核苷二磷酸6-脫氧-l-吡喃糖的合成方法
【專利摘要】核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖的合成方法。本發明屬于化學合成領域，涉及核苷二磷酸糖合成方法。本發明方法包括：1）取全保護核苷磷酰哌啶在N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜溶液中通過鈀碳催化氫化脫除全部保護基，過濾除去鈀碳后，得到相應脫保護核苷磷酰哌啶；2）向核苷磷酰哌啶中加入糖基-1-單磷酸鹽以及4,5-二氰基咪唑（DCI），反應得到核苷二磷酸糖產物；3）粗產物經過乙醇沉淀，反相C18HPLC純化，以及最終的離子交換得到相應的高純度核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖。本發明方法產率高，反應時間短，產物分離簡單，具有很高的應用價值。
【專利說明】核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖的合成方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于天然產物的化學制備【技術領域】，涉及一種通過核苷磷酰哌啶方法合成核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖的新方法。
技術背景
[0002]糖不但是細胞結構的重要組成部分和生物體內能量貯存的主要形式，而且參與生物體內許多重要的信號傳遞過程。細胞表面的多糖是許多重要生物分子(如激素、凝集素和細菌毒素等)的結合位點以及細菌和病毒的感染位點。在眾多的革蘭氏陰性細菌表面的脂多糖中就含有大量L-鼠李糖等6-脫氧-L-批喃糖結構單兀。同時，6-脫氧-L-批喃糖也是革蘭氏陽性細菌產生的多種抗生素中不可或缺的結構單元。細菌糖基轉移酶利用的核苷酸糖構建細胞壁和細胞表面抗原，以及許多小的生物活性分子的糖基化。糖基轉移酶因具有良好的底物適應性和立體選擇性，正被越來越多的應用于制備寡糖、糖綴合物和含糖基天然產物，而糖基轉移酶所需的糖基供體則是核苷二磷酸糖。因此，合成核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖對于揭示微生物生命過程，開發新型的抗生素等生物學前沿領域都有著重要的意義。
[0003]核苷二磷酸糖作為糖基化合物的重要中間體，在自然界中存在的種類很少，只有極少數核苷二磷酸糖可以通過市場購買且價格十分昂貴。核苷二磷酸糖的化學合成主要存在以下難點:1)由于分子結構中高極性和帶電荷基團存在，反應原料在有機溶劑中溶解度低；2)反應專一性差，產率低；3)產物復雜，不易純化；4)產物中的二磷酸容易水解。
[0004]目前，合成核苷二磷酸糖主要有兩類方法。第一類方法是將糖基-1-磷酸和活化的核苷-5'-單磷酸進行偶聯。文獻報道的活化核苷-5'-單磷酸主要有磷酰嗎啉與磷酰咪唑。其中磷酰咪唑與糖基-1-單磷酸反應速度緩慢，一般需要I至2天，產率通常只有20%至40%左右。磷酰嗎啉與糖基-1-磷酸偶聯反應時，速度更為緩慢，通常需要幾天到一周，且產率較低，僅為20%左右。根據Wong和Kahne的報道，弱酸性的\?_四氮唑和甲基咪唑鹽酸鹽可以有效地將反應縮短至12小時至2天。在磷酰嗎啉過量的情況下，反應產率可以得到70%左右，但是隨之而來的一個問題是磷酰嗎啉水解得到的核苷單磷酸與產物極性極為相近，非常難于通過常規的方法去除。第二類方法是將1-鹵代糖或者1，2_脫水糖與核苷-5, - 二磷酸進行偶聯，但是該方法反應產率相對較低，通常僅為30%至50%左右，而且缺乏對產物端位立體構型的控制。因此，該方法在實際應用中受到一定的限制。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖的化學合成提供一種新穎、通用和高效的方法。
[0006]本發明涉及的核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖的合成方法包括兩個連續步驟:1)全保護核苷磷酰哌啶1-2在二甲基甲酰胺或二甲基亞砜溶液中通過鈀碳催化氫化脫除全部保護基，過濾除去鈀碳后，得到相應脫保護核苷磷酰哌啶；2)向核苷磷酰哌啶中加入糖基-1-單磷酸鹽(3-4)以及4，5-二氰基咪唑(DCI)，反應得到核苷二磷酸糖產物。粗產物經過乙醇沉淀，反相C18 HPLC純化，以及最終的離子交換得到4種高純度核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖5-8，產率為70-75%。[0007]如圖1所示，本方法步驟I)中，鈀碳為5%或10%鈀碳，其與全保護核苷磷酰哌啶1-2的質量比例為1:10至1:20之間；催化氫化過程中縛酸用的有機堿選自三甲胺、三乙胺、三正丙胺、三異丙胺、三正丁胺、二異丙基乙基胺任一種或幾種混合物，全保護核苷磷酰哌啶與有機堿的摩爾比例為1:1至1:1.2之間；氫化壓力為I個大氣壓；反應溶劑為
二甲基甲酰胺或二甲基亞砜，反應溫度在20 °〇至40 °C之間；反應時間在I小時至3小時。
[0008]本方法步驟2)中，所述糖基-1-單磷酸鹽為糖基-1-單磷酸(三乙胺)鹽，核苷磷酰哌啶與糖基-1-單磷酸單(三乙胺)鹽的摩爾比例為1:1至1:2之間；4，5- 二氰基咪唑與核苷磷酰哌啶的摩爾比例為3:1至6:1 ;反應溫度在30 1:至40 °C之間；反應時間在4小時至6小時。
[0009]本發明專利涉及的核苷磷酰哌唳/4，5- 二氰基咪唑體系與以往Wong和Kahne報道的核苷磷酰嗎啉/H四氮唑和核苷磷酰嗎啉/#_甲基咪唑鹽酸鹽體系相比，在核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖的合成中，可將反應時間由原來的12小時至48小時縮短到4小時至6小時。同時，該新方法在糖單磷酸過量的條件下，反應產率仍然可以達到70%以上，解決了以往方法中磷酰嗎啉過量導致的水解副產物，即核苷單磷酸，與產物極性極為相近，難于通過常規方法分離的難題。因此，該新方法在核苷二磷酸糖類化合物的化學合成中具有很高的實際應用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1.核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖的合成方法。
【具體實施方式】
[0011]實施例1:
尿苷5' - 二磷酸-a-L-鼠李糖二鈉鹽5的合成:將於⑷-芐基-(2'，3' -二芐氧羰基)尿苷-5' _)磷酰哌啶I (100 mg,0.13 mmol)、10%鈀碳(5 mg，重量比例5%)和三乙胺(18 μ L，0.13 mmol)溶于干燥二甲基甲酰胺(I mL)，20 °〇常壓氫化3小時。氫化后使用孔徑0.45 μ m濾膜除去鈀碳后，溶液加入a -L-鼠李糖_1_單磷酸(三乙胺)鹽(67 mg,0.195 mmol)、4，5-二氰基咪唑(61 mg,0.52 mmol)在 30 °C攪拌 6 小時。反應結束后，濃縮溶劑。殘留物中加入醋酸鈉水溶液(10 M，0.5 mL)溶解后加入乙醇(50 mL)沉淀產物，離心得尿苷5' - 二磷酸-a -L-鼠李糖鈉鹽粗品。使用反相HPLC (XTerra PrepMS C18 0BD? 10 μ m，19 X 250 mm Column)線性洗脫(95%三乙基碳酸氫銨(TEAB，10 mM)/5%甲醇至80%三乙基碳酸氫銨/20%甲醇，15分鐘)，合并含產物洗脫液，減壓濃縮得白色尿苷5' - 二磷酸-a-L-鼠李糖三乙胺鹽固體。三乙胺鹽型產物溶于去離子水(I mL)，經鈉離子型陽離子交換樹脂交換洗脫，然后減壓濃縮得尿苷5' - 二磷酸-a-L-鼠李糖二鈉鹽白色固體58 mg，產率:75%。
[0012]實施例2:胸苷5' _ 二憐酸_ a-L-鼠李糖二鈉鹽6的合成:將Ar-(0-芐基-0-(3' _節氧擬基)胸苷-5'-)磷酰哌啶2(80 mg，0.13 mmol)、5%鈀碳(8 mg，重量比例10%)和三正丙胺(25μ L,0.13 mmol)溶于干燥Ai1Ar-二甲基甲酰胺(I mL),30。(!'常壓氫化2小時。氫化后使用孔徑0.45 μ m濾膜除去鈀碳后，溶液加入α-L-鼠李糖-1-單磷酸(三乙胺)鹽(67 mg,
0.195 mmol)、4，5-二氰基咪唑(61 mg，0.52 mmol)在40 °C攪拌4小時。反應結束后，濃縮溶劑。殘留物中加入醋酸鈉水溶液(10 M，0.5 mL)溶解后加入乙醇(50 mL)沉淀產物，離心得胸苷5' - 二磷酸-a-L-鼠李糖鈉鹽粗品。使用反相HPLC(XTerra Prep MS C18 0BD?10 μπι, 19 X 250 mm Column)線性洗脫(95%三乙基碳酸氫銨(TEAB，10 mM)/5%甲醇至80%三乙基碳酸氫銨/20%甲醇，15分鐘)，合并含產物洗脫液，減壓濃縮得白色胸苷5' - 二磷酸-a-L-鼠李糖三乙胺鹽固體。三乙胺鹽型產物溶于去離子水(1mL)，經鈉離子型陽離子交換樹脂交換洗脫，然后減壓濃縮得胸苷5，- 二磷酸-a -L-鼠李糖二鈉鹽白色固體56mg，產率:73%。
[0013]實施例3:
尿苷5 ' -二磷酸-6-脫氧-a-L-塔羅糖二鈉鹽7的合成:將於⑷-芐基-0-(2' ,3' -二芐氧羰基)尿苷-5'-)磷酰哌啶 1(100 mg，0.13 mmol)、10%鈀碳(10mg，重量比例10%)和二異丙基乙基胺(21 yL,0.13 mmol)溶于干燥二甲基甲酰胺(ImL)，40 1:常壓氫化I小時。氫化后使用孔徑0.45 μ m濾膜除去鈀碳后，溶液加入6-脫氧-a-L-塔羅糖-1-單磷酸(三乙胺)鹽(89 mg，0.26 mmol)、4，5-二氰基咪唑(77 mg，0.65mmol)在30 °C攪拌6小時。反應結束后，濃縮溶劑。殘留物中加入醋酸鈉水溶液(10 M，
0.5 mL)溶解后加入乙醇(50 mL)沉淀產物，離心得尿苷5' - 二磷酸-6-脫氧-a -L-塔羅糖鈉鹽粗品。使用反相 HPLC (XTerra Prep MS C18 0BD? 10 μ m，19 X 250 mm Column)線性洗脫(95%三乙基碳酸氫銨(TEAB，10 mM)/5%甲醇至80%三乙基碳酸氫銨/20%甲醇，15分鐘)，合并含產物洗脫液，減壓濃縮得白色尿苷5' - 二磷酸-6-脫氧- a -L-塔羅糖三乙胺鹽固體。三乙胺鹽型產物溶于去離子水(I mL)，經鈉離子型陽離子交換樹脂交換洗脫，然后減壓濃縮得尿苷5' - 二磷酸-6-脫氧-a-L-塔羅糖二鈉鹽白色固體55 mg，產率:71%。
[0014]實施例4:
胸苷5' - 二磷酸-6-脫氧-a -L-塔羅糖二鈉鹽8的合成:將(O-芐基-O- (3'-芐氧羰基)胸苷-5'-)磷酰哌啶2 (80 mg，0.13 mmol)、10%鈀碳(4 mg，重量比例5%)和三正丁胺(38 μ L, 0.16 mmol)溶于干燥二甲基亞砜(I mL),20。(!'常壓氫化3小時。氫化后使用孔徑0.45 μ m濾膜除去鈀碳后，溶液加入6-脫氧-a -L-塔羅糖_1_單磷酸(三乙胺)鹽(76 mg,0.22 mmol)、4，5-二氰基咪唑(77 mg,0.65 mmol)在 40 °C攪拌 4 小時。反應結束后，濃縮溶劑。殘留物中加入醋酸鈉水溶液(10 Μ,Ο.5 mL)溶解后加入乙醇(50 mL)沉淀產物，離心得胸苷5' - 二磷酸-6-脫氧-a -L-塔羅糖鈉鹽粗品。使用反相HPLC (XTerraPrep MS C18 0BD? 10 μ m, 19 X 250 mm Column)線性洗脫(95% 三乙基碳酸氫銨(TEAB,10 mM)/5%甲醇至80%三乙基碳酸氫銨/20%甲醇，15分鐘)，合并含產物洗脫液，減壓濃縮得白色胸苷5' - 二磷酸-6-脫氧-a-L-塔羅糖三乙胺鹽固體。三乙胺鹽型產物溶于去離子水(I mL)，經鈉離子型陽離子交換樹脂交換洗脫，然后減壓濃縮得胸苷5' - 二磷酸-6-脫氧-a-L-塔羅糖二鈉鹽白色固體54 mg，產率:70%。
【權利要求】
1.核苷二磷酸6-脫氧-L-吡喃糖的合成方法，其特征在于包括如下步驟:I)取全保護核苷磷酰哌啶
2.如權利要求1所述的合成方法，其特征在于所述步驟I)中，鈀碳為5%或10%鈀碳，其與全保護核苷磷酰哌啶的質量比例為1:10至1:20之間；催化氫化過程中縛酸用的有機堿選自三甲胺、三乙胺、三正丙胺、三異丙胺、三正丁胺、二異丙基乙基胺；全保護核苷磷酰哌啶與有機堿的摩爾比例為1:1至1:1.2之間；氫化壓力為I個大氣壓；反應溫度在20 V至40 °C之間；反應時間在I小時至3小時。
3.如權利要求1所述的合成方法，其特征在于所述步驟2)中，所述糖基-1-單磷酸鹽為糖基-1-單磷酸(三乙胺)鹽，核苷磷酰哌啶與糖基-1-單磷酸(三乙胺)鹽的摩爾比例為1:1至1:2之間；4，5- 二氰基咪唑與核苷磷酰哌啶的摩爾比例為3:1至6:1 ;反應溫度在30 1:至40 °C之間；反應時間在4小時至6小時。
【文檔編號】C07H19/10GK103509074SQ201310469050
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2013年10月10日
【發明者】孫麒, 龔珊珊, 李星見, 蒲守智, 劉剛, 劉國棟 申請人:江西科技師范大學