神经节系列鞘糖脂氨基半乳糖模块的快速合成*

王 坤，张鹏涛，李春霞，管华诗

(中国海洋大学医药学院海洋药物教育部重点实验室山东省糖科学与糖工程重点实验室，山东 青岛 266003)

乙酰氨基半乳糖(GalNAc)常存在于以Galβ3GalNAcβ4Gal为结构片段的神经节系列鞘糖脂中，如 FucoseGM1，3'-isoLM1，GM1 和 SB1a［1］。该类鞘糖脂在肿瘤细胞的异常表达引起人们的广泛关注，其作为肿瘤标志物可以帮助肿瘤的诊断、分类、预后判断等。因此与鞘糖脂相关的糖疫苗的研究与开发是目前糖化学和糖生物学的研究热点［2］。但神经节系列鞘糖脂在生物体中的含量少，且分离纯化较困难，因此目前主要通过化学合成法进行制备［3］。

在鞘糖脂FucoseGM1的一锅法合成中［4］，糖链中乙酰氨基半乳糖单元利用4，6-O-二-乙酰基-2-三氯乙氧羰酰氨基-2-脱氧-β-D-吡喃半乳糖对甲苯硫苷(5)作为糖基受体通过糖苷化反应引入。该合成模块的相对反应活性(RRV)为3269，其合成方法一般是从1出发，利用苄叉保护4，6-位，再用Lev和TBDMS等可选择性脱除的保护基保护3-位;然后水解去掉苄叉，乙酰化4，6-位，脱除3-位保护基得5。该合成方法步骤繁琐，且中间体多需硅胶柱层析纯化，不适合大量制备。为了快速有效的合成具有Galβ3GalNAcβ4Gal结构片段的神经节系列鞘糖脂，必须发展一种简便、快捷的方法合成5。

本文以D-氨基半乳糖盐酸盐为原料，经四步反应合成了2-N-三氯乙氧羰酰氨基-半乳糖对甲苯硫苷(3);利用浓硫酸催化乙酸乙酯［5］对3的6-位选择性乙酰化，原乙酸酯选择性乙酰化4-位羟基，以两步70%的总收率合成了5(Scheme 1)，其结构经1H NMR和ESI-MS确证。

Scheme 1

该方法具有试剂廉价低毒、操作简单、收率较高、不需柱层析分离纯化等优点，适合大量制备，为神经节系列鞘糖脂的合成提供了参考。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

JNM-ECP600型和DD2 500-MR型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标);Micromass QTOF Ultima Global型质谱仪。

所用试剂均为分析纯;甲醇和CH2Cl2使用前经无水处理。

1.2 合成

(1)1的合成

在反应瓶中依次加入氨基半乳糖盐酸盐5 g(23 mmol)和蒸馏水120 mL，搅拌至完全溶解;缓慢加入 NaHCO35.52 g(65 mmol)，搅拌使其溶解;冰浴下滴加 TrocCl5.45 mL(39.5 mmol)，滴毕，于-5℃反应24 h。趁冷过滤，滤饼用冰水(20 mL)洗涤，真空干燥得白色粉末。加入吡啶20 mL，搅拌使其溶解;加入乙酸酐10 mL，于室温反应5 h(TLC检测)。加入乙醇5 mL淬灭反应，减压蒸除吡啶，加入EtOAc 250 mL，依次用0.5 mol·L-1HCl(3×100 mL)、饱和碳酸氢钠(3×100 mL)和饱和NaCl溶液(3×100 mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩得白色无定形固体1 10.6 g，收率87%;TOF-ESI-MS m/z:Calcd for C17H22NO11Cl3Na{［M+Na］+}544.0，found 544.0。

(2)2的合成

在反应瓶中依次加入1 10 g(19 mmol)和CH2Cl2100 mL，搅拌使其溶解;加入对甲苯硫酚(p-TolSH)3.54 g(28.5 mmol)，氮气保护，冰浴下缓缓滴加 BF3·OEt210.0 mL(38.0 mmol)，滴毕，缓慢升至室温，反应7 h(TLC检测)。加入饱和NaHCO3溶液终止反应，用二氯甲烷(2×100 mL)萃取，合并萃取液，依次用饱和 NaHCO3和饱和NaCl水溶液洗涤，无水Na2SO4干燥，减压浓缩后经硅胶柱层析［洗脱剂:V(AcOEt)∶V(石油醚)=1 ∶3］纯化得白色粉末 2 8.66 g，收率 80%;1H NMR δ:7.43(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，7.13(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，5.39(d，J=3.0 Hz，1H，4-H)，5.19(dd，J=10.8 Hz，2.9 Hz，1H，3-H)，5.11(d，J=9.1 Hz，1H，NH)，4.84(d，J=10.3 Hz，1H，1-H)，4.80(d，J=12.1 Hz，1H，CH2CCl3)，4.73(d，J=12.0 Hz，1H，CH2CCl3)，4.18(dd，J=11.3 Hz，7.0 Hz，1H，6a-H)，4.12(dd，J=11.4 Hz，6.3 Hz，1H，6b-H)，3.94～3.87(m，2H，2，5-H)，2.34(s，3H，ArCH3)，2.13(s，3H，COCH3)，2.04(s，3H，COCH3)，1.98(s，9H，COCH3);TOF-ESI-MS m/z:Calcd for C22H26NO9SCl3Na{［M+Na］+}608.1，found 608.1。

(3)3的合成

在反应瓶中加入2 8.0 g(13.6 mmol)和甲醇150 mL，搅拌使其溶解;加入催化量的甲醇钠，调至pH 8～9，于室温反应20 min(TLC检测)。用酸性阳离子树脂调至中性，过滤，滤液减压蒸馏得白色固体3 6.28 g，收率99%;1H NMR(氘代甲醇)δ:7.42(d，J=8.1 Hz，2H，ArH)，7.13(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，4.89(d，J=12.2 Hz，1H，CH2CCl3)，4.75(d，J=12.1 Hz，1H，CH2CCl3)，4.71(d，J=10.4 Hz，1H，1-H)，3.91(d，J=2.9 Hz，1H，4-H)，3.79(dd，J=11.5 Hz，6.6 Hz，1H，6a-H)，3.78(t，J=10.3 Hz，1H，2-H)，3.74(dd，J=11.5 Hz，5.4 Hz，1H，6b-H)，3.63(dd，J=10.2 Hz，3.2 Hz，1H，3-H)，3.53(t，J=6.1 Hz，1H，5-H)，2.33(s，3H，ArCH3)。

(4)4的合成

在反应瓶中加入3 4.6 g(10 mmol)和乙酸乙酯200 mL，搅拌下缓慢滴加浓硫酸(0.82 mL，15 mmol)的乙酸乙酯(100 mL)溶液，滴毕，于45℃反应18 h(TLC检测)。加入饱和NaHCO3溶液终止反应，依次用饱和NaHCO3溶液(2×50 mL)和饱和NaCl溶液(2×50 mL)洗涤，无水Na2SO4干燥，浓缩得白色固体4粗品(直接进行下步反应);1H NMR δ:7.41(t，J=6.5 Hz，2H，ArH)，7.11(t，J=6.6 Hz，2H，ArH)，5.39(d，J=6.9 Hz，1H，NH)，4.82～4.70(m，2H，CH2CCl3)，4.68(d，J=10.2 Hz，1H，1-H)，4.36(dd，J=11.6 Hz，5.7 Hz，1H，6a-H)，4.32(dd，J=11.6 Hz，7.1 Hz，1H，6b-H)，3.92(d，J=2.8 Hz，1H，4-H)，3.81(dd，J=9.8 Hz，2.5 Hz，1H，3-H)，3.71(m，1H，5-H)，3.61(m，1H，2-H)，2.33(s，3H，ArCH3)，2.08(s，3H，COCH3);TOF-ESI-MS m/z:Calcd for C18H22NO7SCl3Na{［M+Na］+}524.0，found 524.0。

(5)5的合成

在反应瓶中加入4粗品和乙腈100 mL，搅拌使其溶解;加入原乙酸三乙酯3.7 mL(20 mmol)和对甲苯磺酸170 mg(1 mmol)，于室温反应1.5 h;加入三乙胺终止反应，减压浓缩后，加入90%乙酸80 mL，室温反应1 h。减压浓缩，甲苯共沸两次后用无水乙醇重结晶得白色固体5 3.81 g，收率(3→5)70%;1H NMR δ:7.43(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，7.11(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，5.33(d，J=3.1 Hz，1H，4-H)，5.22(d，J=7.2 Hz，1H，NH)，4.80～ 4.73(m，3H，1-H，CH2CCl3)，4.16(d，J=6.4 Hz，2H，6-H)，4.04(m，1H，3-H)，3.86(t，J=6.4 Hz，1H，5-H)，3.62～3.59(m，1H，2-H)，2.84(d，J=4.5 Hz，1H，3-OH)，2.34(s，3H，ArCH3)，2.13(s，3H，CH3in Ac)，2.06(s，3H，CH3in Ac);TOF-ESIMS m/z:Calcd for C20H24NO8SCl3Na{［M+Na］+}557.0，found 557.2。

2 结果与讨论

从氨基半乳糖盐酸盐出发，首先利用弱碱NaHCO3中和原料中的盐酸，随后利用Troc选择性保护2-位氨基，3，4，6-位乙酰化得 1。1 与对甲苯硫酚反应得硫苷2［6］，然后在甲醇钠的作用下脱除乙酰基制得关键中间体3，四步总收率69%。

Wong等［4］以 3 为起始原料，经 4，6-位苄叉保护，3-位 Lev保护，脱除苄叉，4，6-位乙酰化和脱Lev保护共5步反应制得5，总收率35%。该方法步骤繁琐，且中间体多需硅胶柱分离纯化。

制备5的关键是4，6-位羟基的选择性保护。Liang等［5］报道浓硫酸催化乙酸乙酯区域选择性的保护氨基葡萄糖硫苷的6-位羟基。本文利用该方法顺利实现了3的6-位选择性乙酰化制备4。

在4的制备过程中，n(3)∶n(浓硫酸)∶n(EtOAc)=1 ∶1.5 ∶30，温度对反应有一定影响。室温下3在乙酸乙酯中的溶解度较差，转化较慢，48 h仍不能完全转化;回流反应3 h 3完成转化，但同时有大量3，6-位双乙酰化副产物生成;于40℃反应18 h 3基本转化完全，仅有少量双乙酰化产物生成，无需分离，简单后处理蒸干后直接进行下步反应。

对4的4-位羟基进行选择性的保护。原乙酸三乙酯可以在对甲苯磺酸的催化下将糖环中处于顺势的相邻羟基进行保护，并在酸性条件下水解，在平伏键上留下一个乙酰基［7］。该方法顺利完成了4-位羟基的区域选择性乙酰基化，快速高收率(两步收率70%)地合成了神经节系列鞘糖脂氨基半乳糖模块5。

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