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        KRN7000的合成研究

        2021-03-25 09:51:52郝玉偉邢露勻曹夢涵畢晶晶
        河南化工 2021年2期
        關(guān)鍵詞:苯甲酰基鞘氨醇芐基

        郝玉偉,邢露勻,曹夢涵,畢晶晶

        (河南師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453007)

        隨著對腫瘤免疫認(rèn)識和T細(xì)胞識別機制的突破性研究進展,神經(jīng)鞘糖脂在腫瘤、腫瘤轉(zhuǎn)移的診治和預(yù)防中開辟了一條全新的免疫治療途徑[1-3]。1990年代初,日本麒麟啤酒有限公司從沖繩海綿Agelas Mauritianus的提取物中篩選出一系列鞘糖酯類化合物,并命名為Agelasphins (AGLs)[4]。它們是D-半乳糖以α-糖苷鍵與神經(jīng)酰胺類化合物連接而成。其中α-半乳糖神經(jīng)酰胺(α-GalCer,KRN7000)作為明星分子,受到廣泛關(guān)注[5-7]。研究表明α-GalCer具有抗腫瘤及激活免疫作用,能通過激活NKT細(xì)胞參與多種自身免疫性疾病、腫瘤、動脈粥狀硬化和感染性疾病的免疫調(diào)節(jié)中,它作為抗癌新藥已進入Ⅰ期臨床研究階段,是藥物學(xué)家關(guān)注的重要免疫調(diào)節(jié)劑[8-9]。

        KRN7000通常是由半乳糖基供體和神經(jīng)酰胺受體通過糖苷反應(yīng)構(gòu)建骨架,進而脫除各種保護基而成。所以對于KRN7000的合成來說,需要構(gòu)建糖基化反應(yīng)的供體和受體兩個模塊。近年來,對KRN7000的合成研究主要有如下幾種方法。如TAKIKAWA等[10]通過1-氟-2,3,4,6-四-氧-芐基-α-D-半乳吡喃糖與2-(N-二十六烷?;被?-3,4-二-O-叔丁基二甲基硅基-植物鞘氨醇在SnCl4/AgClO4的催化下以四氫呋喃(THF)為溶劑在-10 ℃下進行偶聯(lián)反應(yīng)(收率為53%)。KIM等[11]通過2,3,4,6-四-氧-芐基-α-D-半乳吡喃糖施密特試劑與2-(N-二十六烷酰基氨基)-3,4-二-O-叔丁基二甲基硅基-植物鞘氨醇在三氟化硼乙醚(BF3·Et2O)的催化下,以THF-Et2O為溶劑在-20 ℃下進行偶聯(lián)反應(yīng)(收率為63%)。通過2,3,4,6-四-氧-芐基-α-D-半乳吡喃糖施密特試劑與2-(N-二十六烷酰基氨基)-3,4-二-O-苯甲?;?植物鞘氨醇在三氟甲磺酸三甲硅酯(TMSOTf)的催化下,以THF-Et2O為溶劑在-23 ℃下進行偶聯(lián)反應(yīng)(收率為59%)。DU等[12]通過1-碘代-2,3,4,6-四-氧-芐基-α-D-半乳吡喃糖與2-疊氮基-3,4-二-O-對甲氧基芐基-植物鞘氨醇在四丁基碘化銨-N,N-二異丙基乙胺(TBAI-DIEA)的作用下以苯為溶劑在65 ℃下加熱進行偶聯(lián)反應(yīng)。

        以上方法用到的糖基供體為氟代糖、碘代糖或者施密特試劑,它們的穩(wěn)定性相對較差,合成步驟長且復(fù)雜,不適合工業(yè)大批量合成,保存條件相對來說更加苛刻[13-15]。硫苷糖的穩(wěn)定性相對較高,不易變質(zhì),很容易大批量合成和保存。且前三種方法需要在低溫條件下進行偶聯(lián)反應(yīng),第四種方法所用的受體需要將植物鞘氨醇的氨基進行疊氮化,偶聯(lián)后得到α-GalCer骨架后還需要在經(jīng)過氨基化、酰胺化和脫保護才能得到目標(biāo)化合物。總體路線長,收率偏低。因此本研究嘗試了一種新的合成路線,以2,3,4,6-四-氧-芐基-α-D-半乳吡喃糖硫苷作為一種穩(wěn)定易得的糖基供體,與2-(N-二十六烷?;被?-3,4-二-O-苯甲酰基-植物鞘氨醇在N-碘代丁二酰亞胺(NIS)/TMSOTf的作用下以二氯甲烷為溶劑在0 ℃下進行偶聯(lián)反應(yīng),進而在甲醇鈉的作用下脫除苯甲?;?,在H2,Pd(OH)2/C的作用下脫除芐基,即可獲得KRN7000,總共3步,總收率達57.3%。

        1 實驗部分

        1.1 主要試劑和儀器

        N-碘代丁二酰亞胺(北京百靈威科技有限公司),二氯甲烷、甲醇、石油醚、乙酸乙酯(天津市德恩化學(xué)試劑有限公司),0.4 nm分子篩、三甲基硅基三氟甲基磺酸酯、Pd(OH)2/C(北京伊諾凱科技有限公司),三乙胺(天津市天力化學(xué)試劑有限公司),Na2S2O3、甲醇鈉(天津市天力化學(xué)試劑有限公司),酸性樹脂IR-120(鄭州阿爾法化工有限公司),以上藥品均為分析純。

        R-1001VN旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(鄭州長城科工貿(mào)有限公司),核磁共振儀-Avance 400 MHz (瑞士布魯克公司),Bruker micro ToF II高分辨率質(zhì)譜(德國布魯克公司),BSA224S電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司),DHG-9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(鄭州國瑞儀器有限公司),ZF-20D暗箱式紫外分析儀(鞏義市予華儀器責(zé)任有限公司)。

        1.2 實驗方法

        1.2.1KRN7000的合成原理

        以2,3,4,6-四-氧-芐基-α-D-半乳吡喃糖硫苷與2-(N-二十六烷?;被?-3,4-二-O-苯甲?;?植物鞘氨醇為起始原料,首先在NIS/TMSOTf的作用下通過糖基化反應(yīng)得到偶聯(lián)產(chǎn)物3,進而堿性條件脫除苯甲酰基,氫化脫除芐基,總共3步即可獲得KRN7000,總收率高達57.3%。KRN7000的合成路線見圖1。

        圖1 KRN7000的合成路線

        1.2.2化合物3的制備

        將糖基供體1(1.31 g,2.25 mmol,1.5 eq)、受體2(1.35 g,1.5 mmol)和N-碘代丁二酰亞胺 (675 mg,4.5 mmol,2 eq)溶于干燥的二氯甲烷(5 mL)中,加入0.4 nm分子篩。在0 ℃下攪拌10 min,快速加入三氟甲基磺酸三甲基硅酯(TMSOTf,27 μL,0.15 mmol,0.1 eq),反應(yīng)液持續(xù)在0 ℃攪拌2 h。加入三乙胺中和反應(yīng)體系,加入飽和Na2S2O3溶液,反應(yīng)用二氯甲烷萃取3次,減壓濃縮,所得濃縮物用柱色譜分離,得到化合物3(構(gòu)型為α),為無色液體(1.31 g,61%)。糖基化總收率為81%(α/β=3/1)。1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ=8.03(d,J=7.2 Hz,2H),7.92(d,J=7.2 Hz,2H),7.59(t,J=7.2 Hz,1H),7.51(t,J=7.2 Hz,1H),7.45(t,J=7.2 Hz,2H),7.38~7.29(m,10H),7.27~7.17(m,12H),7.03(d,J=9.2 Hz,1H),5.70(dd,J=2.0,9.6 Hz,1H),5.42~5.38(m,1H),4.87(d,J=11.6 Hz,1H),4.75~4.72(m,2H),4.67~4.65(m,3H),4.56~4.50(m,3H),4.41(d,J=11.6 Hz,1H),4.07(t,J=5.6 Hz,1H),3.98(dd,J=2.0,10.4 Hz,1H),3.94(dd,J=2.4,12.0 Hz,1H),3.87~3.82(m,2H),3.61(d,J=10.0 Hz,1H),3.50(t,J=10.4 Hz,1H),3.22(dd,J=5.6,9.2 Hz,1H),2.16(t,J=7.6 Hz,2H),1.91~1.87(m,2H),1.64~1.60(m,2H),1.26~1.20(m,68H),0.88(t,J=6.0 Hz,6H)ppm;13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ=173.1,166.1,165.3,138.8,138.4,138.3,137.8,133.2,132.8,130.2,130.0,129.8,128.5,128.3,128.2,128.1,128.0,127.9,127.7,127.6,127.5,127.4,127.3,100.1,78.7,75.0,74.7,73.9,73.5,73.2,72.8,72.3,70.3,70.0,69.1,48.6,36.7,31.9,29.7,29.6,29.5,29.4,29.3,28.4,25.7,22.7,14.1 ppm。

        1.2.3化合物4的制備

        將化合物3(830 mg,0.58 mmol) 溶于5 mL無水甲醇中,加入1 mol/L甲醇鈉的甲醇溶液,調(diào)節(jié)pH值到9~10,然后在室溫下攪拌3 h直到反應(yīng)結(jié)束。加入酸性樹脂IR-120中和,并加入過量的二氯甲烷使產(chǎn)物完全溶解,過濾,濾液減壓蒸餾除去溶劑,所得濃縮物用快速柱色譜分離,得到化合物4為無色液體(660 mg,94%)。1H NMR(400 MHz,CD3OD/CDCl3=5/1)∶δ=7.39~7.26(m,20H),6.40(d,J=8.4 Hz,1H),4.94~4.85(m,3H),4.80~4.73 (m,2H),4.68(d,J=11.6 Hz,1H),4.57(d,J=11.6 Hz,1H),4.48(d,J=11.6 Hz,1H),4.39(d,J=11.6 Hz,1H),4.22(dd,J=3.6,8.0 Hz,1H),4.05(dd,J=3.6,9.6 Hz,1H),3.97(s,1H),3.89~3.85(m,4H),3.80(d,J=8.0 Hz,1H),3.53~3.48(m,4H),2.36(d,J=4.4 Hz,1H),2.13(t,J=7.6 Hz,2H),1.60~1.57(m,3H),1.49~1.42(m,1H),1.31~1.26(m,68H),0.89(t,J=6.8 Hz,6H)ppm;13C NMR(100 MHz,CD3OD/CDCl3=5/1)δ=173.2,138.5,138.4,137.9,137.6,128.5,128.4,128.3,128.2,128.1,128.0,127.9,127.7,127.6,127.5,99.2,79.3,76.2,76.1,74.8,74.5,74.2,73.6,73.3,72.8,70.0,69.9,69.0,49.6,36.8,33.3,31.9,29.7,29.6,29.4,29.3,25.9,25.7,22.7,14.1 ppm。

        1.2.4KRN7000的制備

        2 結(jié)果與討論

        2.1 糖基化反應(yīng)

        此路線的關(guān)鍵步驟是糖基供體1和受體2之間的糖基化反應(yīng),我們對此步進行優(yōu)化,首先在25 ℃進行反應(yīng)的嘗試,實驗結(jié)果顯示只有痕量的產(chǎn)物3生成。因此降溫至0 ℃,收率能達到21%。由于半乳糖部分原料相對于植物鞘氨醇部分價格便宜得多,因此定化合物2為1個當(dāng)量,通過增加化合物1、NIS及TMSOTf的當(dāng)量,發(fā)現(xiàn)收率有所提高(入口2~5)。最后確定最佳糖基化條件為n(2)∶n(1)∶n(NIS)∶n(TMSOTf)=1∶1.5∶2∶0.1,溫度0 ℃。

        表1 投料比及溫度對糖基化反應(yīng)的影響

        2.2 脫保護反應(yīng)

        最后一步脫除芐基的反應(yīng),我們嘗試了幾種溶劑,最終確定在二氯甲烷和甲醇的混合溶劑中能定量反應(yīng),只需要過濾出氫氧化鈀/碳,蒸干即得高純度的目標(biāo)化合物KNR7000。

        表2 溶劑對脫芐基反應(yīng)的影響

        3 結(jié)論

        本文開發(fā)了一條以2,3,4,6-四-氧-芐基-α-D-半乳吡喃糖硫苷和苯甲?;Wo的植物鞘氨醇為起始原料,依次通過酸催化的糖苷化反應(yīng)、堿性條件脫除苯甲酰基和氫氧化鈀/碳通入氫氣脫除芐基得到藥物分子KRN7000。其中硫苷作為穩(wěn)定易得的糖苷供體,使得糖苷化反應(yīng)變得溫和、易于操作。此路線總共3步,總收率達57.3%。該路線具有原料易得、操作簡單、收率高等優(yōu)點,為KRN7000類似物的合成提供了一種新的方法。

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