腺嘌呤葡萄糖苷的合成

孫莉萍，孫明明，夏 然*，渠桂榮

(1. 新鄉(xiāng)學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2. 新鄉(xiāng)學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003； 3. 河南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007)

腺嘌呤葡萄糖苷[1，9-(β-D-glucopyranosyl)adenine，CAS：3181-39-3]是天然核苷腺苷的類似物，是將腺苷的核糖改變?yōu)槠咸烟荹1]，是最早被研究的嘌呤類吡喃糖苷類化合物。研究發(fā)現(xiàn)，腺嘌呤葡萄糖苷具有抑制多種癌細(xì)胞增生[2]、抑制轉(zhuǎn)運蛋白NupC和NupG等活性[3]。還可以嵌入RNA鏈中，用于堿基識別和寡苷酸生理活性的研究[4]。多種具有良好活性的核苷類抗生素也具有腺嘌呤葡萄糖苷的結(jié)構(gòu)片段。同時，以腺嘌呤葡萄糖苷為底物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，得到多樣性的嘌呤類吡喃糖苷類化合物，也得到了廣泛關(guān)注。

目前腺嘌呤葡萄糖苷的合成方法主要有：1)1-溴乙?；咸烟呛推S氨基嘌呤的汞鹽縮合，脫除乙酰基和芐基得到[5]；2)在回流和四氯化錫存在下，乙?；Ｗo(hù)的葡萄糖和硅醚保護(hù)的腺嘌呤縮合[6]，脫除保護(hù)基得到；3)芐基保護(hù)的胞嘧啶葡萄糖苷和腺嘌呤在TMSCl(三甲基氯硅烷)存在下，在吡啶中回流發(fā)生堿基轉(zhuǎn)移，然后脫除保護(hù)基得到[7]。這些方法存在以下不足：1)用到過量四氯化錫、氯化汞等重金屬鹽，毒性大，成本高；2)溫度較高，易產(chǎn)生無活性的α異構(gòu)體，分離提純困難；3)原料合成步驟多，不易得。由于1的合成難度大，限制了其應(yīng)用范圍。

本研究以易于制備的1-氯-2,3,4,6-四-O-乙酰基葡萄糖(5)代替1-溴-2,3,4,6-四-O-乙?；咸烟?，在溫和條件下和硅醚化的6-氯嘌呤(3)縮合，脫除乙酰基后得到腺嘌呤葡萄糖苷，共4步，總收率80%，并用1H NMR、13C NMR和HRMS確證腺嘌呤葡萄糖苷和6的結(jié)構(gòu)。該法條件溫和，原料易得，為腺嘌呤葡萄糖苷提供了較好的合成方法。合成路線見圖1。

圖1 合成路線

1 實 驗

1.1 原料與儀器

6-氯嘌呤、β-D-(+)-五乙?；咸烟?，分析純，洛陽德勝生物科技有限公司；其他所用試劑均為市售分析純；乙腈提前用氫氧化鉀干燥處理。

AC 400型核磁共振儀(DMSO-d6或CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))，德國Bruker公司；Q-TofMS/MS型高分辨質(zhì)譜儀，美國Waters公司；XRC-1型顯微熔點儀(溫度計未校正)，四川大學(xué)科儀廠。

1.2 合成方法

1.2.16-氯-9-(三甲基硅基)-9H-嘌呤(3)的合成

6-氯嘌呤(0.77 g，5 mmol)和HMDS(40 mL，六甲基二硅胺烷，分析純)加入到三口瓶中，加入硫酸銨(0.1 g，0.75 mmol)，加熱回流反應(yīng)10 h，60 ℃減壓(真空度：0.09 MPa)濃縮，得到淡黃色油狀物3(1.1 g，98%)。

1.2.21-氯-2,3,4,6-四-O-乙?；咸烟?5)的合成

β-D-(+)-五乙酰基葡萄糖(2.0 g，5 mmol)，加入到100 mL三口瓶中，加入二氯甲烷(50 mL)，攪拌10 min使之溶解，冷卻至0 ℃，滴加乙酰氯(0.5 mL)，通入干燥的氯化氫氣體(0.9 g，25 mmol)，室溫攪拌反應(yīng)5 h。反應(yīng)液真空濃縮(溫度不高于40 ℃)，用甲苯(5 mL)共沸三次，以除去殘留溶劑，得到無色油狀物5(1.8 g，99%)。

1.2.31-(6-氯-9H-嘌呤基)-2,3,4,6-四-O-乙?；咸烟?6)的合成

上述3和5轉(zhuǎn)移到三口瓶中，加入乙腈(30 mL)和四氯化錫(2%)，60℃攪拌30 min，TLC[展開劑：V(甲醇)∶V(二氯甲烷)= 1∶9)，Rf=0.29]，加入H2O(5 mL)，繼續(xù)攪拌10 min，過濾，濾餅用乙腈(5 mL)淋洗，濾液減壓濃縮(真空度0.09 MPa)，濃縮物中加入二氯甲烷(20 mL)和水(20 mL)，充分?jǐn)嚢?0 min，分出有機相，水相用二氯甲烷(20 mL)萃取，合并有機相，分別用飽和碳酸氫鈉溶液(20 mL)和飽和氯化鈉溶液(20 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，得到淡黃色油狀物6(2.1 g，87%)。純度>98.0% [HPLC歸一化法：色譜柱Kromasil C18柱(4.6 mm×150 mm，5 μm)；流動相V(水)∶V(乙腈)=1∶1)；檢測波長254 nm；流速 1 mL/min；進(jìn)樣量 10 μL]。

1H NMR(CDCl3, 400 MHz),δ:8.85 (s, 1H), 8.77 (s, 1H), 6.60 (d,J=5.2 Hz, 1H), 6.10 (t,J=8.4 Hz, 1H), 5.44～5.40 (m, 1H), 5.30 (t,J=9.6 Hz, 1H), 5.22(t,J=8.4 Hz, 1H), 4.32～4.23 (m, 1H), 4.16～4.02 (m, 1H)。13C NMR(CDCl3, 100 MHz),δ:170.5, 170.0, 169.3, 169.1, 168.9, 152.4, 143.1, 131.4, 118.8, 91.6, 77.2, 72.7, 67.7, 61.4, 20.7, 20.6, 20.5。HRMS(C19H22ClN4O9)485.107 0 [M+H]+。

1.2.4腺嘌呤葡萄糖苷(1)的合成

NH3/MeOH氨解法：上述6加入到高壓反應(yīng)罐中，加入飽和NH3/MeOH溶液(100 mL)，密封，100 ℃反應(yīng)10 h(反應(yīng)罐壓力0.2 MPa)，冷卻至室溫，緩慢釋放壓力，反應(yīng)液減壓濃縮，得到淡黃色油狀物，加入無水乙醇(20 mL)，加熱溶解，加入活性炭(0.1 g)脫色，趁熱過濾，濾液減壓濃縮，得到白色固體1(0.95 g，收率79%)。

一鍋法：上述6加入到高壓反應(yīng)罐中，用MeOH(50 mL)溶解，加入Na2CO3(5.3 mg)，室溫攪拌1 h，TLC檢測原料6消失，再加入飽和NH3/MeOH溶液(50 mL)，密封，100 ℃反應(yīng)10 h(反應(yīng)罐壓力0.1 MPa)，冷卻至室溫，緩慢釋放壓力，反應(yīng)液減壓濃縮，得到淡黃色固體，加入無水乙醇(20 mL)，加熱溶解，加入活性炭(0.1 g)脫色，趁熱過濾，濾液減壓濃縮，得到1(1.2 g，收率92%)。純度>98%[HPLC歸一化法：流動相V(水)∶V(乙腈)=3∶7，其他條件與化合物6一致]。

白色固體，m.p. 222～224 ℃(文獻(xiàn)[8]：223～225 ℃)。1H NMR(400 MHz, DMSO-d6),δ8.31(brs, 1H), 8.14 (s, 1H), 7.28 (brs, 2H), 5.40 (d,J= 9.6 Hz, 1H), 5.20 (brs, 1H), 4.63 (t,J=0.4 Hz, 1H), 3.99 (d,J=11.2 Hz, 1H), 3.45～3.35 (m, 5H), 3.24 (d,J= 8.8 Hz, 1H)。13C NMR (100 MHz, DMSO-d6),δ:156.4, 153.1, 150.3, 140.2, 119.1, 83.2, 80.4, 72.7, 72.6, 70.2, 63.4。HRMS(C11H15N5NaO5): 320.096 5 [M+Na]+。

2 結(jié)果與討論

由于該合成路線關(guān)鍵步驟在于糖苷鍵的生成，本實驗以6-氯嘌呤和β-D-(+)-五乙酰基葡萄糖的縮合為模板反應(yīng)，考察催化劑、溶劑、投料比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度及反應(yīng)規(guī)模對縮合產(chǎn)物收率的影響。

2.1 催化劑對收率的影響

以6-氯嘌呤和β-D-(+)-五乙?；咸烟堑目s合反應(yīng)為模板反應(yīng)，以核苷堿基和糖縮合反應(yīng)時常用的1,2-二氯乙烷為溶劑，改變催化劑的種類和投加量，考察催化劑及用量(摩爾分?jǐn)?shù))對縮合產(chǎn)物收率的影響。結(jié)果見表1。

由表1可知，催化劑對縮合產(chǎn)物收率有較大的影響。當(dāng)使用三甲基氯硅烷和氯化汞時，收率分別為37%和29%。催化劑改變?yōu)樗穆然a時，收率提高到70%。但是因為四氯化錫的使用導(dǎo)致后處理產(chǎn)生絮狀沉淀，所以嘗試降低四氯化錫的投加量。當(dāng)四氯化錫投加量(摩爾分?jǐn)?shù)，下同)降低為2%時，收率可以達(dá)到78%。另外，不加催化劑時，收率也可以達(dá)到62%。所以綜合考慮較佳的四氯化錫用量為2%。

表1 催化劑對縮合產(chǎn)物收率的影響

注：6-氯嘌呤(0.77 g，5 mmol)，β-D-(+)-五乙?；咸烟?2.0 g，5 mmol)，1,2-二氯乙烷(20 mL)，室溫，1 h；

1) 分離收率；下同。

2.2 溶劑對收率的影響

以6-氯嘌呤和β-D-(+)-五乙?；咸烟堑目s合為模板反應(yīng)，以2%的四氯化錫為催化劑，改變?nèi)軇┑姆N類，考察溶劑對縮合產(chǎn)物收率的影響。結(jié)果見表2。

表2 溶劑對收率的影響

注：6-氯嘌呤(0.77 g，5 mmol)，β-D-(+)-五乙酰基葡萄糖(2.0 g，5 mmol)，溶劑(20 mL)，四氯化錫(2%)，室溫下反應(yīng)1 h。

由表2可知，當(dāng)溶劑為1,2-二氯乙烷時，收率為78%。氯仿和二氯甲烷收率分別為56%和36%。當(dāng)溶劑改變?yōu)闃O性更小的甲苯和氯苯時，收率降低到28%和32%。由此可見溶劑的極性降低對反應(yīng)不利。當(dāng)溶劑為乙腈時，收率可以達(dá)到80%。所以選擇乙腈為較佳溶劑。

2.3 投料比對收率的影響

以6-氯嘌呤為原料，改變β-D-(+)-五乙酰基葡萄糖的投加量，以2%的四氯化錫為催化劑，以乙腈為反應(yīng)溶劑，考察投料比對縮合產(chǎn)物收率的影響,結(jié)果見表3。

表3 反應(yīng)規(guī)模對收率的影響

注：6-氯嘌呤(0.77 g，5 mmol)，乙腈(20 mL)，四氯化錫(2%)，室溫下反應(yīng)1 h。

由表3可知，當(dāng)n(化合物2)∶n(化合物4)=1∶1時，收率為80%。當(dāng)n(化合物2)∶n(化合物4) =1∶1.5和1∶2時，收率基本不變，但是反應(yīng)時間有所縮短。綜合考慮收率及成本因素，以n(化合物2)∶n(化合物4)=1∶1為較佳。

2.4 反應(yīng)時間對收率影響

以6-氯嘌呤和β-D-(+)-五乙?；咸烟堑目s合反應(yīng)為模板反應(yīng)，以2%的四氯化錫為催化劑，以乙腈為反應(yīng)溶劑，考察反應(yīng)時間對縮合產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果見表4。由表4可知，較佳反應(yīng)時間為2 h。

表4 反應(yīng)時間對收率的影響

注：6-氯嘌呤(0.77 g，5 mmol)，β-D-(+)-五乙?；咸烟?2.0 g，5 mmol)，乙腈(20 mL)，四氯化錫(2%)，室溫。

2.5 反應(yīng)溫度對收率的影響

以1∶1 的6-氯嘌呤和β-D-(+)-五乙酰基葡萄糖的縮合為模板反應(yīng)，以摩爾分?jǐn)?shù)為2%的四氯化錫為催化劑，以乙腈為反應(yīng)溶劑，反應(yīng)2 h，考察反應(yīng)溫度對縮合產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果見表5。

表5 反應(yīng)溫度對收率的影響

注：6-氯嘌呤(0.77 g，5 mmol)，β-D-(+)-五乙?；咸烟?2.0 g，5 mmol)，乙腈(20 mL)，四氯化錫(2%)，2 h；

1) 反應(yīng)時間為0.5 h。

由表5可知，在低溫條件下，反應(yīng)速度慢，收率低。當(dāng)反應(yīng)溫度為0 ℃和10 ℃時，收率僅35%和51%。升高反應(yīng)溫度，產(chǎn)物的收率增加。反應(yīng)溫度為室溫(25 ℃)時，收率達(dá)到85%。繼續(xù)升高反應(yīng)溫度，收率不變，但是反應(yīng)速度加快，反應(yīng)溫度為60 ℃時，反應(yīng)時間僅需30 min。綜合考慮，較佳反應(yīng)條件為60 ℃。

2.6 反應(yīng)規(guī)模對收率的影響

以1∶1的6-氯嘌呤和β-D-(+)-五乙?；咸烟堑目s合反應(yīng)為模板反應(yīng)，以2%的四氯化錫為催化劑，60 ℃反應(yīng)0.5 h，改變反應(yīng)規(guī)模，考察反應(yīng)規(guī)模對縮合產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果見表6。

表6 反應(yīng)規(guī)模對收率的影響

注：n(6-氯嘌呤)∶n(β-D-(+)-五乙?；咸烟?=1∶1，乙腈，四氯化錫(2%)，60℃，0.5 h。

由表6可知，隨著反應(yīng)規(guī)模的擴大，收率稍有降低。反應(yīng)規(guī)模為10 g時，收率82%。當(dāng)反應(yīng)規(guī)模達(dá)到200 g時，收率仍然可以達(dá)到75%。至于為什么隨著反應(yīng)規(guī)模的擴大收率稍有降低，還需要在下一步的深入研究中考察。

2.7 氨解條件的優(yōu)化

縮合物6在NH3/MeOH溶液中高壓反應(yīng)，在脫除糖環(huán)上的乙?；耐瑫r，使6-Cl原子氨解。但是同時產(chǎn)生4倍量的乙酰胺，乙酰胺溶解在溶劑中，使產(chǎn)物難以析出，收率僅79%。為了解決這個問題，先加入5 mol%的Na2CO3，室溫攪拌1 h，脫除乙?；缓蟛恍枰蛛x，直接加入飽和NH3/MeOH溶液，高壓氨解，得到產(chǎn)物，這樣避免了產(chǎn)生過量的乙酰胺，產(chǎn)物1很容易從反應(yīng)體系中析出，不需要柱層析，為進(jìn)一步的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

圖2 氨解條件的選擇

3 結(jié) 論

以6-氯嘌呤和β-D-(+)-五乙?；咸烟菫樵希?步和80%的總收率得到腺嘌呤葡萄糖苷?？疾炝舜呋瘎⑷軇?、投料比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度及反應(yīng)規(guī)模對關(guān)鍵中間體收率的影響?？s合反應(yīng)的反應(yīng)規(guī)模可以擴大到200 g，收率達(dá)75%。改善了脫除乙?；桶苯獾姆椒ǎ巩a(chǎn)物易于結(jié)晶，不需要柱層析。該方法避免了傳統(tǒng)方法中需要大量重金屬鹽催化劑及高溫等苛刻條件，原料廉價易得，操作簡便，為腺嘌呤葡萄糖苷及其類似物的合成提供了有益參考，具有一定的應(yīng)用前景。