選擇性糖苷化合成二糖甾體皂苷＊

彭雁南，王 鵬，宋 妮，張秀麗，任素梅，李 明

（中國海洋大學(xué)醫(yī)藥學(xué)院海洋藥物教育部重點實驗室，山東 青島266003）

甾體皂苷是很多傳統(tǒng)藥用植物的活性成分，具有抗腫瘤、抗病毒、抗炎、抗菌、免疫調(diào)節(jié)等多種多樣的生物活性［1］。但由于一種植物中所含的皂苷種類多且結(jié)構(gòu)類似，有的成分含量又很少，很難分離出一定量的單一成分，從而限制了它的藥理活性研究及在臨床上的應(yīng)用?；瘜W(xué)合成可以高效便捷的得到具有特定結(jié)構(gòu)的甾體皂苷，目前的合成方法大多通過多步的保護(hù)基操作來實現(xiàn)。區(qū)域選擇性保護(hù)基操作和糖苷化由于經(jīng)濟(jì)便捷和高效，受到了越來越多關(guān)注和應(yīng)用，已有多種區(qū)域選擇性糖苷化方法［2－5］被報道。半乳糖是甾體皂苷中常見的糖基，如甾體皂苷 Laxnmin B［6］中帶有β－DGlcp－（1→4）－［α－L－Rhap－（1→2）］－β－D－Gal p 糖鏈，澳洲茄 堿［7］中 帶 有 β－D－Glcp－（1→3）－［α－L－Rhap－（1→2）］－β－D－Gal p 糖鏈，因此發(fā)展對半乳糖皂苷的選擇性保護(hù)和糖苷化方法對合成這類化合物具有重要意義。本文報道對半乳糖薯蕷皂苷進(jìn)行選擇性特戊?；Ｗo(hù)及其選擇性糖苷化反應(yīng)的研究。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

所用試劑：TMSOTf、DMAP、CCl3CN、DBU 均為Aldrich－Sigma、Acros公司產(chǎn)品，直接用于反應(yīng)；二氯甲烷用前以氫化鈣回流重蒸；所用石油醚為60～90℃沸程。未經(jīng)特殊說明，其它均為普通國產(chǎn)分析純試劑。用以檢測反應(yīng)進(jìn)程的薄層色譜（TLC）為煙臺化學(xué)工業(yè)研究所產(chǎn)薄層色譜硅膠預(yù)制板（硅膠粒度10～40μm）。顯色液為8%濃硫酸甲醇溶液。柱層析所用硅膠購自青島海洋化工廠分廠，規(guī)格為300～400目。

主要實驗儀器JEOL－ECP－600NMR核磁共振波

譜儀；JASCO P－1020數(shù) 顯 旋 光 儀；Q－TOF 質(zhì) 譜 儀；EYELA低溫反應(yīng)器。

1.2 實驗操作

1.2.1 化合物2的合成 向裝有新活化的4A分子篩的兩頸瓶中加入薯蕷皂苷元（207mg，0.50mmol）和半乳糖三氯亞胺酯給體1（517mg，0.70mmol），無水二氯甲烷（10.0mL）溶解樣品，室溫攪拌30min，加入三甲基硅基三氟甲磺酸酯（以下簡稱TMSOTf）（10μL，0.05mmol），攪拌反應(yīng)30min后，加入兩滴三乙胺淬滅反應(yīng)，抽濾，減壓濃縮，硅膠柱層析，（石油醚∶乙酸乙酯＝5∶1），減壓濃縮得白色固體2（438mg，0.44mmol，88%）。1H NMR （CDCl3，600MHz）δ8.02（dd，2H，J＝7.2，1.1Hz），7.95（d，2H，J＝7.2Hz），7.89（dd，2H，J＝7.1，1.1Hz），7.71（dd，2H，J＝7.1，1.1Hz），7.54－7.29（m，10H），7.17（dd，2H，J＝12.6，4.9Hz），5.91（d，1H，J＝3.3Hz），5.70（dd，1H，J＝10.4，8.2Hz），5.52（dd，1H，J＝10.4，3.8Hz），5.14（d，1H，J＝5.0Hz），4.84（d，1H，J＝8.3Hz），4.60（dd，1H，J＝11.0，6.6Hz），4.23－4.36（m，3H），3.48（m，1H），3.41－3.27（m，2H），0.90（d，3H，J＝7.1Hz），0.85（s，3H），0.71（d，3H，J＝6.1Hz），0.69（s，3H）.

1.2.2 化合物3的合成 稱取化合物2（2.87g，2.9mmol）于單口瓶中，加入甲醇（20.0mL），二氯甲烷（20.0mL）溶解樣品，加入催化量的甲醇鈉，室溫反應(yīng)過夜，用酸性樹脂調(diào)節(jié)pH值到弱酸性，過濾，旋蒸濃縮得白色固體，乙醚洗滌，抽濾得白色固體3（1.46g，2.53mmol，87%）。

1.2.3 化合物4的合成 稱取半乳糖薯蕷皂苷3（600mg，1.04mmol）于兩頸甁中，加入二氯甲烷（20.0mL）和2，4，6－三甲基吡啶（collidine）（5.0mL）溶解樣品，室溫下緩慢滴加特戊酰氯（PivCl）（385μL，3.12mmol），升溫至50℃反應(yīng)5.0h，反應(yīng)完畢后，加入少量甲醇淬滅反應(yīng)，用二氯甲烷稀釋反應(yīng)液，分別用1mol·L－1鹽酸，飽和碳酸氫鈉，蒸餾水，飽和食鹽洗，無水硫酸鈉干燥，抽濾，硅膠柱層析（二氯甲烷∶甲醇＝50∶1～25∶1），濃縮得白色固體4（464mg，0.70 mmol，68%）。［α］27D－72.3°（c 0.34，CHCl3）；1HNMR（600MHz，pyridine－d5）δ5.32 （d，1H，J＝4.9Hz），4.85 （m，2H），4.71（dd，1H，J＝11.0，4.9Hz），4.53（dd，1H，J＝14.3，7.1Hz），4.41（t，1H，J＝9.4Hz），4.35（d，1H，J＝2.8Hz），4.17（dd，1H，J＝9.3，3.3Hz），4.08（t，1H，J＝6.6Hz），3.90（m，1H），3.55（d，1H，J＝11.0Hz），3.46（t，1H，J＝11.0Hz），1.23（s，9H），1.12（d，3H，J＝7.1Hz），0.92（s，3H），0.82（s，3H），0.67（d，3H，J＝5.5Hz）；13C NMR（150MHz，pyridine－d5）δ177.8，140.8，121.5，109.0，103.0，80.9，78.3，74.9，73.2，72.1，69.7，66.6，64.3，62.7，56.4，50.1，41.7，40.2，39.7，39.1，38.6，37.4，36.9，32.1，32.0，31.6，31.4，30.4，30.1，29.0，27.0，26.9，20.9，19.2，17.1，16.1，14.8；MS（ESI）m／z 661.4［M＋H］＋，683.2［M＋Na］＋；HRMS calcd.for C38H60O9Na 683.413 5，found 683.412 4。

1.2.4 化合物5的合成 稱取二糖基薯蕷皂苷4（34 mg，0.028mmol）于單口瓶中，加入吡啶（1.0mL），醋酐（1.0mL，10.6mmol）溶解樣品，室溫反應(yīng)過夜后，加入適量甲醇淬滅反應(yīng)，旋蒸濃縮，二氯甲烷稀釋，有機(jī)相分別用1mol·L－1鹽酸，飽和碳酸氫鈉，蒸餾水，飽和食鹽水洗，無水硫酸鈉干燥，抽濾，濃縮，硅膠柱層析（石油醚∶乙酸乙酯∶二氯甲烷＝7∶2∶1），濃縮，得無色透明漿狀物5（33mg，0.025mmol，91%）。［α］27D－63.6°（c 0.36，CHCl3）；1H NMR （600MHz，CDCl3）δ5.35（m，2H），5.17（dd，1H，J＝10.4，8.2Hz），5.02（dd，1H，J＝10.4，3.3Hz），4.53（d，1H，J＝8.3Hz），4.39（dd，1H，J＝14.1，7.7Hz），4.16（dd，1H，J＝11.0，7.1Hz），4.07（dd，1H，J＝11.6，7.1Hz），3.90（t，1H，J＝7.1Hz），3.45（m，2H），3.36（t，1H，J＝11.0Hz），2.13（s，3H），2.05（s，3H），1.97（s，3H），1.16（s，9H），0.99（s，3H），0.96（d，3H，J＝7.2Hz），0.78（d，3H，J＝6.0Hz），0.77（s，3H）；13C NMR （150MHz，CDCl3）δ178.0，170.3，169.5，140.4，122.0，109.4，100.4，80.9，80.4，77.3，77.1，76.9，71.1，70.6，69.2，67.1，66.9，62.2，61.3，56.5，50.1，41.7，40.3，39.8，39.0，37.2，36.9，32.1，31.5，30.4，29.6，28.9，27.1，20.9，20.8，20.7，19.4，17.2，16.4，14.6.MS （ESI）：m／z 810.0 ［M＋Na］＋；HRMS calcd.for C44H66O12Na 809.4452，found 809.4475。1.2.5化合物6的合成 向裝有新活化4A分子篩的封管中加入半乳糖薯蕷皂苷4（100mg，0.15mmol），無水二氯甲烷（4.0mL）溶解樣品，室溫攪拌1h，加入TMSOTf的二氯甲烷溶液（210μL，0.21mmol／L，0.04mmol），緩慢滴加N－苯基三氟亞胺酯9的二氯甲烷溶液（152mg，0.20mmol），室溫攪拌反應(yīng)3.5h后，加入2滴三乙胺淬滅反應(yīng)，過濾，濃縮，硅膠柱層析（二氯甲烷∶乙酸乙酯＝6∶1），濃縮得無色透明漿狀物6（56mg，0.046mmol，30%）。［α］27D＋8.2°（c 0.80，CHCl3）；1H NMR （600MHz，CDCl3）δ8.00（dd，2H，J＝6.6，1.6Hz），7.96（dd，2H，J＝7.1，1.7Hz），7.87（dd，2H，J＝7.1，1.1Hz），7.82（dd，2H，J＝8.2，1.1Hz），7.54－7.37（m，8H），7.31（t，2H，J＝8.3Hz），7.27（t，2H，J＝7.7Hz），5.93 （t，1H，J ＝9.9Hz），5.78 （t，1H，J＝9.9Hz），5.54（dd，1H，J＝9.4，7.7Hz），5.33（d，1H，J＝7.7Hz），5.24（d，1H，J＝5.0Hz），4.67（dd，1H，J＝12.1，3.3Hz），4.48（m，2H），4.40（dd，1H，J＝14.8，7.1Hz），4.22（m，3H），3.74（s，1H），3.66（t，1H，J＝8.8Hz），3.59（m，3H），4.46（d，1H，J＝6.1Hz），3.37（t，1H，J＝10.4Hz），1.16（s，9H），0.97（d，3H，J＝7.1Hz），0.95（s，3H），0.78（d，3H，J＝6.6Hz），0.76（s，3H）；13C NMR（150MHz，CDCl3）δ178.4，166.5，166.1，165.9，165.2，140.2，133.7，133.5，133.3，133.1，129.9，128.9，128.6，128.5，128.4，121.9，109.4，101.5，100.9，80.9，80.4，80.0，73.4，72.8，72.6，71.9，69.4，68.3，66.9，62.7，62.2，56.5，50.0，41.7，40.3，39.8，39.2，38.8，37.2，36.9，32.0，31.9，31.5，31.4，30.4，30.0，28.9，27.2，20.9，19.4，17.2，16.3，14.6；MS（ESI）：m／z1261.9［M＋Na］＋.HRMS calcd.for C72H86O18Na 1261.571 2，found 1261.574 2。

1.2.6 化 合 物7的 合 成 化 合 物6（34mg，0.027mmol）經(jīng)采用與化合物5相同的合成條件得化合物7（33mg，0.025mmol，90%）。［α］27D－13.1°（c 0.42，CHCl3）；1H NMR （600MHz，CDCl3）δ8.00（d，2H，J＝7.1Hz），7.91（d，2H，J＝7.1Hz），7.85（d，2H，J＝7.1Hz），7.80（d，2H，J＝7.1Hz），7.53－7.36（m，8H），7.31（t，2H，J＝8.3Hz），7.27（t，2H，J＝7.7Hz），5.86 （t，1H，J＝9.4Hz），5.78（t，1H，J＝9.9Hz），5.51（dd，1H，J＝9.3，7.7Hz），5.29（d，1H，J＝7.7Hz），5.24（d，1H，J＝4.9Hz），5.21（d，1H，J＝3.3Hz），4.87（dd，1H，J＝10.4，3.3Hz），4.66（dd，1H，J＝12.1，3.3Hz），4.60（d，1H，J＝7.7Hz），4.49（dd，1H，J＝12.1，3.8Hz），4.41（dd，1H，J＝15.4，7.1Hz），4.18（m，1H），4.09（dd，1H，J＝11.0，6.6Hz），4.00（dd，1H，J＝11.0，6.6Hz），3.89（dd，1H，J＝9.9，7.7Hz），3.83（t，1H，J＝6.6Hz），3.59（m，1H），3.47（d，1H，J＝8.3Hz），3.37（t，1H，J＝11.0Hz），1.74（s，3H），1.71（s，3H），1.23（s，9H），0.97（d，3H，J＝7.1Hz），0.95（s，3H），0.78（d，3H，J＝6.6Hz），0.76（s，3H）；13C NMR （150MHz，CDCl3）δ177.9，170.0，166.2，166.0，165.1，164.9，139.9，133.3，129.8，129.5，129.3，128.9，128.8，128.5，128.3，109.4，80.9，73.3，73.2，72.5，69.3，56.5，50.0，40.3，39.8，37.1，36.9，31.4，30.4，27.1，20.9，19.4，16.4，14.4；MS （ESI）m／z 1345.8 ［M＋Na］＋；HRMS calcd.for C76H90O20Na 1345.592 3，found 1345.591 4。1.2.7化合物8的合成 稱取化合物7（20mg，0.015mmol），LiOH·H2O（6.88mg，0.16mmol）于單口瓶中，加入甲醇（6.0mL），四氫呋喃（0.6mL），水（75μL）溶解樣品，置于50℃油浴反應(yīng)過夜，酸性樹脂調(diào)節(jié)pH值到近中性，抽濾濃縮，硅膠柱層析（二氯甲烷∶甲醇∶水＝6∶1∶0.08）后濃縮得白色固體8（11 mg，0.015mmol，99%）。［α］27D－45.2°（c 0.13，CH3OH）；1H NMR （600MHz，pyridine－d5）δ5.30（s，1H），5.17（d，1H，J＝8.2Hz），5.01（d，1H，J＝7.1Hz），4.65－4.40（m，7H），4.29（t，2H，J＝8.2Hz），4.17（t，1H，J＝9.4Hz），4.12（t，1H，J＝7.7Hz），4.04（t，1H，J＝6.1Hz），3.88（m，2H），3.57（m，1H），3.48（t，1H，J＝10.4Hz），1.12（d，3H，J＝7.1Hz），0.97（s，3H），0.80（s，3H），0.67 （s，3H）；13C NMR （150MHz，pyridine－d5）δ140.2，120.6，108.4，105.9，101.0，82.4，80.2，78.4，77.8，77.2，76.0，75.7，74.1，70.6，68.8，66.0，62.0，61.8，61.4，55.8，49.4，41.1，39.6，39.0，38.4，36.6，36.2，31.4，30.9，30.8，29.7，29.5，28.4，20.3，18.6，16.5，15.5，14.2.MS（ESI）：m／z761.4［M＋Na］＋；HRMS calcd.for C39H62O13Na 761.408 3，found 761.409 5。

圖1 二糖基薯蕷皂苷8的合成Fig.1 Synthesis of diosgenyl diglycoside 8

2 結(jié)果與討論

薯蕷皂苷元與半乳糖給體1進(jìn)行糖苷化反應(yīng)后，經(jīng)脫保護(hù)方便地得到化合物3（見圖1）。接著對在化合物3的6′位引入特戊?；≒iv）保護(hù)基的反應(yīng)條件進(jìn)行了探索。首先，以CH2Cl2和pyridine為混合溶劑，3與1.5當(dāng)量的特戊酰氯在－40℃進(jìn)行反應(yīng)，TLC檢測顯示反應(yīng)進(jìn)行緩慢；于是升高溫度到－15℃，增加PivCl的當(dāng)量到3.0，繼續(xù)反應(yīng)10h后，以20%收率得到化合物4（見圖1）。Kim等［8］報道了用BBTZ選擇性的保護(hù)伯羥基的方法，本文用1－羥基苯并三唑特戊酸酯在三乙胺存在下與化合物3反應(yīng)，TLC顯示它對底物3的區(qū)域選擇性不好，收率約為20%。進(jìn)一步查閱文獻(xiàn)［9］發(fā)現(xiàn)在低溫條件下，以collidine作為反應(yīng)的溶劑和堿，能夠選擇性地在葡萄糖的6位引入乙?；Ｗo(hù)基。這樣，改用collidine為堿，在－5～35℃條件下，3與2.0當(dāng)量的特戊酰氯反應(yīng)，TLC檢測表明反應(yīng)的區(qū)域選擇性比較好，但原料有剩余，增加PivCl的用量，原料仍反應(yīng)不完全。接著對反應(yīng)溫度進(jìn)行考察發(fā)現(xiàn)，升高溫度到70℃，原料基本反應(yīng)完畢，最終以70%的收率得到了目標(biāo)化合物4；在此基礎(chǔ)上，對該反應(yīng)溫度進(jìn)一步優(yōu)化表明，在50和60℃下進(jìn)行該反應(yīng)，收率并沒有大的改觀，分別為71%和68%。為了確定化合物4的結(jié)構(gòu)，將其進(jìn)行全乙?；玫交衔?（見圖1）。與化合物4的相比，化合物5的1H－NMR譜圖顯示半乳糖2，3，4位的氫原子向低場位移至5.17，5.02，5.35ppm，從而確證了化合物4的結(jié)構(gòu)。

在糖化學(xué)的合成研究中，通常利用半乳糖的平伏鍵3－OH和直立鍵4－OH處于順式的關(guān)系，對3－OH進(jìn)行選擇性的保護(hù)和糖苷化，從而減少保護(hù)基操作，提高合成的效率［9］。于是在得到化合物4后，為了在其3－OH選擇性地引入葡萄糖基，所以作者對該糖苷化反應(yīng)進(jìn)行了研究。首先以TMSOTf或BF3·OEt2作為促進(jìn)劑，在不同溫度（－78或－40℃）下，化合物4與葡萄糖基三氯亞胺酯給體10（見圖1）反應(yīng)，均沒有產(chǎn)物生成；當(dāng)改用三氟乙酰亞胺酯9作為糖基給體后，以TMSOTf為促進(jìn)劑，在－40℃～室溫條件下以30%的收率得到二糖苷化產(chǎn)物，由于1H－NMR譜圖復(fù)雜，不能清晰地顯示糖苷化發(fā)生位置，為了進(jìn)一步確定其結(jié)構(gòu)，將其進(jìn)行全乙?；Ｗo(hù)得到化合物7。通過化合物7的1H－1H COSY 可以確定半乳糖環(huán)上氫的化學(xué)位移是H－1′（δH4.61），H－2′（δH3.89），H－3′（δH4.87），H－4′（δH5.21），H－5′（δH3.83），H－6－（δH4.09，4.00），而葡萄糖環(huán)上氫的化學(xué)位移 H－1″（δH5.30），H－2″（δH5.51），H－3″（δH5.86），H－4″（δH5.78），H－5″（δH4.18），H－6″（δH4.66，4.49）；結(jié)合化合物7的 HMQC譜圖，確定了半乳糖環(huán)中碳原子的化學(xué)位移為 C－1′（δc101.5），C－2′（δc76.0），C－3′（δc71.9），C－4′（δc66.8），C－5′（δc70.2），C－6′（δc61.2）；葡萄糖環(huán)中碳原子的化學(xué)位移為 C－1″（δc100.8），C－2″（δc72.3），C－3″（δc73.1），C－4″（δc69.2），C－5″（δc72.3），C－6″（δc62.0）。這樣通過化 合 物 7 的 HMBC 譜中 H－1″（δH5.30）與 C－2′（δc76.0）的相關(guān)峰，表明該條件下糖苷化發(fā)生在4中2′－OH，而不是期望的3′－OH。而文獻(xiàn)［10］報道，3的4－，6－OH用芐叉保護(hù)后得到化合物4a（見圖1）與給體10的糖苷化發(fā)生在其3′－OH上。這些結(jié)果表明糖苷化是一個非常微妙的反應(yīng)，容易受到保護(hù)基、給體、促進(jìn)劑等多種因素影響，這無疑增加了糖類化合物合成的難度和不確定性。最后，化合物6經(jīng)LiOH處理，脫除保護(hù)基得二糖皂苷8。

4 結(jié)語

以半乳糖三氯亞胺酯給體1和薯蕷皂苷元為原料，在高效地實現(xiàn)了對半乳糖苷2的6′－OH的特戊?；Ｗo(hù)的基礎(chǔ)上，采用選擇性糖苷化反應(yīng)策略，以5步反應(yīng)，16%的總產(chǎn)率得到二糖皂苷8。目前在對該選擇性糖苷化反應(yīng)開展更深入的研究和應(yīng)用。

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