL，1123 mmol）混合溶液，加入对甲苯磺酸（1.548 g，9.0 mmol），室温下搅拌2 h后，用固体NaHCO3中和对甲苯磺酸至体系pH＞7，减压旋除溶剂后干法柱层析分离（二氯甲烷：甲醇 = 30：1）得淡黄色油状产物47 g，产率：96%。
步骤三：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷-4-酮4的合成：将草酰氯（8.5 mL，99 mmol）缓慢滴加到80 mL干燥的二氯甲烷溶液中，冷却到-65 oC以下搅拌溶解，然后将DMSO（14 mL，198 mmol）缓慢滴加到上述溶液中，温度保持在-65 oC以下搅拌半小时。然后将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷（3，16 g，73.4 mmol）用20 mL二氯甲烷稀释后缓慢滴入上述溶液中在-65 oC以下搅拌反应2 h后，缓慢滴加Et3N （40 mL，293 mmol），温度控制在-65 oC 继续搅拌半小时，然后将温度升至0 oC，用10%的稀盐酸淬灭反应，溶液由悬浮液变为澄清液，分液，有机层用盐水（50 mL×2）洗，无水硫酸钠干燥，减压旋除溶剂，柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 4：1），减压浓缩后得淡黄色油状产物13.5 g，产率：85%。
步骤四：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-塔罗糖苷5的合成：将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷-4-酮（4，12 g，55.5 mmol）用乙醇（60 mL）溶解，充入氩气保护，冰浴下分批加入NaBH4（8.6 g，222 mml），加完后撤冰浴室温下搅拌2 h，减压旋除甲醇，用乙酸乙酯溶解，依次用水（35 mL×2），2%稀盐酸（35 mL×2），水（35 mL×1）洗涤，无水硫酸钠干燥后，减压旋除溶剂，柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 4：1），得无色油状液体9.8 g，产率：81%。
步骤五：6-脱氧-L-塔罗糖6的制备：将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-塔罗糖苷（5，12 g，55 mmol）溶于0.2 M的H2SO4（80 mL）中回流搅拌12 h，然后分批加入NaHCO3中和多余的H2SO4至体系pH＞7，减压旋除水后干法柱层析分离（二氯甲烷：甲醇 = 5：1），收集产物用甲醇重结晶后得白色粉末7 g，产率：78%。
步骤六：全乙酰化6-脱氧-L-塔罗糖7的制备：取6-脱氧-L-塔罗糖（6，5.5 g，30.4 mmol）于250 mL 圆底烧瓶中，加入（37.5 mL，384.5 mmol）醋酐和无水醋酸钠（1.5 g，19.4 mmol）于90 oC回流搅拌2 h，降至室温继续搅拌2 h。减压旋除醋酐，加入乙酸乙酯成盐过滤，减压除去溶剂得淡黄色油状物10 g，产率：91%。
步骤七：2,3,4-三乙酰基-6-脱氧-L-塔罗糖 8的制备：用四氢呋喃（100 mL）溶解全乙酰化6-脱氧-L-塔罗糖（7，5.46 g，16.44 mmol），加入80%水合肼（1.94 mL，49.32 mmol）室温下搅拌反应 30 min，然后加入2%稀盐酸（20 mL），减压旋除四氢呋喃。水相用二氯甲烷（100 mL×3）萃取。有机相依次用饱和NaHCO3、水洗涤。无水硫酸钠干燥，减压旋除溶剂柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 3：1），收集产物用乙酸乙酯重结晶得白色固体粉末4.1 g，产率：87%。
实施例4:
步骤一：甲基-6- L-鼠李糖2的合成：将L-鼠李糖（40 g，244 mmol）溶于甲醇（400 mL）中，加入H+型阳离子交换树脂（40 g，103 mmol）搅拌回流12 h后减压滤除树脂，浓缩滤液得黄色油状的甲苷保护的L-鼠李糖40 g，产率：93 %。
步骤二：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷3的合成：将甲苷保护的L-鼠李糖（40 g，224.7 mmol）溶于丙酮（85 mL，1123 mmol）和2,2-二甲氧基丙烷（138 mL，1123 mmol）混合溶液，加入对甲苯磺酸（1.548 g，9.0 mmol），室温下搅拌2 h后，用固体NaHCO3中和对甲苯磺酸至体系pH＞7，减压旋除溶剂后干法柱层析分离（二氯甲烷：甲醇 = 30：1）得淡黄色油状产物47 g，产率：96%。
步骤三：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷-4-酮4的合成：将草酰氯（8.5 mL，99 mmol）缓慢滴加到80 mL干燥的二氯甲烷溶液中，冷却到-65 oC以下搅拌溶解，然后将DMSO（14 mL，198 mmol）缓慢滴加到上述溶液中，温度保持在-65 oC以下搅拌半小时。然后将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷（3，16 g，73.4 mmol）用20 mL二氯甲烷稀释后缓慢滴入上述溶液中在-65 oC以下搅拌反应2 h后，缓慢滴加Et3N （40 mL，293 mmol），温度控制在-65 oC 继续搅拌半小时，然后将温度升至0 oC，用10%的稀盐酸淬灭反应，溶液由悬浮液变为澄清液，分液，有机层用盐水（50 mL×2）洗，无水硫酸钠干燥，减压旋除溶剂，柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 4：1），减压浓缩后得淡黄色油状产物13.5 g，产率：85%。
步骤四：甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-塔罗糖苷5的合成：将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-鼠李糖苷-4-酮（4，14 g，64.8 mmol）用甲醇（75 mL）溶解，充入氩气保护，冰浴下分批加入NaBH4（10 g，260 mml），加完后撤冰浴室温下搅拌2 h，减压旋除甲醇，用乙酸乙酯溶解，依次用水（35 mL×2），2%稀盐酸（35 mL×2），水（35 mL×1）洗涤，无水硫酸钠干燥后，减压旋除溶剂，柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 4：1），得无色油状液体12 g，产率：85%。
步骤五：6-脱氧-L-塔罗糖6的制备：将甲基-6-脱氧-2,3-O-异亚丙基-6-L-塔罗糖苷（5，12 g，55 mmol）溶于0.2 M的H2SO4（80 mL）中回流搅拌12 h，然后分批加入NaHCO3中和多余的H2SO4至体系pH＞7，减压旋除水后干法柱层析分离（二氯甲烷：甲醇 = 5：1），收集产物用甲醇重结晶后得白色粉末7 g，产率：78%。
步骤六：全乙酰化6-脱氧-L-塔罗糖7的制备：取6-脱氧-L-塔罗糖（6，5.5 g，30.4 mmol）于250 mL 圆底烧瓶中，加入（37.5 mL，384.5 mmol）醋酐和无水醋酸钠（1.5 g，19.4 mmol）于90 oC回流搅拌2 h，降至室温继续搅拌2 h。减压旋除醋酐，加入乙酸乙酯成盐过滤，减压除去溶剂得淡黄色油状物10 g，产率：91%。
步骤七：2,3,4-三乙酰基-6-脱氧-L-塔罗糖 8的制备：用四氢呋喃（100 mL）溶解全乙酰化6-脱氧-L-塔罗糖（7，4.8 g，14.45 mmol），加入40%甲基肼（5.7 mL，43.36 mmol）室温下搅拌反应 30 min，然后加入2%稀盐酸（20 mL），减压旋除四氢呋喃。水相用二氯甲烷（100 mL×3）萃取。有机相依次用饱和NaHCO3、水洗涤。无水硫酸钠干燥，减压旋除溶剂柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯 = 3：1），收集产物用乙酸乙酯重结晶得白色固体粉末3.5 g，产率：83%。