【有机】新乡学院任博课题组Adv. Synth. & Catal.: 手性铜催化的糖羟基的选择性烷基化

导语

碳水化合物在生命体中起着重要的生理作用，一直是许多药物和物质的重要组成部分。高附加值碳水化合物的合成和功能寡糖的位点选择性修饰仍然是糖化学最重要的研究课题。由于碳水化合物有几个具有活性相似的羟基，对羟基进行高选择性修饰变得越来越重要。1位和6位羟基通常比其他羟基更加活跃，4位羟基通常具有最低的活性或较高的位阻，所以2-OH和3-OH的位点选择性修饰一直是区域选择性保护和修饰的核心部分，特别是对于具有反式二醇结构的碳水化合物，至今几乎没有有效的催化选择性烷基化方法。新乡学院任博课题组在前期研究基础上，开发了一种手性铜催化的糖羟基选择性烷基化方法，尤其对反式二醇底物比较有效。相关结果发表在Adv. Synth. & Catal.（DOI: 10.1002/adsc.202101121）。

图1. 手性铜催化的糖羟基选择性烷基化

（来源：Adv. Synth. & Catal.）

任博课题组及老师课题组简介

课题组合影

任博老师

任博，新乡学院药学院讲师，博士。2011年本科毕业于华中科技大学，2016年博士毕业于华中科技大学化学化工学院，导师为董海教授。课题组成立于2016年7月，主要从事糖化学合成研究，专注于开发绿色高效的糖羟基选择性保护反应，研究过渡金属催化和小分子催化的合成方法学。作为负责人或主要完成人完成了国家自然基金面上项目、河南省科技攻关项目和河南省高等学校重点科研项目。具有丰富的糖化学合成研究经历，目前已在国际知名有机化学及糖化学期刊发表SCI论文20余篇，其中以第一作者或通讯作者分别在Adv. Synth. & Catal.、Chem. Eur. J.、ChemCatChem、Green Chem.、J. Org. Chem.、Chem. Asian J.、RSC Adv.、Org. Biomol. Chem.、Eur. J. Org. Chem.、Asian J. Org. Chem.等期刊发表相关SCI一区、二区等论文共13篇。论文他引460余次，H因子为13，i10指数为14，得到了国际国内研究同行的认可。

前沿科研成果

手性铜催化的糖羟基选择性烷基化

图2.糖羟基选择性烷基化方法对比

（来源：Adv. Synth. & Catal.）

关于糖羟基选择性烷基化，以往研究人员在这一领域取得了很大的进展，但除了唐卫平课题组的铑催化研究外，几乎没有好的、有效的方法对具有反式二醇结构的碳水化合物进行位点选择性烷基化或苄基化。在此，作者建立了一种手性铜催化通用高位点选择性烷基化反式二元醇的方法。该反应在温和的条件下进行，具有广泛的底物范围，可以通过调节铜试剂和手性配体来控制反应的选择性。

为了优化反应收率，作者以6-O-(tert-butyldimethylsilyloxy)-β-D-glucopyranoside 为底物进行了条件优化筛选，最终发现了以0.05 当量氯化铜和0.05当量手性配体L1为催化剂，以过量氧化银及催化剂量正四丁基溴化铵为碱，能够高选择性催化得到2位羟基选择性苄醚化产物。

图3. 糖羟基选择性烷基化配体筛选控制实验

（来源：Adv. Synth. & Catal.）

之后作者将该催化反应条件分别应用到不同结构的具有反式二醇结构的底物中，大部分底物都取得了较好的选择性烷基化收率。

图4. 反式构型糖羟基选择性烷基化拓展

（来源：Adv. Synth. & Catal.）

同时，作者也对二醇类底物及顺式二醇构型的糖基底物进行了拓展试验。结果表明，该方法对这些底物也有很好的适用性。

图5. 二醇及顺式构型糖羟基选择性烷基化拓展

（来源：Adv. Synth. & Catal.）

作者还对不同结构底物进行了竞争实验，结果表明二醇类底物比单元醇转化率更高，而顺式构型底物和反式构型底物反应速率几乎相差不大。

最后，作者将该方法应用于天然产物和药物分子的选择性修饰反应中，分别对六种复杂分子进行了选择性苄醚化，都得到了比较满意的选择性单苄基化产物。这说明该方法不止适用于简单糖分子，也有应用于复杂多羟基天然药物分子修饰的前景，可以作为新药物发现的重要工具。

图6. 多羟基药物分子选择性烷基化拓展

（来源：Adv. Synth. & Catal.）

总之，作者开发了一种广泛应用的手性铜催化反式二元醇和碳水化合物的位点选择性烷基化方法。用铜催化剂解决了反式结构碳水化合物的位点分散选择性烷基化问题，具有很大的应用价值和前景。结果表明，反式碳水化合物中不同仲羟基之间的固有反应性差异可以通过外手性配体和铜试剂放大，从而提供较高的位点选择性。该方法还可应用于药物和天然产物的位点选择性修饰以及反式碳水化合物的位点选择性糖基化，有待进一步研究。

这一研究成果发表在Adv. Synth. & Catal.（DOI: 10.1002/adsc.202101121）上，该工作是在四川大学王嘉犀博士后及信阳师范学院本科生张梦瑶、陈玥、赵微的辛勤工作下完成的。上述研究成果得到了新乡学院博士启动经费、河南省高等学校重点科研项目的资助。

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