超声波促进的“一锅法”合成烯糖*

赵晋忠, 邵华武

(1.山西农业大学 文理学院,山西 太谷 030801;2.中国科学院 成都生物研究所 天然产物中心,四川 成都 610041)

烯糖主要以溴代糖、氯代糖、1-硫代糖为底物,经自由基消除反应制得，常用的催化剂有锌粉、三价钛、三价铬、钾、钠以及锌汞齐等[1～5]，其中最常用的是Fischer-Zach法[6]，即溴代糖与锌粉在乙酸中反应。这些方法大都存在试剂昂贵、有毒、反应需要低温、操作繁琐等缺点。Kovàcs等[4]将溴代糖加入乙醚/水溶液中，用络(Ⅲ)合物催化合成烯糖，但重金属铬会对环境造成污染。Boutureira等[2]以2-碘代-1-硫代糖为原料，用锌铜合金催化制得烯糖，但原料昂贵。

本课题组[7,8]曾以乙酰化、苯甲酰化、苄基化的溴代糖为原料，分别在NaH2PO4或PEG-600水溶液中高产率地合成了多种烯糖。该方法的不足之处在于溴代糖不稳定，在分离过程中易发生分解。

本文在此基础上用超声波促进的“一锅法”合成烯糖。在超声波促进下，未保护的吡喃糖(1a～1e,2f和2g)依次与乙酸酐，乙酰溴，锌粉和PEG-600反应，“一锅法”合成了一系列乙酰化烯糖(3a～3e,5f和5g, Scheme 1)；1b和1c在类似条件下依次与苯甲酸酐反应合成苯甲酰化烯糖(4b和4c, Scheme 1)。收率46%～89%,其结构经1H NMR确认。

改进方法避免了分离溴代糖。

Scheme 1

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

PE-341型自动旋光仪;Brucker-600型核磁共振仪(CDCl3为溶剂,TMS为内标);BioTOF Q型质谱仪。所用试剂均为市售分析纯或化学纯。

1．2 合成[以葡萄烯糖(3a)为例]

在圆底烧瓶中加入葡萄糖(1a) 20 mmol，乙酸40 mL，乙酸酐120 mmol，催化量的高氯酸1滴，超声震荡反应10 min;加乙酰溴30 mmol，甲醇32 mmol，超声震荡反应1 h(TLC跟踪);加锌粉60 mmol和PEG-600 20 mL,超声震荡反应1 h(TLC跟踪)。过滤，滤液用二氯甲烷(3×100 mL)萃取,合并萃取液，依次用饱和碳酸氢钠溶液(3×150 mL)，饱和氯化钠溶液(150 mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩后经硅胶柱层析[洗脱剂：V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=2 ∶1]纯化得无色糖浆3a。用类似方法合成无色糖浆3b～5g。

2 结果与讨论

2.1 催化剂及助剂的选择

以合成3a为例，首先参照文献[9]方法制备溴代葡萄糖;不分离直接分别加入Zn粉(或Fe粉)和AcONa, NaH2PO4， PEG-600，其余反应条件同1.2,考察催化剂及助剂对反应的影响，结果见表1。由表1可见，以Zn粉为催化剂时，助剂选择PEG-600产率较高，用AcONa则产率较低，且反应时间较长。铁粉也可以催化溴代葡萄糖生成3a，但是产率较低，锌粉的催化效率比铁粉高。实验结果表明，锌粉和PEG-600催化溴代葡萄糖合成3a的效果最好。

表 1 催化剂及其助剂对合成3a的影响*

*反应条件同1.2

表 2 吡喃糖底物的拓展*

*以锌粉和PEG-600为催化体系，其余反应条件同1.2

2.2 吡喃糖底物的拓展

以锌粉和PEG-600为催化体系，其余反应条件同1.2,拓展吡喃糖底物,考察该方法的普适性,结果见表2。从表2可以看出，以1a,半乳糖(1b)为原料，可高产率地得到乙酰化烯糖(3a和3b)和苯甲酰化烯糖(4b);以麦芽糖(2f)和乳糖(2g)为原料，也能高产率地制得麦芽烯糖(5f)和乙酰化乳烯糖(5g)。以吡喃五碳糖阿拉伯糖(1c)和木糖(1d)为原料时，可以很好地制得乙酰化和苯甲酰化阿拉伯烯糖(3c和4c)，但是木糖烯糖(3d)的产率仅为46%，由此可知，对吡喃五碳糖来说，C-3位取代基位置的不同可能直接影响到烯糖的得率。以L-鼠李糖(1e)为原料制备乙酰化L-鼠李烯糖(3e)的产率也不高，说明C-5位上为甲基时也可能影响烯糖的合成。

[1] Somsák L. Carbanionic reactivity of the anomeric center in carbohydrates[J].Chem Rev,2001,101:81-135.

[2] Boutureira O, Rodríguez M A, Matheu M I,etal. General method for synthesizing pyranoid glycals.A new route to allal and gulal derivatives[J].Org Lett,2006,8:673-675.

[3] Spencer R P, Cavallaro C L, Schwartz J. Rapid preparation of variously protected glycals using titanium(Ⅲ)[J].J Org Chem,1999,64:3987-3995.

[4] Kovács G, Micskei K, Somsák L. Preparation of acetylated pyranoid glycals from glycosyl halides by chromium(II) complexes under aqueous biphasic conditions[J].Carbohydr Res,2001,336:225-228.

[5] Ireland R E, Wilcox C S, Thaisrivongs S. An efficient method for the preparation of furanoid and pyranoid glycals[J].J Org Chem,1978,43:786-787.

[6] Roth W, Pigman W. D-glucal and the glycals[J].Methods Carbohydr Chem,1963,2:405-408.

[7] Zhao J Z, Wei S Q, Ma X F,etal. A mild and environmentally benign method for the synthesis of glycals in PEG-600/H2O[J].Green Chem,2009,11:1124-1127.

[8] Zhao J Z, Wei S Q, Ma X F,etal. A simple and convenient method for the synthesis of pyranoid glycals[J].Carbohydr Res,2010,345:168-171.

[9] Hunsen M, Long, D A, D’Ardenne C R,etal. Mild one-pot preparation of glycosyl bromides[J].Carbohydr Res,2005,340:2670-2674.