含O-,S-,N-和C-2,3-不饱和糖苷的合成

赵 辉,李 珊,陈沛然,2

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含O-,S-,N-和C-2,3-不饱和糖苷的合成

赵 辉1,李 珊1,陈沛然1,2

(1.东华大学 化学化工与生物工程学院，上海 201620 2.中国科学院 上海有机化学研究所 生命有机化学国家重点实验室，上海 200032)

以3,4,6-三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖为原料，(NH4)2S2O8为催化剂，利用Ferrier重排反应制得一系列含O-,S-,N-和C-2,3-不饱和糖苷，其结构经1H NMR，IR和MS(ESI)确证。考察了催化剂及其用量，溶剂和温度对产率的影响。结果表明：在最优条件[反应温度80 ℃，乙腈为溶剂，(NH4)2S2O8为催化剂(1 eq.)]下，3a产率高达83%。

Ferrier重排;3,4,6-三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖;2,3-不饱和糖苷;合成

2,3-不饱和糖苷类化合物是合成天然活性分子的重要手性中间体，其吡喃环上的不饱和双键上可进行加成、双羟化及环氧化等反应，可应用于多种糖苷衍生物的合成[1-3]。I型Ferrier重排反应是制备2,3-不饱和糖苷的重要方法[1]。该反应是指烯糖在路易斯酸或布朗斯特酸的催化下和亲核试剂发生的类似烯丙基重排反应[1-2]。

目前关于I型Ferrier重排反应的金属路易斯酸催化剂报道较多,如Sc(OTf)3[4]、TiCl4[5]、AuCl3[6]和 Pd(OAc)2[7]等。但这类催化剂价格较为昂贵且所含重金属对环境有污染。非金属催化剂如BF3·Et2O[8]、TMSOTf[9]、三(五氟苯基)硼烷[10]等对空气、水较为敏感，反应条件苛刻，并且价格昂贵。因此,寻找高效、廉价、环保的高效催化剂是目前研究的一个重要方向。

2014年，Satyanarayana课题组[11]使用较为廉价的3,5-二硝基苯甲酸作为催化剂，通过I型Ferrier重排反应合成了一系列2,3-不饱和的O-糖苷、S-糖苷。2015年Saeeng等[12]以常见的IBr作为催化剂在温和的条件下合成2,3-不饱和的O-糖苷。

Scheme 1

*(α∶β)通过1H NMR分析。

本文使用廉价的(NH4)2S2O8为催化剂，以3,4,6-三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖(1)为原料，乙腈为溶剂,于80 ℃分别和含O-、S-、N-和C-的亲核试剂(2a～2o)反应，合成了一系列2,3-不饱和的O-糖苷、S-糖苷、N-糖苷及C-糖苷(3a～3o，Scheme 1)，其结构经1H NMR,IR和MS(ESI)确证。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

WRS-2A型显微熔点仪；WZZ-2型数字式自动旋光仪(CDCl3为溶剂)；Bruker AM-400型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Thermo Nicolet-380型红外光谱仪(KBr压片)；Finigan MAT8430型质谱仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

(1) 3a～3o的合成(以3a为例)

在氩气保护下，向反应管中依次加入(NH4)2S2O80.7 mmol,1 0.7 mmol,无水乙醇(2a) 1.5 mmol和CH3CN 5 mL，于80 ℃反应至终点(TLC监控)。过滤，滤液蒸除CH3CN后加入乙酸乙酯30 mL，依次用饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，经硅胶柱层析(洗脱剂:石油醚/乙酸乙酯=6/1，V/V)纯化得3a。

用类似的方法合成3b～3o。

2 结果与讨论

2.1 合成条件优化

为寻找3的最佳反应条件，以3a的合成为模板反应，考察了催化剂及其用量，溶剂和反应温度对3a产率的影响。

(1) 催化剂

1 0.7 mmol，温度为60 ℃，其余条件同1.2(1)，考察了催化剂对3a产率的影响。结果见表1。由表1可见，(NH4)2S2O8为催化剂时产率为75%，而NH4Cl和(NH4)2SO4为催化剂时反应不能进行，(NH4)2S2O8为催化剂较好。

表1 催化剂对3a产率的影响

(2) 溶剂

(NH4)2S2O8为催化剂(1 eq.)，其余条件同1.2(1)，考察了溶剂对3a产率的影响，结果见表2。由表2可见，乙腈为溶剂时,40 min内反应即可完成(83%)，而在二氯甲烷和甲苯中不能发生反应。因此，以乙腈为溶剂。

表2 溶剂对3a产率的影响a

表3 温度和催化剂用量对3a产率的影响

a(α∶β)通过1H NMR分析。

(3) 催化剂用量

乙腈为溶剂，其余条件同1.2(1)，考察了催化剂的量对3a产率的影响，结果见表3。由表3可见，于80 ℃催化剂用量为1 eq.，3a产率最高(83%)，当催化剂用量为0.5 eq.，反应很难进行，且产率降低(35%)。

综上所述，最佳反应条件为：反应温度80 ℃，乙腈为溶剂，(NH4)2S2O8为催化剂(1 eq.)。

2.2 底物适应性考察

在最优条件下，考察该反应系对底物的适应性(Scheme 1)。实验结果表明：醇类(2a～2f)作为亲核试剂通常在短时间内即可完成，而酚类由于亲核能力较弱、自身不稳定等原因，反应相对较慢，产率也较低。使用磺酰胺类化合物作为亲核试剂制备N-糖苷(3j，3k，3m)产率70%～83%，α∶β值也较高；酰胺类化合物难于反应，而使用2-唑烷酮(2l)作为亲核试剂，合成化合物(3l)的产率为65%；三甲基硅烷类作为亲核试剂也有着较高的产率。综上所述，该反应体系具有良好的底物适用性。

以3,4,6-三-O-乙酰基-D-葡萄烯糖为原料，(NH4)2S2O8为催化剂，利用Ferrier重排反应制得一系列含O-,S-,N-和C-2,3-不饱和糖苷。以3a为例考察了催化剂及其用量，溶剂和温度对产率的影响，结果表明在最优条件[反应温度80 ℃，乙腈为溶剂，(NH4)2S2O8为催化剂(1 eq.)]下,3a的收率高达83%。应用该催化体系成功合成了含O-,S-,N-,和C-2,3-不饱和糖苷(3a～3o)。

该反应体系具有反应操作简单，催化剂价廉易得,实用性强等优点，在2,3-不饱和糖苷类化合物的合成中具有良好的应用价值。

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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

国家自然科学基金资助项目(21272305)

赵辉(1989-)，男，汉族，安徽淮北人，硕士研究生，主要从事有机合成的研究。 E-mail:zhaohuijhon@126.com

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

O624

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.12.16119