快速獲得結構明確、組分單一的糖苷類化合物是研究和揭示一系列生理病理過程機制的關鍵。因此，開發(fā)快速、簡便的糖苷化反應始終是糖化學研究的中心問題。而最理想的糖苷化反應莫過于在中性環(huán)境的水溶液中，無保護基保護的供體和受體能夠精準實現(xiàn)反應位點的立體專一性偶聯(lián)。然而，該反應的問題在于如何區(qū)別反應性類似的羥基，在水溶液中水作為親核試劑起到潛在的競爭作用，以及供體異頭位發(fā)生水解的副反應?；瘜W酶法作為模擬自然界合成糖苷的方法是最接近理想糖苷化的反應，但能催化糖苷化的酶依然有限，而且該類反應有著嚴格的底物限制。硫代糖苷作為自然界氧苷的模擬物，能夠耐受酸和酶水解，是研究糖苷生理機制的有力候選。而且，將醚鍵替換為硫醚鍵也是藥物化學修飾的常用手段。合成該類化合物的常用手段是糖基供體和巰基受體的糖苷化反應，但該類反應往往需要繁瑣的保護和脫保護過程，盡管化學酶法可以適用于該反應，但酶往往需要經(jīng)過酶工程處理，且反應底物適用性有限。近日，美國佐治亞州立大學的Lei Li課題組利用易制備的氟苷作為供體，在水相中實現(xiàn)了硫糖苷化反應，糖基受體和含半胱氨酸殘基的肽受體均適用（Fig. 1）。值得一提的是，該反應無需對糖進行保護。相關成果發(fā)表在Green Chem.上（DOI: 10.1039/d1gc00098e），文章通訊作者為Lei Li博士和Madhusudhan Reddy Gadi博士。
（圖片來源：Green Chem.）
作者首先對反應條件進行了優(yōu)化（Table 1）。以葡萄糖氟苷1作為供體，6-巰基葡萄糖甲苷作為受體，作者首先對一系列堿進行了篩選，使用常用的NaH、NaOH、KOH、Ca(OTf)2/45% NMe3均無反應發(fā)生（entries 1-4）。但以Ca(OH)2作為堿，水作為溶劑時，作者發(fā)現(xiàn)反應以98%的收率迅速完成。作者認為該反應的驅動力可能在于Ca(OH)2的強堿性以及生成CaF2沉淀。此后作者進一步對其他堿土金屬氫氧化物和鑭系金屬氫氧化物進行了篩選，盡管觀察到了沉淀的生成，但只有Sr(OH)2能以中等收率實現(xiàn)偶聯(lián)，這可能是由于其他氫氧化物的堿性較弱（entries 7-12）。隨后作者對溶劑和濃度、供體當量進行了優(yōu)化，最終發(fā)現(xiàn)entry 6為最優(yōu)條件。此外，該反應可以進行規(guī)?；苽?，證明反應具有實用性。
（圖片來源：Green Chem.）
得到最優(yōu)條件后，作者對該反應的底物適用性進行了探索（Table 2）。多種糖基氟苷供體和巰基受體的偶聯(lián)結果表明該反應適用于多種硫代糖苷的制備。大多數(shù)偶聯(lián)能以高收率得到一系列β-硫代糖苷。值得注意的是，二級巰基受體11也能發(fā)生反應，其反應性高于一級巰基，收率為91％（entry 5）。半乳糖供體13與受體2和11之間的偶聯(lián)收率中等，可能是由于該氟苷在反應條件下更易水解。有趣的是，甘露糖供體16與2的S-糖基化生成α-硫代糖苷17。乳糖氟苷18與受體2、4、21的反應可以以高收率生成硫代三糖19、20和硫代四糖22，證明該方法適用于硫連接寡糖的制備。此外，半乳糖氟苷和11的糖苷化反應能生成硫代乳糖類似物15，其可用于硫代球蛋白糖苷的酶促合成，以用于生物學和病理學研究。
（圖片來源：Green Chem.）
接下來，作者嘗試用迭代法合成硫代三糖24（Scheme 1）。經(jīng)6'-OTs保護、全乙?；?、6'-硫乙?；约懊撘阴；?，作者經(jīng)四步以80％收率獲得二糖23。供體1與受體23的S-糖苷化收率為92％，表明該方法適用于多硫代低聚寡糖的制備。
（圖片來源：Green Chem.）
由于S-糖肽相對于O-糖肽具有更高的抗酶降解穩(wěn)定性，作者進一步以半胱氨酸為受體利用該方法合成S-糖肽（Scheme 2）。L-谷胱甘肽與供體1以90％收率得到糖肽。此外，作者利用多肽固相合成法合成了含半胱氨酸殘基的α-突觸核蛋白，并在還原劑SPPS還原后將其從負載上切除，然后將粗產品直接用于S-糖基化，以44％的總收率獲得基于α-突觸核蛋白的硫代糖肽27。作者還合成了sublancin的天然硫糖肽片段，總收率為39％。
（圖片來源：Green Chem.）
最后，作者提出了可能的反應機理并通過核磁對機理進行了驗證。對于α-葡萄糖氟苷供體，在D2O中，Ca(OH)2首先與氟原子絡合，隨后巰基從β面進攻，通過SN2途徑生成β-硫代糖苷。而對于α-甘露糖氟苷，作者觀察到α-硫代糖苷生成與異頭位構型的雙重反轉，其2位羥基首先在堿性條件下發(fā)生分子內SN2反應生成環(huán)氧化物，隨后巰基進行環(huán)氧開環(huán)最終生成α-產物。
（圖片來源：Green Chem.）
總結：
美國佐治亞州立大學的Lei Li課題組發(fā)展了無保護基糖基氟苷和巰基受體的S-糖苷化反應。該反應條件溫和，底物適用性廣，適用于多種含硫糖苷和糖肽的快速組裝，為該類化合物的制備提供了一種簡易方法。合成的產物可用于糖生物學和病理學研究。
