唾液酸糖苷化反应的研究进展

唾液酸糖苷化反应的研究进展

钟鸣，陈鲜丽，陈艳，陈领，赖小将，张福展

韶关学院医学院 广东韶关 512026

【摘要】唾液酸是具有多种生物学功能的糖酸化合物，而唾液酸糖苷化反应与常规糖苷化反应相比较为苛刻，其立体选择性较差，并且其立体构型极难控制，在反应中能否有效地对α糖苷键进行获得是反应其优劣的重要标志。随着近年来对唾液酸糖苷化反应的研究取得了重要的进展，本次研究针对唾液酸糖苷化方法的进展进行总结。

【关键词】唾液酸糖苷；α糖苷键；离去基团；研究进展

唾液酸是临床中较为常见的九碳糖酸化合物，在生物组织中广泛存在。在当前的临床研究中发现唾液酸有50多种天然衍生物，其中N-乙酰神经氨酸具有极强的代表性。由于在哺乳动物组织中发现的唾液酸主要是由该酸组成，因此人们通常也将其称之为唾液酸。在临床研究中发现，由于生物体内糖缀合物的组成部分通常以短链残基形式存在，因此常被人们形象地称之为多糖类化合物的天线。通过大量研究表明唾液酸具有极为重要的生物学功能，在抗炎，抗肿瘤，抗病毒等方面具有显著的功效^[1]。迄今为止，人们对唾液酸在生物体内的生理变换过程了解程度还不高，因此开展唾液酸及其缀合物的化学合成与生物活性研究具有极为重要的意义。

1 C-2上利用不同离去基团

临床研究中发现，唾液酸c-2卤化物是临床中最早用于唾液酸糖苷化反应的物质，且在20世纪六七十年代被广泛使用，现在仅被运用于一些简单的糖苷化反应实验中。为了提高对唾液酸糖苷化反应的研究效果，效果更好的离去基团逐渐被开发出来。

1.1 长链烷基硫苷

唾液酸硫苷是临床研究中较为广泛使用的唾液酸糖苷化给体，在以往的研究中发现，由于进行唾液酸硫苷制备中所采用的硫醇绝大数具有较强的挥发性，因此难免会产生假为强烈的异味。为了对这一问题进行妥善的解决，根据相关研究指出， 采用常温下固态气味较小的长链烷基硫醇为制作原料，对唾液酸月桂硫苷给体2进行制备，在制备过程中通过反应得到唾液酸月桂硫苷为α，β构型的混合产物，其比例大约为1:2.3，可以通过硅胶柱层析的方式对两种构型的硫苷衍生物进行分离。研究结果表明，通过与不同的糖基受体进行反应，最后所形成的糖苷键其构型比例取决于给体2的基础构型^[2]。

1.2 唾液酸β-亚磷酸酯

根据相关研究发现，将含磷的离去基团运用于托也酸糖苷化反应的实验中，通过以二苄基二乙基亚磷酸酰胺为原料，可简单快捷地对唾液酸亚磷酸酯进行制备。与相关研究发现，反应温度对唾液酸一下磷酸酯的制备中有着极为密切的影响。在研究中发现，当温度降低时，可明显的对反应总产量进行提高。并且在唾液酸糖苷化反应中发现β构型的唾液酸亚磷酸酯给体反应活性相对较高，而α构型的唾液酸亚磷酸酯给体反应活性相对较差。在以乙腈行为溶剂的情况下，可显著提高α型糖苷化产物的比例^[3]。

1.3 三氟乙酰亚胺酯

虽然通过临床研究可以看出三氯乙酰亚胺酯是糖化学中较为常见的糖苷化给体之一，但是其衍生物并不稳定。根据相关研究发现，成功对唾液酸三氟乙酰亚胺酯给体5进行制备后，其化合物5在4℃的温度下可进行长达一个月的保存，因此可将其运用于唾液酸糖苷化反应的临床研究中^[4]。

2 C-3位辅助基团的参与作用

为了有效的提高唾液酸糖苷化反应的选择性，同时避免唾液酸出现消除反应而变为糖烯，相关研究人员将唾液酸糖苷的3位引入苯硫基官能团，并且在行糖苷化反应这能够形成环流中间体，而后受体分子则生成α构型产物。根据相关研究得出，将化合物6C-5位上的单原子进行剧烈反应可进一步获得化合物7。由于其在C-5位单原子亲核性受到影响，因此在于糖基受体8的糖苷化反应中，并未观察到β糖苷化产物的出现。

3 C-1位邻基参与作用

在对提高糖苷化反应α的选择中，通过对C-1位设置了特殊辅助基团，并对邻基参与作用从而对糖苷化反应的α选择性进行了有效的提高。夹着反应机理如Scheme2，那么C-1位辅助基团唾液酸给体11在进行糖苷化脆化后，形成两种活泼的中间体12a和12b，通过端基碳效应，两种活泼中间体中的12a具有更大的优势，并且在因空间阻隔的因素下，其亲核试剂能够更容易的从α面向中间体12a浸入，从而生产α糖苷化合物。

而在进一步的研究中发现，采用三种较为常见的离去基团唾液酸糖苷化给体为研究对象，其中C-1位中辅助基团唾液酸衍生物能与无辅助基团中的唾液酸甲酯衍生物进行糖苷化反应，从而提高唾液酸糖苷化反应中α的选择性^[5]。

4 C-5位氨基保护基修饰

直到当前为止，对于糖苷键链接已经逐渐发展出了部分较为有效的方法，但是对于神经节苷脂GD₃中的Neu5Aca(2，8)Neu5Ae以及聚唾液酸中存在的Neu5Aca(2，9)Neu5A的糖苷键构建依然存在着较大的困难，由于唾液酸糖苷化受体8位上的羟基能有效的与C-1位羟基或C-2位OR上的氧原子形成内氢键，从而极大的降低了其进行反应的活性。因此，在进行唾液酸糖苷化给体C-5位引入时，需要能有效解决唾液酸糖苷化反应产率低下一级立体选择性较差等严重问题。

4.1 N-二乙酰基唾液酸衍生物

相关研究指出，采用乙酸异丙烯酯为实验试剂，对唾液酸进行全乙酰化，并且在TMSOTf下进行脆化，通过与TMSSMe进行反应从而得到5-二乙酰基唾液酸给体19a，同时将其与C-5位的氨基同样二乙酰化的唾液酸受体20a进行反应，糖苷化反应产出率与立体选择性都取得了显著的提高，与5-单乙酰基行糖苷化反应相比更高。

4.2 N-三氟乙酰基唾液酸衍生物

研究资料显示，C-5位三幅乙酰基修饰唾液酸衍生物为糖苷化给体与受体，能有效的与人体黑色素瘤相关抗原GD₃片断衍生物进行合成（Scheme3），与往常唾液酸糖苷化给体进行比较，C-5位氨基保护基TFA属于强吸电子基团，能有效的对C-5位单原子亲核性进行降低，从而提高糖苷化给体22的反应活性，使其能有效的与活性较差的糖基受体进行糖苷化反应。

4.3 N-2,2,2-三氯乙氧羰基唾液酸衍生物

制备N-Fmoc衍生物的产率较低(27％)，其它达到63％～89％的产率；与一级醇发生糖苷化反应，选用DMTST作为化剂反应结果均不理想，糖苷化产率基本上不超过50％，在改用NIS／TfOH作为催化剂后，N-Fmoc，N-Troc，N-TFA保护的唾液酸衍生物糖苷化产率较为理想(>90％)(Eq．8)；Fh于要合成的T抗原分子中含有丝氨酸或者苏氨酸，而脱除TFA保护基需要较强的碱性条件，这将会导致T抗原分子中氨基酸手性中心发生消旋化。因此，选用N-Fmoc，N-Troc保护基对T抗原分子的合成较为适宜；N-Troc保护的唾液酸在合成上比N-Fmoc保护的唾液酸要更容易一些，作者最后选用了N-Troc为保护基用于T抗原分子的全合成研究^[6]。

5 结论

通过对唾液酸糖苷华反应进行深入研究，针对各种不同结构的唾液酸糖苷化给体进行合成，从而提高唾液酸糖苷化反应的产出率与α立体选择性来对唾液酸杠杆化给体的优劣进行评价。通过对唾液酸糖苷化反应进行深入研究，为合成具有更佳生物活力的唾液酸缀合物提供了可靠的参考依据。

参考文献：

[1]俱博苗, 朱丽, 郑健, 等 唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素10/G在免疫调控中的研究进展[J]. 中华风湿病学杂志, 2018, 22(5):337-340.

[2]闫磊,陈思宇,肖美良子, 等.煤制烯烃基长链烷基二甲苯合成研究[J].化工学报,2019,70(z1):235-241.

[3]王英磊,杜朝军,史政海.[DMAP-PEG1000-DIL][BF4]催化合成4H-苯并吡喃-4-亚磷酸酯[J].精细化工,2019,36(5):913-918.

[4]李成利,李明智,王跃, 等.3-乙酰氨基邻苯二甲酰亚胺的合成工艺改进[J].杭州化工,2019,49(2):15-18.

[5]谭秋凡, 陈淮程, 朱奕睿, 等. c-Jun氨基末端蛋白激酶在人角膜上皮细胞调控NLRP3炎症小体激活中的作用[J]. 温州医科大学学报, 2018, 48(1):13-19.

[6]干卓坤, 田海涛. 降钙素原、C反应蛋白、氨基末端脑钠肽前体预测老年肺炎患者发生房颤的价值[J]. 武警医学, 2019, 30(6):488-492.

作者简介：钟鸣，男，1985年3月出生，研究生学历，民族：汉族；籍贯：广东韶关；研究方向：主要从事药物化学及化学合成方向研究；职称：讲师；职务：系副主任；