趙 輝,李 珊,陳沛然,2

·快遞論文·

含O-,S-,N-和C-2,3-不飽和糖苷的合成

趙 輝1,李 珊1,陳沛然1,2

(1.東華大學(xué) 化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，上海 201620 2.中國科學(xué)院 上海有機(jī)化學(xué)研究所 生命有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200032)

以3,4,6-三-O-乙?；?D-葡萄烯糖為原料，(NH4)2S2O8為催化劑，利用Ferrier重排反應(yīng)制得一系列含O-,S-,N-和C-2,3-不飽和糖苷，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，IR和MS(ESI)確證?？疾炝舜呋瘎┘捌溆昧?，溶劑和溫度對(duì)產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明：在最優(yōu)條件[反應(yīng)溫度80 ℃，乙腈為溶劑，(NH4)2S2O8為催化劑(1 eq.)]下，3a產(chǎn)率高達(dá)83%。

Ferrier重排;3,4,6-三-O-乙?；?D-葡萄烯糖;2,3-不飽和糖苷;合成

2,3-不飽和糖苷類化合物是合成天然活性分子的重要手性中間體，其吡喃環(huán)上的不飽和雙鍵上可進(jìn)行加成、雙羥化及環(huán)氧化等反應(yīng)，可應(yīng)用于多種糖苷衍生物的合成[1-3]。I型Ferrier重排反應(yīng)是制備2,3-不飽和糖苷的重要方法[1]。該反應(yīng)是指烯糖在路易斯酸或布朗斯特酸的催化下和親核試劑發(fā)生的類似烯丙基重排反應(yīng)[1-2]。

目前關(guān)于I型Ferrier重排反應(yīng)的金屬路易斯酸催化劑報(bào)道較多,如Sc(OTf)3[4]、TiCl4[5]、AuCl3[6]和 Pd(OAc)2[7]等。但這類催化劑價(jià)格較為昂貴且所含重金屬對(duì)環(huán)境有污染。非金屬催化劑如BF3·Et2O[8]、TMSOTf[9]、三(五氟苯基)硼烷[10]等對(duì)空氣、水較為敏感，反應(yīng)條件苛刻，并且價(jià)格昂貴。因此,尋找高效、廉價(jià)、環(huán)保的高效催化劑是目前研究的一個(gè)重要方向。

2014年，Satyanarayana課題組[11]使用較為廉價(jià)的3,5-二硝基苯甲酸作為催化劑，通過I型Ferrier重排反應(yīng)合成了一系列2,3-不飽和的O-糖苷、S-糖苷。2015年Saeeng等[12]以常見的IBr作為催化劑在溫和的條件下合成2,3-不飽和的O-糖苷。

Scheme 1

*(α∶β)通過1H NMR分析。

本文使用廉價(jià)的(NH4)2S2O8為催化劑，以3,4,6-三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖(1)為原料，乙腈為溶劑,于80 ℃分別和含O-、S-、N-和C-的親核試劑(2a～2o)反應(yīng)，合成了一系列2,3-不飽和的O-糖苷、S-糖苷、N-糖苷及C-糖苷(3a～3o，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,IR和MS(ESI)確證。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

WRS-2A型顯微熔點(diǎn)儀；WZZ-2型數(shù)字式自動(dòng)旋光儀(CDCl3為溶劑)；Bruker AM-400型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Thermo Nicolet-380型紅外光譜儀(KBr壓片)；Finigan MAT8430型質(zhì)譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 3a～3o的合成(以3a為例)

在氬氣保護(hù)下，向反應(yīng)管中依次加入(NH4)2S2O80.7 mmol,1 0.7 mmol,無水乙醇(2a) 1.5 mmol和CH3CN 5 mL，于80 ℃反應(yīng)至終點(diǎn)(TLC監(jiān)控)。過濾，濾液蒸除CH3CN后加入乙酸乙酯30 mL，依次用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑:石油醚/乙酸乙酯=6/1，V/V)純化得3a。

用類似的方法合成3b～3o。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成條件優(yōu)化

為尋找3的最佳反應(yīng)條件，以3a的合成為模板反應(yīng)，考察了催化劑及其用量，溶劑和反應(yīng)溫度對(duì)3a產(chǎn)率的影響。

(1) 催化劑

1 0.7 mmol，溫度為60 ℃，其余條件同1.2(1)，考察了催化劑對(duì)3a產(chǎn)率的影響。結(jié)果見表1。由表1可見，(NH4)2S2O8為催化劑時(shí)產(chǎn)率為75%，而NH4Cl和(NH4)2SO4為催化劑時(shí)反應(yīng)不能進(jìn)行，(NH4)2S2O8為催化劑較好。

表1 催化劑對(duì)3a產(chǎn)率的影響

(2) 溶劑

(NH4)2S2O8為催化劑(1 eq.)，其余條件同1.2(1)，考察了溶劑對(duì)3a產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表2。由表2可見，乙腈為溶劑時(shí),40 min內(nèi)反應(yīng)即可完成(83%)，而在二氯甲烷和甲苯中不能發(fā)生反應(yīng)。因此，以乙腈為溶劑。

表2 溶劑對(duì)3a產(chǎn)率的影響a

表3 溫度和催化劑用量對(duì)3a產(chǎn)率的影響

a(α∶β)通過1H NMR分析。

(3) 催化劑用量

乙腈為溶劑，其余條件同1.2(1)，考察了催化劑的量對(duì)3a產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表3。由表3可見，于80 ℃催化劑用量為1 eq.，3a產(chǎn)率最高(83%)，當(dāng)催化劑用量為0.5 eq.，反應(yīng)很難進(jìn)行，且產(chǎn)率降低(35%)。

綜上所述，最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度80 ℃，乙腈為溶劑，(NH4)2S2O8為催化劑(1 eq.)。

2.2 底物適應(yīng)性考察

在最優(yōu)條件下，考察該反應(yīng)系對(duì)底物的適應(yīng)性(Scheme 1)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：醇類(2a～2f)作為親核試劑通常在短時(shí)間內(nèi)即可完成，而酚類由于親核能力較弱、自身不穩(wěn)定等原因，反應(yīng)相對(duì)較慢，產(chǎn)率也較低。使用磺酰胺類化合物作為親核試劑制備N-糖苷(3j，3k，3m)產(chǎn)率70%～83%，α∶β值也較高；酰胺類化合物難于反應(yīng)，而使用2-唑烷酮(2l)作為親核試劑，合成化合物(3l)的產(chǎn)率為65%；三甲基硅烷類作為親核試劑也有著較高的產(chǎn)率。綜上所述，該反應(yīng)體系具有良好的底物適用性。

以3,4,6-三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖為原料，(NH4)2S2O8為催化劑，利用Ferrier重排反應(yīng)制得一系列含O-,S-,N-和C-2,3-不飽和糖苷。以3a為例考察了催化劑及其用量，溶劑和溫度對(duì)產(chǎn)率的影響，結(jié)果表明在最優(yōu)條件[反應(yīng)溫度80 ℃，乙腈為溶劑，(NH4)2S2O8為催化劑(1 eq.)]下,3a的收率高達(dá)83%。應(yīng)用該催化體系成功合成了含O-,S-,N-,和C-2,3-不飽和糖苷(3a～3o)。

該反應(yīng)體系具有反應(yīng)操作簡(jiǎn)單，催化劑價(jià)廉易得,實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在2,3-不飽和糖苷類化合物的合成中具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

[1] Ferrier R J.Unsaturated sugars[J].Advances in carbohydrate chemistry and biochemistry,1968,24:199-266.

[2] 陳沛然，向鵬.費(fèi)里爾型重排反應(yīng)及其在活性分子合成應(yīng)用中的最新進(jìn)展[J].有機(jī)化學(xué)，2011,31(8):1195-1021

[3] Inès M,Dhouha G.Glycolipid biosurfactants:Potential related biomedical and biotechnological appli-cations[J].Carbohydrate Research,2015,416:59-69.

[4] Zhu,X M,Richard R.New principles for glycoside-bond formation[J].Angewandte Chemie Inter-national Edition,2009,48(11):1900-1934.

[5] DeshpandeP P,Price K N,Baker D C.A concise,enantioselective synthesis of (-)-and (+)-hongconin.[J].Journal of Organic Chemistry,1996,61(2):455-458.

[6] Roy R,Rajasekaran P,Mallick A,etal.Gold (III) chloride and phenylacetylene:A catalyst system for the Ferrier rearrangement,andO-Glycosylation of 1-O-acetyl sugars as glycosyl donors[J].European Journal of Organic Chemistry,2014,(25):5564-5573.

[7] Kim H,Men H,Lee C.Stereoselective palladium-catalyzedO-glycosylation using glycals[J].Journal of the American Chemical Society,2004,126(5):1336-1337.

[8] Kunz H,Sager W.Stereoselective glycosylation of alcohols and silyl ethers using glycosyl fluorides and boron trifluoride etherate[J].Helvetica Chimica Acta,1985,68(1):283-287.

[9] ToshimaK,Ishizuka T,Matsuo G.AllylC-glycosidations of totally unprotected glycals and allyltrimethy-silane with trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (TMSOTf)[J].Tetrahedron Letters,1994,35(31):5673-5676.

[10] Chandrasekhar S,Reddy C R,Chandrashekar G.Tris(pentafluorophenyl) borane catalyzed Ferrier aza-glycosylation with sulfonamides and carbamates[J].Tetrahedron letters,2004,45(34):6481-6484.

[11] Reddy V S K,Satyanarayana P V V.Ferrier rearrangement of tri-O-acetyl-D-glycals in the presence of 3,5-dinitrobenozic acid[J].IOSR Journal of Applied Chemistry,2014,7(7):44-49.

[12] Saeeng R,Siripru O,Sirion U.IBr-catalyzedO-glycosylation of D-glucals:Facile synthesis of 2,3-unsaturated-O-glycosides[J].Heterocycles,2015,91(4):849-861.

[13] Chen P R,Lin L.RuCl3·3H2O as catalyst for Ferrier rearrangement:An efficient procedure for the preparation of pseudoglycosides[J].Tetrahedron,2013,69(47):10045-10051.

[14] Chen P R,Li S.Y(OTf)3as a highly efficient catalyst in Ferrier rearrangement for the synthesis ofO-andS-2,3-unsaturated glycopyranosides[J].Tetrahedron Letters,2014,55(42):5813-5816.

[15] Yadav J S,Reddy B V S,Reddy J S.Dy (OTf)3-immobilized in ionic liquids:A novel and recyclable reaction media for the synthesis of 2,3-unsaturated glycopyranosides[J].Journal of the Chemical Society,Perkin Transactions 1,2002,(21):2390-2394.

[16] Chen P R,Bi B.Preparation of 2,3-unsaturated pseudoglycosides with Ferrier rearrangement promoted by Tm(OTf)3as a highly efficient catalyst[J].Tetrahedron Letters,2015,56(34):4895-4899.

Synthesis of 2,3-UnsaturatedO-,S-,N-,andC-glycosides

ZHAO Hui1,LI Shan1,CHEN Pei-ran1,2*

(1.College of Chemistry,Chemical Engineering and Biotechnology,Donghua University,Shanghai 201620,China;2.State Key Laboratory of Bio-organic and Natural Products Chemistry,Shanghai Institute of Organic Chemistry,Shanghai 200032,China)

2,3-UnsaturatedO-,S-,N-,andC-glycosides were synthesized by Ferrier rearrangement of 3,4,6-tri-O-acetyl-D-glucal,using (NH4)2S2O8as catalyst.The structures were confirmed by1H NMR,IR and MS(ESI).The effects of catalysts and its amount,solvents and reaction temperature were investigated.The results indicated that the yield of 3a was up to 83% under the optimum conditions [reaction temperature was 80 ℃,acetonitrile as solvent and (NH4)2S2O8as catalyst (1 eq.)].

Ferrier rearrangement;3,4,6-tri-oacetyl-D-glucal;2,3-unsaturated glycoside；synthesis

2016-05-05；

2016-10-12

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21272305)

趙輝(1989-)，男，漢族，安徽淮北人，碩士研究生，主要從事有機(jī)合成的研究。 E-mail:zhaohuijhon@126.com

陳沛然，教授，Tel.021-67792594，E-mail:prchen@dhu.edu.cn

O624

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.12.16119