3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸寡糖的合成研究進(jìn)展

莊麗琴，鄧妤，曾錚，樓琦欣，楊友

（華東理工大學(xué)藥學(xué)院 上海市新藥設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200237）

3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸（Kdo，1）是一種非哺乳動(dòng)物源的八碳酮糖酸。作為高碳糖家族的一種重要類型分子，Kdo 主要存在于革蘭陰性菌的脂多糖（LPS）核心結(jié)構(gòu)中，也存在于大腸埃希菌和腦膜炎奈瑟菌等細(xì)菌的莢膜多糖以及產(chǎn)堿普羅登斯菌和肺炎克雷伯菌等細(xì)菌的O-抗原中[1-3]。并且，植物和藻類中也被發(fā)現(xiàn)含有Kdo 單元[4-5]。由于細(xì)菌的LPS 和莢膜多糖是重要的致病因子，可引發(fā)強(qiáng)大的免疫反應(yīng)，所以Kdo 寡糖被認(rèn)為是開發(fā)抗菌疫苗和診斷試劑的潛在靶標(biāo)[6-7]。然而，由于Kdo 的1位含有吸電子的羧基，且3 位缺少鄰基參與基團(tuán)，在發(fā)生糖苷化反應(yīng)時(shí)往往活性和立體選擇性都不好，容易得到α-和β-異構(gòu)體，并發(fā)生消除反應(yīng)生成糖烯副產(chǎn)物。本文將按照給體類型綜述Kdo 的糖苷化反應(yīng)研究進(jìn)展及代表性Kdo 寡糖的合成，為Kdo 寡糖的合成研究提供參考。

1 3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸的生物合成

從結(jié)構(gòu)上看，Kdo 與唾液酸（sialic acid，2）、Kdn（3）、legionaminic acid（Leg，4）、pseudaminic acid（Pse，5）等均屬于3-脫氧-2-酮糖酸家族分子（見圖1），它們具有相同的結(jié)構(gòu)特征和反應(yīng)特性[8]。其中，α-Kdo 是細(xì)菌LPS 內(nèi)核區(qū)域的重要單元，它將脂質(zhì)A 區(qū)域與O-抗原多糖連接起來。β-Kdo 則更常見于細(xì)菌的莢膜多糖和O-抗原中。

Kdo 是細(xì)菌LPS 中重要的保守結(jié)構(gòu)，對(duì)細(xì)菌的生存具有至關(guān)重要的意義。抑制Kdo 的生物合成可阻斷LPS 的形成，從而破壞細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的完整性，影響細(xì)菌生理學(xué)功能的發(fā)揮。絕大多數(shù)細(xì)菌的LPS 都含有不同數(shù)量的Kdo 殘基和脂質(zhì)A，其中Kdo 的生物合成途徑始于戊糖中間體Ru5P（6，見圖2）[9]。首先，Ru5P 被D-阿拉伯糖-5-磷酸鹽異構(gòu)酶轉(zhuǎn)化為A5P（7）。接著，A5P 在Kdo8P 合成酶的催化下與磷酸烯醇式丙酮酸酯發(fā)生縮合反應(yīng)，生成Kdo 8-磷酸鹽（Kdo8P，8）。然后，Kdo8P 被Kdo8P 磷酸酶催化水解成Kdo。Kdo 在胞嘧啶核苷酸（CMP）-Kdo 合成酶（CKS）催化下與胞嘧啶核苷三磷酸（CTP）反應(yīng)，生成糖基核苷酸CMPKdo（9）這一重要的中間體。在Kdo 轉(zhuǎn)移酶的促進(jìn)下，糖基核苷酸CMP-Kdo 與脂質(zhì)A 發(fā)生酶促反應(yīng)生成Kdo-lipid A。

圖1 3-脫氧-2-酮糖酸家族的代表性化合物Figure 1 Representative compounds of the 3-deoxy-2-ulosonic acid family

圖2 Kdo 的生物合成途徑Figure 2 Biosynthetic pathway of Kdo

在Kdo 的生物合成中，CKS 是將Kdo 轉(zhuǎn)化成CMP-Kdo，從而引入到LPS 中的關(guān)鍵限速酶?；诖酥匾拿复俜磻?yīng)，CKS 成為抗菌藥物開發(fā)中的潛在藥物靶標(biāo)。CKS 抑制劑可被用于阻斷Kdo 的生物合成，從而使得細(xì)菌的脂質(zhì)A 前體在體內(nèi)大量聚積，無法形成完整的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到抗菌的目的。研究表明，2-脫氧-Kdo 類似物對(duì)CKS 具有較好的抑制作用[9-11]。基于此，筆者所在課題組合成了一系列3 位碳分枝的2-脫氧-Kdo 類似物，為進(jìn)一步開發(fā)CKS 抑制劑打下了基礎(chǔ)[12]。

2 3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸寡糖的合成

Kdo 寡糖中的糖苷鍵被認(rèn)為是糖化學(xué)中最難構(gòu)建的糖苷鍵之一。Kdo 自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)其糖苷化反應(yīng)造成了很大的影響，經(jīng)常需要綜合考慮離去基團(tuán)、保護(hù)基團(tuán)、促進(jìn)劑、溶劑、溫度和添加劑等眾多影響因素。從結(jié)構(gòu)上來說，Kdo 的3 位碳上沒有鄰基參與基團(tuán)，從而無法通過鄰基參與效應(yīng)有效控制Kdo 糖苷化反應(yīng)的立體選擇性，經(jīng)常生成α-和β-構(gòu)型混合的異構(gòu)體。并且，Kdo 的1 位碳上具有吸電子的羧基，降低了糖苷化反應(yīng)的活性，容易發(fā)生消除反應(yīng)，生成Kdo 糖烯副產(chǎn)物，因此糖苷化反應(yīng)的收率一般較低，并給糖苷化產(chǎn)物的分離增加了困難。因此，Kdo 糖苷化反應(yīng)中立體選擇性的控制和糖烯副產(chǎn)物的抑制，是Kdo 寡糖合成中的關(guān)鍵問題。Kdo 糖苷化反應(yīng)中常見的產(chǎn)物和副產(chǎn)物見圖3。

圖3 Kdo 糖苷化反應(yīng)中常見的產(chǎn)物和副產(chǎn)物Figure 3 Common products and by-products in Kdo glycosylation

迄今為止，在Kdo 糖苷的合成中，許多不同類型的Kdo 給體已經(jīng)被開發(fā)出來，主要包括鹵苷、糖烯、硫苷、N-苯基三氟乙酰亞胺酯、亞磷酸酯和鄰炔基苯甲酸酯等。最近，Kosma 和Mong 課題組分別對(duì)Kdo 的糖苷化反應(yīng)進(jìn)行了綜述[13-15]。以下將著重介紹Kdo 糖苷化反應(yīng)的最新進(jìn)展及其在復(fù)雜Kdo寡糖合成中的應(yīng)用。

2.1 3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸鹵苷給體

早在20 世紀(jì)80—90年代，Kdo 溴苷給體就被廣泛地應(yīng)用于α-Kdo 寡糖的合成。Kosma 等[16-17]利用溴苷給體合成了分枝狀Kdo 四糖α-Kdo-(2→4)-[α-Kdo-(2→8)]-α-Kdo-(2→4)-α-Kdo（見 圖4）。在HgBr2/Hg(CN)2催化下，Kdo 溴苷給體10 與Kdo 二糖11 反應(yīng)生成α-Kdo 三糖12，收率為59%?；衔?2 可被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為Kdo 三糖溴苷13。三糖給體13 與Kdo 受體14 在HgBr2/Hg(CN)2催化下反應(yīng)2 d 可獲得Kdo 四糖15，收率為32%。最后經(jīng)過皂化反應(yīng)可得到目標(biāo)四糖16。由于該給體用于糖苷化時(shí)需要使用有毒重金屬，易生成糖烯副產(chǎn)物，所以在Kdo 寡糖的合成中受到了一定的限制。

圖4 利用Kdo 溴苷給體合成Kdo 四糖Figure 4 Synthesis of Kdo tetrasaccharide with Kdo bromide donor

與Kdo 溴苷的糖苷化反應(yīng)相比，Kdo 氟苷的糖苷化反應(yīng)的α-立體選擇性更好，從而得到了更廣泛的應(yīng)用[18-22]。Yoshizaki 等[23]利用Kdo 氟苷首次合成了大腸埃希菌中的脂多糖片段（Re-LPS）（見圖5）。在三氟化硼乙醚的促進(jìn)下，4、5 位叔丁基二甲基硅基（TBS）保護(hù)的Kdo 氟苷給體17 與氨基葡萄糖二糖骨架18 發(fā)生糖苷化反應(yīng)，以89%的收率立體選擇性生成α-(2→6)-連接的三糖19。然后，化合物19 被轉(zhuǎn)化為4′′-O-三乙基硅基（TES）保護(hù)的受體20。相似地，4、5 位丙叉保護(hù)的Kdo 氟苷21 與三糖受體20 在三氟化硼乙醚的促進(jìn)下發(fā)生糖苷化反應(yīng)，以75%的收率得到α-(2→4)-連接的四糖22。最后，經(jīng)過脫保護(hù)操作獲得了大腸埃希菌中的Re-LPS。合成的Re-LPS 與天然的Re-LPS 展示了相同級(jí)別的細(xì)胞因子[如腫瘤壞死因子（TNF）-α與白細(xì)胞介素（IL）-6]誘導(dǎo)活性。

Kong 等[24]利用雙丙叉保護(hù)的Kdo 氟苷給體23與Kdo 受體24 在三氟化硼乙醚的促進(jìn)下反應(yīng)，得到α-(2→4)-連接的Kdo二糖25，但產(chǎn)率僅為25%（見圖6）。在三氟甲磺酸銀（AgOTf）和2，6-二叔丁基-4-甲基吡啶（DTBMP）存在下，全乙?；腖-甘油-D-甘露庚二糖溴苷26 與含有5 位羥基的二糖受體25反應(yīng)，可得到相應(yīng)的α-(1→5)-連接的四糖，脫除所有保護(hù)基后獲得目標(biāo)四糖27。

為了進(jìn)一步提高Kdo 糖苷化反應(yīng)的α-立體選擇性，可通過在Kdo 的3 位碳上引入碘基、硫基或苯硒基等輔基作為立體導(dǎo)向基團(tuán)的策略來立體選擇性合成α-Kdo 糖苷[25-27]。

圖5 利用Kdo 氟苷給體合成大腸埃希菌中的脂多糖片段Figure 5 Synthesis of the lipopolysaccharide fragment of E. coli with Kdo fluoride donor

圖6 利用Kdo 氟苷給體合成革蘭陰性菌脂多糖中的核心四糖Figure 6 Synthesis of lipopolysaccharide core tetrasaccharide of Gram-negative bacteria with Kdo fluoride donor

如圖7 所示，Pokorny 等[28]報(bào)道了將3-碘代-Kdo氟苷給體用于立體選擇性合成衣原體相關(guān)的α-Kdo三糖。在三氟化硼乙醚的促進(jìn)下，3-碘代-Kdo 氟苷給體28 與四醇29 反應(yīng)可區(qū)域選擇性得到4，8 位分枝的α-Kdo 三糖30，收率為58%。在該反應(yīng)中，也會(huì)同時(shí)得到少量的α-(2→7)-連接的三糖異構(gòu)體（7%）和糖烯副產(chǎn)物（11%）。之后，三糖30 經(jīng)過乙酰化反應(yīng)、脫碘基反應(yīng)和皂化反應(yīng)后，可得到衣原體相關(guān)的三糖31。相似地，3-碘代-Kdo 氟苷給體28與8-O-TES 的糖烯受體32 發(fā)生糖苷化反應(yīng)，得到α-Kdo 二糖33。二糖33 經(jīng)N-碘代丁二酰亞胺（NIS）和氟化氫吡啶處理后可被轉(zhuǎn)化為3-碘代-Kdo 二糖氟苷給體34。接著，在三氟甲磺酸的催化下，34 與二醇35 反應(yīng)，立體選擇性形成α-Kdo 三糖36，收率73%。最后，經(jīng)乙?；磻?yīng)、脫碘基反應(yīng)和皂化反應(yīng)得到衣原體相關(guān)的三糖37。

圖7 利用3-碘代-Kdo 氟苷給體合成衣原體相關(guān)的α-Kdo 三糖Figure 7 Synthesis of chlamydia-related α-Kdo trisaccharide with 3-iodo-Kdo fluoride donor

此外，由于Kdo 的5 位羥基存在較大的空間位阻，所以4，5 位羥基裸露的Kdo 二醇受體發(fā)生糖苷化反應(yīng)時(shí)，一般較難形成(2→5)-連接的產(chǎn)物。在三氟化硼乙醚促進(jìn)下，全芐基保護(hù)的3-碘代-Kdo 氟苷給體38 與Kdo 受體39 的5 位羥基反應(yīng)，可以71%的收率得到單一構(gòu)型的α-(2→5)-連接的Kdo 二糖40（見圖8）[29]。脫保護(hù)后可得到α-(2→5)-連接的Kdo 二糖41，這為合成含有此二糖的不動(dòng)桿菌LPS提供了借鑒。

圖8 利用3-碘代-Kdo 氟苷給體合成α-(2 →5)-連接的Kdo 二糖Figure 8 Synthesis of α-(2 →5)-linked Kdo disaccharide with 3-iodo-Kdo fluoride donor

2.2 3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸糖烯給體

Kdo 糖烯是糖苷化的副產(chǎn)物，將其用于Kdo 的糖苷化反應(yīng)非常具有吸引力。在強(qiáng)酸的條件下，通過在Kdo 的3 位碳引入立體導(dǎo)向的輔基，如硒基和碘基等，可與活性高的伯醇反應(yīng)得到α-Kdo 糖苷[30]。

基于在3 位碳引入立體導(dǎo)向的苯硒基的策略，Yang 等[31]利用全乙?；腒do 糖烯給體42 合成了α-Kdo 糖苷45（見圖9）。在苯基氯化硒（PhSeCl）、AgOTf 和三氟甲磺酸三甲基硅酯（TMSOTf）的促進(jìn)下，Kdo 糖烯給體42 與五碳連接臂43 反應(yīng)生成3 位苯硒基取代的中間體44。在三丁基氫化錫（Bu3SnH）和偶氮二異丁腈（AIBN）的自由基還原條件下，44 被還原成α-Kdo 糖苷45，兩步收率63%?；诖薑do 糖苷，腦膜炎奈瑟菌、流感嗜血桿菌、鼠疫桿菌和變形桿菌表面的LPS 核心結(jié)構(gòu)被高效合成，用于免疫學(xué)研究[32-33]。

圖9 利用Kdo 糖烯給體合成α-Kdo 糖苷Figure 9 Synthesis of α-Kdo glycoside with Kdo glycal donor

Tanaka 等[34]利用Kdo 糖烯與開環(huán)的Kdo 活性受體反應(yīng)，合成了含有多個(gè)α-(2→8)-連接糖苷鍵的Kdo 寡糖分子51（見圖10）。在NIS 和TfOH 的活化下，4、5、7、8 位芐基保護(hù)的Kdo 糖烯46 與開環(huán)的Kdo 受體47 反應(yīng)，得到糖苷化產(chǎn)物48，收率89%，α/β比率大于95∶5。然后，在乙二酰氯（(COCl)2）和AgOTf 的作用下發(fā)生環(huán)化和β-消除反應(yīng)，得到二糖糖烯49。重復(fù)此兩步反應(yīng)過程，可進(jìn)一步得到三糖糖烯50。最后，與葡萄糖受體發(fā)生糖苷化反應(yīng)，并脫除所有保護(hù)基后，獲得α-(2→8)-連接的Kdo 寡糖51。

圖10 利用Kdo 糖烯給體合成α-(2 →8)-連接的Kdo 寡糖Figure 10 Synthesis of α-(2 →8)-linked Kdo oligosaccharide with Kdo glycal donor

Pradhan 等[35]利 用4，5-O-丙 叉 保 護(hù) 的Kdo糖烯給體立體選擇性合成了β-Kdo 糖苷（見圖11）。4，5-O-丙叉保護(hù)基可能是通過對(duì)Kdo 糖烯給體的構(gòu)象進(jìn)行限制及其本身的空間位阻效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)Kdo 糖烯給體的β立體選擇性糖苷化反應(yīng)。首先，4，5-O-丙叉保護(hù)的Kdo 糖烯52 與甲醇在NIS和TMSOTf 的促進(jìn)下，生成3 位碘代的β-Kdo 甲苷53。在相同條件下，雙丙叉保護(hù)的Kdo 糖烯54 與53 反應(yīng)，立體選擇性生成β-(2→7)-連接的Kdo 二糖55，收率60%，非對(duì)映異構(gòu)體比例（dr 值）約為10∶1。將55 轉(zhuǎn)化為Kdo 受體56 后，與Kdo 糖烯54 再發(fā)生一次糖苷化反應(yīng)，可得到β-(2→7)-連接的Kdo 三糖57，收率65%，dr 值約為10∶1。對(duì)三糖57 進(jìn)行自由基脫碘反應(yīng)，可得到苜蓿根瘤菌表面莢膜多糖重復(fù)單元相關(guān)的三糖骨架58。

圖11 利用Kdo 糖烯給體合成β-Kdo 糖苷Figure 11 Synthesis of β-Kdo glycoside with Kdo glycal donor

2.3 3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸硫苷給體

Kdo 硫苷給體與活性較低的糖苷化受體反應(yīng)時(shí)容易發(fā)生消除反應(yīng)，一般會(huì)生成α-和β-Kdo 糖苷的混合物。但一些研究表明，Kdo 硫苷與高活性的連接臂之間的糖苷化反應(yīng)可用于構(gòu)建β-構(gòu)型Kdo 糖苷鍵[36-39]。

Solomon 等[40]報(bào)道了Kdo 二糖硫苷給體59 與氨基葡萄糖三糖受體60 在NIS 和TfOH 的促進(jìn)下反應(yīng)可得到五糖61，但產(chǎn)率中等（45%），基本沒有立體選擇性（α/β=1∶1）（見圖12）。這一結(jié)果表明，當(dāng)糖苷化底物變大時(shí)，糖苷化的選擇性也會(huì)相應(yīng)地變差。

Huang 等[41]利用5，7-O-二叔丁基硅基（DTBS）保護(hù)的Kdo 硫苷給體與不同類型受體進(jìn)行糖苷化反應(yīng)，均能立體選擇性生成α-構(gòu)型Kdo 糖苷，高效合成了衣原體LPS 相關(guān)的三糖骨架68（見圖13）。在過氧化乙酸叔丁酯（TBPA）的促進(jìn)下，5，7-O-DTBS 保護(hù)的Kdo 硫苷給體62 與烯丙醇反應(yīng)，可以81% 的收率立體專一性生成α-Kdo 糖苷63。脫除3 位苯甲酰基得到Kdo 受體64 后，與5，7-O-DTBS 保護(hù)的Kdo 硫苷給體65 在TBPA的促進(jìn)下反應(yīng)，以72%的收率生成α-(2→4)-連接的二糖66。二糖66 在2，3-二氯-5，6-二氰對(duì)苯醌（DDQ）的作用下，氧化脫除其中的萘（Nap）保護(hù)基，獲得二糖受體67。二糖受體67 與硫苷給體65 在NIS 和TfOH 的催化下發(fā)生糖苷化反應(yīng)，可立體專一性生成α-Kdo 三糖68，收率為67%。盡管該給體制備略顯繁瑣，但此法也可被應(yīng)用于多種不同連接方式的Kdo 二糖的合成中?；诖朔?，Zhou 等[42]還進(jìn)一步合成了Kdo-α-(2→4)-[Kdo-α-(2→8)-]-Kdo 三 糖、Kdo-α-(2→8)-Kdo-α-(2→4)-Kdo 三 糖、Kdo-α-(2→4)-Kdo-α-(2→4)-Kdo 三 糖和Kdo-α-(2→4)-[Kdo-α-(2→8)]-Kdo-α-(2→4)-Kdo四糖。

圖12 利用Kdo 硫苷給體合成五糖Figure 12 Synthesis of a pentasaccharide with Kdo thioglycoside donor

圖13 利用Kdo 硫苷合成α-Kdo 三糖Figure 13 Synthesis of α-Kdo trisaccharide with Kdo thioglycoside donor

Huang 等[43]發(fā)現(xiàn)Kdo 分子5 位的取代基能夠調(diào)節(jié)糖苷化反應(yīng)的立體選擇性。5-O-苯甲酰基或乙?；Ｗo(hù)的Kdo 硫苷給體的糖苷化產(chǎn)物以α選擇性為主，而5-O-2-喹啉甲?；≦uin）或5-O-4-硝基-2-吡啶甲?；〈腒do 硫苷給體與伯醇反應(yīng)，可立體專一性得到β-構(gòu)型糖苷化產(chǎn)物?；谠摲椒?，Huang 等完成了麥?zhǔn)辖惶鎲伟鶤TCC 27126LPS 中三糖片段78 的合成（見圖14）。在NIS 和TfOH的促進(jìn)下，5-O-苯甲?；Ｗo(hù)的Kdo 硫苷給體69與三碳連接臂70 反應(yīng)，可立體選擇性得到α-Kdo糖苷71，收率為90%，α/β= 8∶1。將71 轉(zhuǎn)化為受體72 后，與L-甘油-D-甘露庚糖硫苷73 在NIS 和TfOH 的活化下反應(yīng)，以高產(chǎn)率高α-選擇性得到二糖74。將74 上的硅基保護(hù)基脫除后得到化合物75，再在NIS 和TfOH 的促進(jìn)下與5-O-Quin 保護(hù)的Kdo 硫苷給體76 反應(yīng)，可立體專一性得到β-Kdo三糖骨架77，收率為88%。最后，脫除所有保護(hù)基后，獲得目標(biāo)三糖78。

圖14 利用Kdo 硫苷合成麥?zhǔn)辖惶鎲伟鶤TCC 27126 脂多糖中三糖片段Figure 14 Synthesis of lipopolysaccharide trisaccharide fragment of Alteromonas macleodii ATCC 27126 with Kdo thioglycoside donor

2.4 3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸N-苯基三氟乙酰亞胺酯給體

相比于上述Kdo 鹵苷和硫苷給體，KdoN-苯基三氟乙酰亞胺酯給體[44]發(fā)生糖苷化反應(yīng)時(shí)一般僅需要催化量的促進(jìn)劑，因而也受到了研究者的關(guān)注。Shimoyama 等[45-46]利用4，5-O-丙叉或4，5-di-O-TBS保護(hù)的KdoN-苯基三氟乙酰亞胺酯給體成功實(shí)現(xiàn)了α-Kdo 糖苷的合成，該4，5-O-丙叉或4，5-di-O-TBS保護(hù)基具有空間位阻效應(yīng)，可以阻止糖苷化受體從Kdo 給體的β面進(jìn)攻，從而有利于受體從給體的α面進(jìn)攻，進(jìn)而提高糖苷化反應(yīng)的α-立體選擇性?；?，5-O-丙叉保護(hù)的Kdo 三氟乙酰亞胺酯給體，Shimoyama 等完成了幽門螺桿菌LPS 中Kdo-lipid A的合成（見圖15）。在TBSOTf 的催化下，以環(huán)戊基甲基醚為溶劑，4，5-O-丙叉保護(hù)的Kdo 三氟乙酰亞胺酯給體79 與氨基葡萄糖二糖受體80 在微流反應(yīng)體系中反應(yīng)，以優(yōu)秀的α-立體選擇性得到Kdo 三糖81，收率為72%，α/β＞ 95∶5。課題組將化合物81 經(jīng)過一系列官能團(tuán)轉(zhuǎn)化和脫保護(hù)操作后，得到目標(biāo)三糖82 和83，用于免疫活性調(diào)節(jié)的研究。

2.5 3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸亞磷酸酯給體

Kdo 亞磷酸酯給體在Kdo 糖苷的合成中應(yīng)用較少。Yi 等[21]利用4，5-O-丙叉保護(hù)的Kdo 亞磷酸酯給體84 與Kdo 受體85 在TMSOTf 的催化下反應(yīng)，可得到α-(2→4)-連接的Kdo 二糖86，但產(chǎn)率較低（35%），選擇性為α/β= 3.8∶1（見圖16）。該糖基化反應(yīng)中，亞磷酸酯給體仍然容易發(fā)生消除副反應(yīng)，得到大量的糖烯。

2.6 3-脫氧-D-甘露-2-辛酮糖酸鄰炔基苯甲酸酯給體

糖基鄰炔基苯甲酸酯給體由于反應(yīng)條件溫和、促進(jìn)劑用量少和底物適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的應(yīng)用[47-48]。筆者所在課題組發(fā)展了金催化下Kdo鄰炔基苯甲酸酯給體的β-立體選擇性糖苷化反應(yīng)，并將其應(yīng)用在金格桿菌表面的Kdo 二糖抗原的合成中（見圖17）[49-50]。首先，筆者所在課題組開發(fā)了一種制備一價(jià)金催化劑PPh3AuCl 的綠色合成方法[51]。然后，在該一價(jià)金催化劑衍生的三苯基膦金（Ⅰ）三氟甲磺酸鹽（Ph3PAuOTf）的催化下，全乙?；Ｗo(hù)的Kdo 鄰炔基苯甲酸酯給體87 與五碳連接臂43 反應(yīng)，立體專一性生成β-Kdo 糖苷88，收率為80%。將化合物88 轉(zhuǎn)化為5 位羥基的Kdo 受體89 后，氨基半乳糖N-苯基三氟乙酰亞胺酯給體90 與受體89在以TfOH 為催化劑、甲苯為溶劑的條件下反應(yīng)，立體選擇性得到β-(1→5)連接的氨基半乳糖-Kdo 二糖91，收率為89%，β/α= 3.3∶1。最后，經(jīng)過脫保護(hù)操作，得到金格桿菌KK01 表面的β-Kdo 二糖抗原92。

圖15 利用Kdo N-苯基三氟乙酰亞胺酯給體合成Kdo-lipid AFigure 15 Synthesis of Kdo-lipid A with Kdo N-phenyl trifluoroacetimidate donor

圖16 利用Kdo 亞磷酸酯給體合成Kdo 二糖Figure 16 Synthesis of Kdo disaccharide with Kdo phosphite donor

圖17 利用Kdo 鄰炔基苯甲酸酯給體合成金格桿菌KK01 表面的β-Kdo 二糖Figure 17 Synthesis of β-Kdo-containing disaccharide of Kingella kingae KK01 with Kdo ortho-hexynylbenzoate donor

在上述工作的基礎(chǔ)上，筆者所在課題組希望能逆轉(zhuǎn)該Kdo 糖苷化反應(yīng)的立體選擇性，從而實(shí)現(xiàn)用同一簡(jiǎn)單給體來構(gòu)建α和β兩種不同立體構(gòu)型的Kdo 糖苷的目的。最近，我們建立了一種簡(jiǎn)單直接的方法，可通過外源性親核試劑N，N-二甲基甲酰胺（DMF）來調(diào)節(jié)Kdo 的α-立體選擇性，實(shí)現(xiàn)全乙?；疜do 鄰炔基苯甲酸酯給體與多種受體的α-糖苷化反應(yīng)，并將給體應(yīng)用于α-連接的Kdo 二糖的潛伏-活化合成中（見圖18）[52]。該方法無需安裝復(fù)雜的保護(hù)基，通過全乙?；腒do 鄰炔基苯甲酸酯給體87 與異頭位鄰碘苯甲酸酯修飾的Kdo 受體93在以雙（三氟甲磺酰）亞胺（2-二環(huán)己基膦-2'，6'-二甲氧基-1，1'-聯(lián)苯）金（I）（SphosAuNTf2）為促進(jìn)劑、DMF 為添加劑的條件下發(fā)生糖苷化反應(yīng)，可以79%的收率和α-立體選擇性得到Kdo 二糖94（α/β＞15∶1）。將化合物94 通過Sonogashira 偶聯(lián)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Kdo 二糖鄰炔基苯甲酸酯給體95 后，在相似的反應(yīng)條件下與五碳連接臂43反應(yīng)，能以93%的收率和α-立體選擇性獲得還原端含有五碳連接臂的Kdo 二糖96（α/β= 3∶1）。值得一提的是，通過低溫核磁實(shí)驗(yàn)，筆者所在課題組首次成功檢測(cè)到Kdo亞胺酯陽離子，合理地解釋了DMF介導(dǎo)的α-Kdo糖苷的形成機(jī)制[52]。

圖18 利用Kdo 鄰炔基苯甲酸酯給體合成α-Kdo 二糖Figure 18 Synthesis of α-Kdo disaccharide with Kdo ortho-hexynylbenzoate donor

2.7 其他方法

除上述方法以外，還有其他一些合成Kdo 糖苷的方法，但由于有較大的局限性而很少應(yīng)用于復(fù)雜Kdo寡糖的合成中。Qian 等[53]用C-對(duì)甲氧基苯基的糖烯97 與甲醇在NIS 的作用下反應(yīng)，β-立體選擇性生成加成產(chǎn)物98，收率為87%（見圖19）。由于4，5-O-丙叉阻止了NIS從β-面進(jìn)攻，從而提高了糖苷化反應(yīng)的β-選擇性，僅形成4%的α-異構(gòu)體。然后，98 經(jīng)自由基脫碘反應(yīng)得到99，隨后對(duì)甲氧基苯基被氧化生成羧基，以較好的收率得到β-構(gòu)型的Kdo 糖苷100。

圖19 基于1 位碳芳基糖烯合成β-Kdo 糖苷Figure 19 Synthesis of β-Kdo glycoside with 1-C-aryl glycal donor

3 結(jié)語

然而，Kdo 寡糖的合成仍然存在較大的困難，如在糖烯的形成、復(fù)雜給體的制備、低活性受體的糖苷化、立體構(gòu)型的控制等方面還無法給出令人滿意的解決方案。為解決上述問題，新型簡(jiǎn)單高效的Kdo 糖苷化方法和策略亟需被開發(fā)出來，用于Kdo 寡糖的高效合成和免疫活性評(píng)價(jià)。

Kdo 是細(xì)菌細(xì)胞壁的重要組成成分，開展Kdo寡糖的合成及生物活性評(píng)價(jià)對(duì)于基于Kdo 的藥物研發(fā)具有重要的意義。目前已開發(fā)了多種類型的Kdo糖苷化給體，如Kdo 溴苷、氟苷、糖烯、硫苷、N-苯基三氟乙酰亞胺酯、亞磷酸酯和鄰炔基苯甲酸酯等，用來立體選擇性合成α-和β-構(gòu)型的Kdo 寡糖。