糖类在生物活性化合物合成中的应用
糖类在生物活性化合物合成中的应用

糖类在生物活性化合物合成中的应用1. 介绍在大学的实验室里面,依照研究方向人们会给出一个独特的称呼,比如说“金属催化剂专家”、“天然产品专家”或是没出名字。
咱们的实验室能够被称为“糖专家”。
通常,关于化学家们来讲糖类相当于于一个“壮大”的工程。
他们误以为实验室处置糖类必需需要专门的技术。
但是,若是了解了糖的属性,就能够够用有机化学里面的经常使用方式。
咱们的实验室目前从事糖化学-化学工艺两个研究领域。
尽管这两个领域看似不同,可是它们共享基础化学原那么,而且彼此紧密相关。
从那个角度动身,咱们申请了以糖类化学为基础的合成化学用以处置各类项目。
在这片文章中,将介绍咱们最近的研究,从糖类合成生物活性化合物和它们在邮寄合成化学和药物化学中的应用。
若是读者通过这篇文章有机遇加倍熟悉了解糖类咱们将倍感荣幸。
2. 糖化学各类生物大分子将生命系统大致分为:蛋白质、脂类、多糖和核酸,它们别离相应的由氨基酸、脂肪酸、单糖和核苷酸组成。
糖类的重要性通过两个单糖和含有D-核糖的核苷酸作为他们的单元结构来进行证明。
碳水化合物化学从单糖到多糖范围普遍。
重要的是咱们能从单糖的物理应用和化学特性中了解更多复杂的多糖。
例如,糖化学包括单糖立体化学(微观角度) 和宏观角度上物理分析的多糖结构,比如,细胞壁上的肽聚糖。
糖类化学因此与生物活性紧密相关,并在同一时刻延伸到所有合成化学领域。
下一节咱们将讨论几个重要的方面,糖化学,尤其是利用糖类合成化学。
糖类含有多种官能团,比如,羟基和氨基基团链接在他们的基础骨干上形成手性化合物。
由于这种手性特点,糖类能够具有立体化学复杂结构。
如此的化合物能够在温和的条件下进行反映因此用于各类化学品中。
例如,反映能够在水合条件下或是完全中性条件下优先发生。
这种限制可能似乎阻碍了实验。
可是从咱们的角度来看,这意味着糖类合成方式真正适用于几乎所有的其他化学品。
这些都是严格意义上的“合成”。
糖类的异构体与生物活性

糖类的异构体与生物活性糖类是一类重要的有机化合物,在生物体内起着多种重要的功能。
由于糖类分子结构中的立体异构性,同一种糖类存在多种异构体。
这些异构体不仅在物理性质上有所区别,而且在生物活性上也可能存在差异。
本文将分析糖类的异构体与其生物活性之间的关系。
一、立体异构体的概念立体异构体指的是化学结构相同、但在空间构型上不同的分子。
常见的糖类异构体主要包括顺式异构体和反式异构体两种。
1. 顺式异构体:顺式异构体是指糖类分子中羟基(OH基团)的排列方式相互相邻。
例如,葡萄糖和果糖就是两种顺式异构体,它们的化学式相同,但在空间构型上羟基的位置不同。
2. 反式异构体:反式异构体是指糖类分子中羟基的排列方式相互相对。
以葡萄糖为例,它的反式异构体为木糖,两者的羟基排列方式完全相反。
二、异构体与生物活性之间的关系糖类的异构体间存在着一定的生物活性差异,这是由于立体异构体的空间构型差异导致的。
以下是几个例子来说明这种关系:1. 甘露糖与木糖:甘露糖是一种存在于很多植物和微生物中的糖类物质,具有抗癌、抗氧化等多种生物活性。
而甘露糖的反式异构体木糖则显示出抗菌、抗病毒的生物活性。
这表明糖类异构体的羟基排列方式影响了其与生物体发生的相互作用。
2. 葡萄糖与果糖:葡萄糖和果糖是在自然界中广泛存在的两种糖类异构体。
葡萄糖是人体能量代谢的重要物质,它提供了人体所需的能量。
而果糖则有助于维持肝内糖原的正常水平,并对糖尿病患者具有较好的耐受性。
这表明糖类异构体的生物活性对于人体能量代谢和疾病的影响有着显著的差异。
3. 半乳糖与乳糖:半乳糖和乳糖是两种存在于乳制品中的糖类。
半乳糖是一种天然存在的单糖,对于乳糖不耐受的人群来说,摄入过多的半乳糖可能会引发腹胀、腹泻等消化不良症状。
乳糖则是由半乳糖与葡萄糖通过酶的作用而形成的二糖,它的消化和吸收过程需要乳糖酶的参与。
这说明糖类异构体在消化吸收过程中可能具有不同的影响。
总结起来,糖类的异构体与其生物活性之间存在着密切的关系。
生物多和糖的功能与应用

生物多和糖的功能与应用近年来,随着人们对健康与美容的重视程度提高,生物多糖成为了备受关注的一类天然功能性成分。
生物多糖是来源于天然生物体内的高分子化合物,具有多种生物活性,可以在食品、保健品、化妆品等领域得到广泛应用。
本文将分享一些有关生物多糖与糖的功能与应用的知识。
一、生物多糖的组成和分类生物多糖是一种高分子有机化合物,以多糖为主要构成成分,由多个单糖分子组成的巨大分子。
根据其来源不同,可以将生物多糖分为植物生物多糖、菌类生物多糖、动物生物多糖等不同类别。
植物多糖主要来源于常见的多肽、纤维素、果胶、木聚糖等材料;菌类多糖主要来自发酵生产中产生的草酸或PMH,如胞外多糖、微生物多糖等;动物多糖可分为骨胶原、软骨素、海藻素、海胶素和黑色素等。
二、生物多糖的生物活性各种生物多糖在人体内都具有多种生物活性。
其中植物生物多糖含有丰富的多糖及其不同机构的多糖化合物,有良好的生物功能和医学价值。
多糖还可激活机体内的免疫细胞,增强体内免疫力;同时,多糖具备一定的抗癌、抗辐射、抗菌、抗病毒等生物活性,因此广泛应用于亚健康人群、癌症患者等不同领域。
三、糖的作用与功能糖是人体内最基础的营养物质之一,对人体具有重要的调节作用。
首先,它能提供必要的能量,补充人体消耗的热量。
其次,在糖的作用下,身体可以更好地吸收蛋白质和脂肪,帮助其他营养物质更好地被利用。
此外,糖还具有调节体内水分和酸碱平衡的作用,改善身体的代谢状态,促进身体健康。
四、糖在化妆品中的应用糖在化妆品中也是一个不可或缺的成分。
其中,半乳糖、葡萄糖、甘露糖、蔗糖等都可以成为化妆品中一类天然的保湿剂。
这些糖类可有效锁住水分,形成肌肤保护膜,起到抗衰老、抗氧化等作用。
同时,这些糖类也具有修复和滋润作用,可以有效改善干燥、黯淡等肌肤问题。
五、生物多糖和糖的结合应用生物多糖和糖是天然的功能性成分,混合后更能体现其多方面的优点。
生物多糖和糖的结合应用在食品、保健品、化妆品等领域中越来越普遍。
糖化学知识点总结

糖化学知识点总结糖化学是研究糖类化合物的性质、结构、合成及在生物体内部的生物功能的一门科学。
糖类化合物广泛存在于自然界中,是生命的重要组成部分,对于人类的健康和生活有着重要的影响。
本文将从糖的结构、分类、性质和应用等方面进行总结。
一、糖的结构糖是一类碳水化合物,其分子结构主要由碳、氢和氧组成。
糖的一般化学式为Cn(H2O)m,其中n和m分别为正整数。
糖分为单糖、双糖和多糖三类。
1. 单糖单糖是由单个糖分子组成的简单碳水化合物,是构成多糖和双糖的基本单位。
单糖的分子结构一般为一个或多个碳骨架,每个碳原子上连接有一个羟基(-OH)和一个醛基(CHO)或酮基(C=O)。
常见的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖等。
2. 双糖双糖是由两个单糖分子经过缩合反应而形成的碳水化合物,分子结构包括两个单糖分子通过一个糖苷键连接在一起。
常见的双糖有蔗糖(由葡萄糖和果糖组成)、乳糖(由葡萄糖和半乳糖组成)等。
3. 多糖多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接在一起形成的长链状的碳水化合物,常见的多糖包括淀粉、纤维素和半乳聚糖等。
二、糖类化合物的分类根据单糖分子结构的不同,糖类化合物可以分为醛糖和酮糖两类。
1. 醛糖醛糖的分子中含有一个醛基(CHO),根据碳原子上的羟基和醛基的位置,醛糖可以分为三种不同的立体异构体:D型、L型和α/β型。
2. 酮糖酮糖的分子中含有一个酮基(C=O),酮糖也包括D型、L型和α/β型的立体异构体。
三、糖类化合物的性质糖类化合物是生物体内的重要能源来源和组织结构的基本材料,具有多种重要性质。
1. 甜度糖类化合物有甜味,常见的甜度依次为蔗糖>葡萄糖>果糖>乳糖>半乳糖。
这主要与糖分子结构的不同有关。
2. 溶解性糖类化合物在水中具有良好的溶解性,随着溶解度增加,糖的甜度也会增加。
3. 还原性糖类化合物中的醛基和酮基具有还原性,可以与银镜反应,因而称为还原糖。
4. 保水性多糖具有良好的保水性,能够在水中形成胶状物质,具有较强的保水性能。
有机化学中的糖类与生物大分子

有机化学中的糖类与生物大分子糖类是生物体内非常重要的有机化合物之一,不仅在能量代谢中发挥着重要的作用,还参与到生物体内各种生命活动的调节中。
而生物大分子是由许多小分子组合而成的,包括核酸、蛋白质、多糖等。
在有机化学中,糖类与生物大分子之间存在着密切的联系与相互作用。
一、糖类在生物大分子中的功能与作用糖类是生物体内能量的主要来源之一。
在细胞内,葡萄糖通过代谢产生ATP分子,为细胞提供能量。
这个过程主要发生在细胞呼吸过程中,通过糖类的氧化可以迅速释放出大量的能量。
同时,糖类还是构建核酸和蛋白质的重要原料。
核酸是构成基因的物质,通过核酸,生物体能够传递遗传信息,并控制生物体内部的各种生命过程。
而蛋白质则是构成生物体内酶、抗体、结构蛋白等的基本组成部分,是生命活动中不可或缺的一部分。
此外,糖类还具有稳定细胞内环境的作用。
细胞内的水分浓度通过糖类的调节来维持,保证细胞正常的功能运行。
二、糖类与生物大分子的相互作用1. 糖类与蛋白质的作用糖类可以与蛋白质发生醣化反应,形成糖基化蛋白。
这种糖基化蛋白在生物体内起着重要的功能,例如血红蛋白与血糖的结合形成糖基化血红蛋白,可以用来检测血糖水平的变化。
2. 糖类与核酸的作用核酸中的糖基与磷酸骨架通过磷酸二酯键连接,形成核酸链。
这种连结通过糖类的碳中心和磷酸骨架的磷原子之间的化学结合实现。
糖类的碳原子对核酸的稳定性和空间构象有重要影响。
3. 糖类与多糖的作用糖类还可以与其他糖类或其他小分子发生缩合反应,形成多糖。
多糖在生物体内具有重要的功能,如淀粉是植物体内的能量储存形式,纤维素是植物细胞壁的结构基础。
三、糖类在有机合成中的应用糖类不仅在生物体内具有重要的作用,还在有机化学合成中得到了广泛的应用。
糖类衍生物的合成对于药物合成、天然产物合成等具有重要意义。
在药物合成中,糖类常用作药物分子的基础骨架,通过对糖类的化学修饰和功能化,可以得到多种具有生物活性的化合物。
在天然产物合成中,糖类也是重要的起始物质。
糖类化合物的化学修饰及生物活性

将乳糖通过3种不同长度的空间手臂与L-赖氨 酰-L-赖氨酸相连
2.4 皂甙类化合物中糖残基的修饰
皂甙的抗肿瘤活性与糖链、配基甙元有关
2.5
硫酸化葡聚糖的修饰
抗HIV活性随烷基链长度的增加而增强,同时 含有五个糖元的寡糖抗性最强
2.6
糖类与小肽相联
在肽链中的天冬酰胺上连接单糖或寡糖合成的 多价唾液酸糖肽
蒽基塔罗吡喃糖的修饰
举例:DOX和DNR
1.3
D-核糖核苷的修饰
5‘-NH2取代的核苷具有更高的活性
2.寡糖的化学修饰
2.1几丁寡糖的修饰:聚合度为2-4的分子
的还原末端的2位-NH2上酯化不同的脂肪酸
2.2
寡糖与抗生素连接
金霉酸:可与配基结合组成结合位点与肿瘤细 胞有效结合
2.3
乳糖的修饰
糖类化合物的化学修饰及生物活 性的研究进展
张辉
2002研究生 糖工程实验室
1.单糖的化学修饰
1.1氨基葡萄糖的修饰
1)2-NH2-2-脱氧-D-葡萄糖-6-磷酸酯的NH2 或1,3,4-O-连接的基团被认为是免疫显性基团 酰化、磷酸化 2)C-1位的潜在自由醛基与C-2位的自由NH2
酯化、
1.2
2.7
Байду номын сангаас
硫代糖苷
研究发现硫代二糖可以作为糖苷酶的抑制剂而 具有抗HIV病毒活性
结语
经过化学修饰的糖类化合物能增强地生物 活性,降低毒副作用,能够在体内通过抗病毒, 参与细胞间信号转导、抑制干扰或阻断病毒复 制,抑制酶的活性等多种生化途径发挥疗效。
细胞中的糖类

细胞中的糖类
糖类是生物体最重要的物质之一,在细胞中具有重要的作用。
糖类是一类多糖,主要由糖原,糖类聚糖,糖酸,半乳糖和果糖组成,其中糖原是最重要的,占据细胞中糖类的大部分。
本文将介绍细胞中糖类的作用,以及糖类在细胞结构和功能中的作用机制。
1、细胞中糖类的作用
糖类是细胞和生物体的重要组成部分,参与细胞的重要生理功能,并参与催化过程中的一系列的化学反应和代谢,包括激素信号转导,生物催化,细胞能量代谢,细胞外糖物的合成,结构和功能等。
2、糖类在细胞结构和功能中的作用机制
1)糖类对细胞结构的调节作用。
糖类是构成细胞膜结构的重要
成分,并参与膜脂及分子间的结合,以确保细胞结构的稳定性和活性。
2)糖类参与激素信号转导。
细胞表面糖基团可以捕捉激素,并
通过活化或抑制细胞内信号蛋白的转录活性,发挥对细胞的调控作用。
3)糖类参与细胞能量代谢。
糖类可以被用作能量来源,通过能
量发生,把含有糖类的物质转变成ATP,以满足细胞各种需要。
4)糖类参与细胞外糖物的合成。
糖类可以参与细胞外糖物的合成,如多糖,碳水化合物,多肽,结合分子和生物多糖等,以及细胞间相互作用中重要的膜糖蛋白及衣壳糖蛋白的合成。
综上所述,糖类是细胞结构和功能的重要组成部分,可以参与细胞内的催化反应,也可以参与细胞间糖蛋白的合成,参与细胞信号传导,从而调节细胞和组织的生理活动。
生物化学中的化合物酶促合成

生物化学中的化合物酶促合成在生物界中,化学反应是生命活动的一个基本环节。
而酶促合成则是一项很重要的生化反应,它参与了各种物质的合成过程。
本文将介绍生物化学中的一些常见化合物酶促合成的反应。
1. 蛋白质酶促合成蛋白质是生命活动中最重要的基本物质之一。
其合成过程是由核糖体在mRNA指导下进行的。
而酶促合成在此过程中则发挥了极其重要的作用。
其中最著名的是在转录过程中发挥作用的RNA 聚合酶。
在此反应中,酶能够自动判断并将需要合成的RNA链按照mRNA指导下的序列进行生产。
这个反应的成功,极大程度上也决定了蛋白质翻译成的质量和数量。
2. 核苷酸酶促合成核苷酸是构成核酸的最基本单位。
它们的合成涉及多个化学反应。
其中一些反应中需要酶的催化作用。
例如,核苷酸嘌呤环的合成需要由催化酶含O-腺嘌呤酸转移酶(AMTase)和O-磷酸甘氨酰胺酰酶(GATase)进行催化合成。
3. 糖类酶促合成糖类是人体最基本的营养物质之一,也是构成细胞壁和其他生物物质的基础元素。
通过酶的催化作用,人体可以合成多种不同类型的糖类。
其中最常见的是由葡萄糖合成的糖原和葡萄糖骨架的生产。
还有,构成葡萄糖需要的辅酶叶酸,也是在此反应中进行产生的。
4. 脂质酶促合成脂类作为人体的储备能量物质,其在酶促合成过程中也发挥了很大的作用。
通过酶的作用,人体可以在血浆和器官组织中合成多种不同类型的脂肪酸和甘油三酯。
另外,酶的作用也是人体中合成磷脂的重要环节之一。
5. 氨基酸酶促合成氨基酸是构成蛋白质的基础,也是构成其他重要物质的酸碱催化物质。
人体必须依靠酶的作用才能进行氨基酸的生产。
其中最关键的氨基酸光氨酸是由恶臭氧化酶催化生产的,而其他氨基酸也是通过不同的酶进行催化合成的。
总之,酶促合成是生物化学中一个非常重要的反应机制。
它不仅支撑了生命活动的持续进行,也为我们研究细胞和生物进行营养和代谢调节提供了新的线索。
我们希望,这些反应和机制能够为广大生物学爱好者和研究者提供更多参考。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
糖类在生物活性化合物合成中的应用1. 介绍在大学的实验室里面,根据研究方向人们会给出一个独特的称谓,比如说“金属催化剂专家”、“天然产品专家”或者是没有名字。
我们的实验室可以被称为“糖专家”。
通常,对于化学家们来说糖类相当于于一个“强大”的工程。
他们误认为实验室处理糖类必须需要专门的技术。
然而,如果了解了糖的属性,就可以用有机化学里面的常用方法。
我们的实验室目前从事糖化学-化学工艺两个研究领域。
虽然这两个领域看似不同,但是它们共享基础化学原则,并且彼此密切相关。
从这个角度出发,我们申请了以糖类化学为基础的合成化学用以处理各种项目。
在这片文章中,将介绍我们最近的研究,从糖类合成生物活性化合物以及它们在邮寄合成化学和药物化学中的应用。
如果读者通过这篇文章有机会更加熟悉了解糖类我们将倍感荣幸。
2. 糖化学各种生物大分子将生命系统大致分为:蛋白质、脂类、多糖和核酸,它们分别相应的由氨基酸、脂肪酸、单糖和核苷酸构成。
糖类的重要性通过两个单糖和含有D-核糖的核苷酸作为他们的单元结构来进行证实。
碳水化合物化学从单糖到多糖范围广泛。
重要的是我们能从单糖的物理应用和化学特性中了解更多复杂的多糖。
例如,糖化学包括单糖立体化学(微观角度) 和宏观角度上物理分析的多糖结构,比如,细胞壁上的肽聚糖。
糖类化学因此与生物活性密切相关,并在同一时间延伸到所有合成化学领域。
下一节我们将讨论几个重要的方面,糖化学,尤其是使用糖类合成化学。
糖类含有多种官能团,比如,羟基和氨基基团链接在他们的基础骨干上形成手性化合物。
由于这种手性特征,糖类可以具有立体化学复杂结构。
这样的化合物可以在温和的条件下进行反应所以用于各种化学品中。
例如,反应可以在水合条件下或者是完全中性条件下优先发生。
这种限制可能似乎阻碍了实验。
但是从我们的角度来看,这意味着糖类合成方法真正适用于几乎所有的其他化学品。
这些都是严格意义上的“合成”。
如果我们了解了糖类的这些特点,那么我们就能够从中获取更多收益。
例如,其廉价且易获得,糖类常用于手性天然化合物的合成。
1)糖链以及衍生物作为生物活性化合物的一个很重要的角色就是预期用作治疗药物将受到的关注。
研究人员通过基元反应合成糖链或者是具有潜在生物活性的各种化合物参与到真正有用的化学中来。
下一节将介绍我们合成唐衍生生物活性化合物的方法,我们将充分的体会到有机合成化学的本质。
3. 光学活性合成方法的发展,多取代环己烷及合成生物活性化合物的应用例如D-糖类, D-葡萄糖为代表, 价格便宜并且制备容易,有效地利用这些化合物来合成光学活性化合物在有机合成和将来开发治疗药物中是一个不可或缺的任务。
我们也别关注了多取代环己烷这个试剂在糖类生物活性化合物的全合成中的作用。
3.1 氯化钯环转换反应合成糖类的发展2)光学活性多取代环己烯的合成方法已有很多的报道。
尤其是自从Ferrier1979年利用汞化合物3)的[Ferrier (II)反应]研发的一个合成糖类的环化反应, 五元和六元环使用糖类转换已被广泛研究。
4)因为生物活性化合物往往天然存在一个具有多个官能团的环结构,这些环的手性中心立体结构的控制在这些化合物的全合成中变得至关重要。
达到这一要求,再怎样强调Ferrier (II)反应在具有复杂构想的化合物中的全合成中的重要性也不为过。
5)Ferrier (II)反应通过水溶液中汞化化学计量数据将5-烯桥吡喃糖苷转换为环己酮(图1)。
这是一个环的转化反应,从四氢呋喃环岛环己烷的转换,反应步骤开始于烯烃的羟汞化,接着不稳定的半缩醛脱醇与开环反应,二酮分子内羟醛缩合。
由于从糖类生物合成肌醇的反应使用类似反应机理,6)这个反应得到越来越多的关注。
因此,Ferrier (II)反应在它的反应机理中产生了一个有趣的现象。
然而同时在使用汞化反应是有一个严重的问题。
尽管汞化催化量最近由Lukacs等7)和Ogawa等8)的报道已经足够充分,但是从对环境和人类健康的考虑出发,开发更为实用的方法应以满足目前的需求是很有必要的。
因此,我们使用其他的金属盐来分析Ferrier (II)反应。
我们侧重于反应的第一步,烯烃中加入水,类似汞一样搜索催化含氧金属化的过渡金属。
结果,我们发现二价钯具有良好的活性,尤其是,氯化钯的催化活性和三幅乙酸汞一样高。
Adam 1988年报道过Ferrier (II)反应中氯化钯的应用9) ,但是对其一般的应用没有讨论。
10)然而,因为这个反应实在中性溶剂中进行,所以没有副反应比如说含氧官能团的β-消除,或者是阻塞基团的消除。
此外, 氯化钯易于处理。
基于这些方面,我们选择氯化钯作为Ferrier (II)反应催化剂。
虽然最初氯化钯的稳定性是一个问题,我们发现这个化合物在水合二恶烷中保持稳定。
如图表1所示, 从葡萄糖、半乳糖和甘露糖而来的各种基质衍生物,与0.05当量的氯化钯反应转换为环己酮,产品收益率高。
由葡萄糖和半乳糖的来的5-烯吡喃糖苷表明了在苯甲酰基和苄基形式之间有反应性差异。
此外,我们发现新形成的羟基基团立体化学选择性与每一个基质相随(条目1-4)。
相反,甘露起源的基质在保护集团中不显示任何的差异,与α-选择性得到相应的环己酮(条目5, 6)。
环完全转换通过(0.05 equivalent)当量的氯化钯催化剂。
这个反应比以往的转换方法更具优势,因为:1)它非常普遍并且适用于各种糖类的环转换,2)反应在非常温和的条件下进行,3)反应中通过不同的立体化学选择性产生的各种异构体来源于不同于汞化反应的同一种化学机理。
此外,因为氯化钯催化剂和溶剂都不需要提纯,所以这个反应实用,并且可以应用到工业生产中。
利用这些优点,我们产用这个方法来完成生物活性化合物的全合成。
3.2 Cyclophellitol11)的全合成Cyclophellitol 是一个由Umezawa等人在1990年分离出来的一个β-D-葡萄糖苷酶抑制剂。
12)近年来, 人们发现糖相关酶与细胞内识别密切相关,13)这些酶抑制剂一直被用来重点研究各种疾病的治疗药物方面。
14)特别是,Cyclophellitol具有很高的活性,它的应用有望延伸到制作防病毒和抗-HIV剂抑制癌细胞的扩散。
15)Cyclophellitol的结构是一个在葡糖糖构像多取代环醇β–位置上类似β-D-葡糖苷的环氧环。
16)Cyclophellitol合成方法已经被广泛应用到世界各地。
17)我们不仅仅研究cyclophellitol也包括它的差向异构体的合成方法,最终的目的是构效关系的研究。
Fig. 2显示了cyclophellitol和它的差向异构体的合成方案。
在Ferrier (II)反应中,糖类用作初始基料转化为环己烷环,然后形成一个立体选择性环氧环。
然后利用区域选择性和立体选择性亲核加成环氧环,一个羟甲基基团被引入如图C1位置。
最后,进行消除反应形成一个β-构型环氧环来完成cyclophellitol的全合成, 其中所有的取代基都由立体化学来控制。
这条线路可以允许cyclophellitol多种差向异构体的合成。
在我们的试验中,5-烯醇吡喃葡糖苷118)在Ferrier (II)反应通过常规方法首先得到(利用氯化钯催化剂得到环己酮)。
环己酮通过消除反应转换为烯酮2。
烯酮2在Luche’s条件19)下还原得到β-醇3。
然后α-型环氧物立体选择性构象形成,MPM 基团保护羟基得到中间体环氧化物4(图3).在全合成途径中关键反应是区域选择性和亲核加成进攻环氧化物4羟甲基基团。
一般情况下,环己烷的开环反应中亲核试剂主要进攻环氧化物的轴向位置。
20)因此, 我们预计亲核取代环氧化物将在轴向位置,C5处,并且不显示所需的区域选择性21)(图4).我们设想如果我们能够改变环氧化物的构象,那么我们就能够在C6位置引入羟甲基基团。
换言之,如图4所示, 环氧化物中金属和氧原子之间的螯合和醚可能直接改变环己烷环的构象,从而导致轴向亲核进攻的位置在C6处,而不是C5处。
对于这样的,我们使用一个硼酸试剂来取代羟甲基,来研究环氧化物使用基料在被保护位置C1(利用各种保护剂,同位进攻)区域选择性(表2)。
22)遗憾的是,由于酰基保护基团和硼酸试剂反应,我们没有得到羟甲基的加成产物。
然而,羟甲基与基板上的保护基团醚以很高的速率发生反应。
非常有趣的是,基质由苄基保护,在相反的位置由于螯合作用MPM 和BOM基团生成羟甲基产品A,但是保护基团是TBDMS 时生成B。
我们假设巨大的TBDMS基团可能会阻止醚氧原子,这样的结果,那么环己烷结构不会发生转换。
基于这些结果,我们选择了MPM 作为做为最合适的保护剂,并进行了如下图所示的合成(图5)。
羟甲基化后得到二醇5,它由苄基基团保护,并且甲基与一个MPM基团进行交换。
然后,所有额苄基通过催化氢化脱保护得到五醇9。
五醇在碱性条件下很容易的进行环氧化物环化反应,Cyclophellitol 从原料1最终合成,总收益率在14%。
在这个合成方法中,初始糖类很容易的导致各中差向异构体,这取决于糖类的构象和保护基的类型。
同样的方法,C3处一个不同的排列,可以成功的得到Cyclophellitol的一个差向异构体。
23)3.3 肌醇异构体的合成24)肌醇是动物和植物中都能发现的生物活性化合物之一,在细胞的增值和癌变中表现出多种功能。
25)这里共有九中类型的肌醇立体异构体(图6), 因为在细胞内信号转导途径研究的最新进展,myo-肌醇得到了广泛的关注。
26,27)例如, 细胞外刺激反应,myo-肌醇-1,4,5-三磷酸[Ins(1,4,5)P3]调动Ca2+浓度增加。
28)此外,myo-肌醇-1,3,4,5-四磷酸[Ins(1,3,4,5)P4]从细胞外围中接收Ca离子。
29)由于肌醇多聚磷酸盐通过这种机制通过改变细胞内Ca离子浓度发挥不同的功能,它们被称为第二信使。
尽管更多的myo-肌醇多聚磷酸盐被发现,但是由于他们的浓度低,难以隔离,它们的激活机制还是难以琢磨。
30)因此,得到肌醇衍生物作为肌醇受体的配体十分必要。
31)然而,只有四种天然存在的肌醇异构体(scyllo-,neo-, D-手性-, L-手性-肌醇)可以作为myo-肌醇类的激动剂或者是拮抗剂,其他的四种(cis-,allo-,epi-和muco-肌醇)只能通过化学合成获得。
其中,有两种类型容易获得,但是它们非常的昂贵。
这完全归因于肌醇异构体罕见的结构和合成方法的不实际性。
为了建立一个简易的合成方法,来合成这九种类型的肌醇异构体包括其中我们之前没有关注过的类型,我们设计了一个合成途径如图7所示。
.这条线路,我们预期含有一个乙酰氧基的5-烯吡喃糖苷通过Ferrier (II)反应在C6位置江北转换为环己酮,环己酮中的酮部分被还原产生一个肌醇骨干。