一种神经节苷脂GM3和或其类似物、合成方法和应用与流程

专利2022-06-29  154


本发明属于有机化合物合成技术领域,尤其是一种神经节苷脂gm3和/或其类似物、合成方法和应用。



背景技术:

神经节苷脂gm3是最早发现也是结构最为简单的一种神经节苷脂,yamakawa等(yamakawa,t.;suzuki,s.j.biochem.1952,39,393)于1952年首次从马红细胞中分离,化学结构为neunacα(2-3)galβ(1-4)glcβ(1-3)cer,其可由乳糖基神经酰胺(laccer,lactosylceramide),在gm3合成酶的作用下连接一分子唾液酸形成。gm3的糖链可进一步增长即形成神经节苷脂类化合物。神经节苷脂gm3具有重要的生物学功能,如维持细胞膜结构的稳定;作为细胞表面标记和抗原,参与细胞-细胞间相互作用和识别;作为分化标志,参与细胞生长调节和信息传递;作为某些生物活性因子的受体,影响细胞质膜蛋白的功能及参与细胞粘附等。

虽然gm3在哺乳动物的一些组织和细胞中存在,但含量及其低微,尽管分离提取技术手段大大提高,但获得较大量的gm3仍然非常困难,因此其价格极其昂贵,每0.1毫克达2000元以上(sigma,2020,productno.860074),不能满足进行较大规模生物活性实验的需要。一些文献报道了全化学合成及化学酶法等制备gm3及其类似物(shunichihashimotoetal,tetrahedronlett.2000,41,7691;tomoyaogawa,carbohydr.res.,1988,174,73-85;urizehavi,glycoconjugatej.1998,15,657-662;yukishigeito;jamesc.paulson,j.am.chem.soc.1993,115,1603-1605;aubin,y.;yukishigeito;jamesc.paulson;prestegard,j.h.biochemistry,1993,32,13405;lauramauri,riccardocasellato,guntherkirschner&sandrosonnino,glycoconjugatej.,1999,16,197-203;yongminzhangetal.eur.jmed.chem.2020,189,112065-112073;xinshanyeetal,tetrahedron,2012,68,1475-1482;toshiyukitomoo,tadaokondo,hiroyukiabe,syunjitsukamoto,minoruisobe,toshiogoto,carbohydr.res.1996,284,207-222)。

目前研究较多的是全化学合成,它为gm3及其类似物提供了多样性的制备方法。神经节苷脂类化合物的合成主要包括三个关键步骤:1)热力学不稳定的n-乙酰神经氨酸α-型糖苷键的构建;2)神经鞘氨醇受体的制备;3)三糖糖基供体与神经鞘氨醇的偶联。其中n-乙酰神经氨酸α-型糖苷键的构建是其中的重中之重。其中,n-乙酰神经氨酸是唾液酸类化合物的一种,而唾液酸是广泛存在于各类生物组织中的一类含九碳的天然糖类。在化学合成糖苷的反应中,唾液酸糖苷键的构建是合成唾液酸缀合物的关键步骤,但是其研究还远不如其他单糖砌块深入。一般糖基供体的糖苷化反应都能得到较高的产率和立体选择性,而唾液酸供体的反应情况却相对比较差,这主要是由于唾液酸糖基本身的结构特点决定的:1)2位异头碳带有吸电子的羧基不利于碳氧正离子的形成;2)过渡态碳氧正离子或从立体上看比一般供体的碳氧正离子中间体位阻大,这在一定程度上阻碍了亲核试剂对异头碳的进攻;3)2,3消除反应产生消除产物是主要的竞争反应;4)3位上缺乏邻基参与的基团也使得异头碳的立体构型无法控制。因此,在唾液酸糖苷化反应中能否高效地得到α糖苷键是评价该反应优劣的重要标志,也使得唾液酸糖苷键的生成成为糖合成领域的经典挑战(xichen.,ajitvarki.,acschem.biol.,2010,5,2,163–176)。虽然近年来,化学唾液酸糖苷化获得了快速的进展,但依然没有一个统一有效地普适性方法。

值得一提的是,通过糖基转移酶来催化合成神经节苷脂gm3中的糖苷取得了一定进展。但是也面临以下几方面的困难:一是反应往往需要价格昂贵的活性糖为中间体,二是反应的催化往往需要多酶体系,而相应酶的获得又比较困难,尤其是哺乳动物来源的唾液酸转移酶均为ⅱ型跨膜蛋白,现有的技术手段很难实现其可溶性蛋白的大量表达;三是该系列酶往往有较强的底物专一性,底物适用性窄,以及难以耐受非天然的修饰。因此,寻找一种快速、高效、大量制备神经节苷脂gm3及其衍生物的合成方法是目前亟待解决的问题。

通过检索,尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。



技术实现要素:

本发明目的在于克服现有技术中的不足之处,提供一种神经节苷脂gm3和/或其类似物、合成方法和应用,该方法能够高效、快速、简捷合成神经节苷脂gm3及其类似物。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种神经节苷脂gm3和/或其类似物,其结构式如下:

其中:

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r7,选自氮乙酰氨基、氮丙酰氨基、氮三氟乙酰胺基、氮叠氮乙酰氨基;

r8,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

n为0~30中的任一个整数。

一种如上所述的神经节苷脂gm3和/或其类似物的合成方法,步骤如下:

⑴选用通式i所示的乳糖供体和/或其类似物;

其中:

r1,选自对甲苯硫基,甲苯硫基,氟原子、溴原子、三氯乙酰亚胺酯;

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

和选用通式ii所示的鞘氨醇衍生物:

其中:

r5,选自叠氮基、n-苄氧羰基、n-叔丁氧羰基、n-9-芴基甲氧基羰基、邻苯二甲酰亚胺;

r6,选自苯甲酰基、乙酰基、苄基;

⑵利用糖苷化反应将通式i和通式ii所示的化合物合成乳糖鞘氨醇和/或其衍生物,然后把保护基脱除;

所述乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的通式ⅲ为:

其中:

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r5,选自叠氮基、n-苄氧羰基、n-叔丁氧羰基、n-9-芴基甲氧基羰基、邻苯二甲酰亚胺;

r6,选自苯甲酰基、乙酰基、苄基;

⑶利用一釜三酶法合成唾液酸化的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物,所述唾液酸化采用唾液酸和/或其类似物,其中唾液酸的类似物为r7或r8取代的唾液酸,所述一釜三酶法唾液酸化中用到的三种酶分别指醛缩酶、唾液酸cmp-合成酶和α2,3唾液酸转移酶;

所述唾液酸化乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的通式iv为:

其中:

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r5,选自叠氮基、n-苄氧羰基、n-叔丁氧羰基、n-9-芴基甲氧基羰基、邻苯二甲酰亚胺;

r6,选自苯甲酰基、乙酰基、苄基;

r7,选自氮乙酰氨基、氮丙酰氨基、氮三氟乙酰胺基、氮叠氮乙酰氨基;

r8,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

⑷将通式iv和脂肪酸进行缩合反应合成神经节苷脂gm3和/或其衍生物;

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r7,选自氮乙酰氨基、氮丙酰氨基、氮三氟乙酰胺基、氮叠氮乙酰氨基;

r8,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

n为0~30中的任一个整数。

而且,所述步骤⑴中乳糖供体和/或其类似物i采用以下方法合成:

将乳糖和/或其类似物与回流中的醋酐和醋酸钠溶液反应,即将羟基用乙酰基进行保护;之后在四氢呋喃和/或甲醇体系中,加入醋酸铵对酰化产物还原端的c1-位乙酰基团进行离去,得到中间体;然后在冰浴条件下,加入三氯乙腈和dbu,室温反应获得三氯乙酰亚胺酯,即乳糖供体和/或其类似物。

而且,所述步骤⑴中的鞘氨醇衍生物的合成步骤如下:

在1h-咪唑-1-磺酰叠氮盐酸盐和/或cuso4和/或k2co3的条件下,先将鞘氨醇c2位氨基转变成叠氮基;之后,将鞘氨醇c1位的羟基用tbdps保护,然后经过socl2/et3n和rucl3·3h2o和naio4一锅两步将3,4-位同时进行保护,再经过四丁基碘化胺和/或dbu,110℃回流和thf/h2o/h2so4条件下一锅两步生成c4,5-位的不饱和双键,之后对c3位羟基进行苯甲酰基保护和去除c1位的tbdps保护基,即得到鞘氨醇衍生物。

而且,所述步骤⑵中乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的合成具体步骤为:

将1.2-10.0当量的化合物i、1.0当量化合物ii加入到茄形瓶中,加入无水二氯甲烷和与反应物等质量的分子筛,反应体系用氩气保护,室温搅拌1h,将反应液置于-18℃,滴加0.1~2.0当量的bf3oet2,-18℃条件下搅拌0.5~3h,薄层色谱法检测反应完成后,加入2~5滴三乙胺停止反应;过滤收集滤液蒸干,快速柱分离纯化得到乳糖鞘氨醇和/或其衍生物;

其中,快速柱分离纯化时使用石油醚:乙酸乙酯。

而且,所述步骤⑶中的唾液酸化的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的合成方法:将1.0当量的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物、1.0-20.0当量的氮乙酰甘露糖和/或其类似物、1.0-10.0当量的丙酮酸钠、1.0-20.0当量的ctp、5.0-100mm的mgcl2和10-500mm、ph5.0-10.5的tris-hcl缓冲液配制水溶液,加入醛缩酶、唾液酸cmp-合成酶和唾液酸转移酶,实现一釜三酶法唾液酸化;产物纯化阶段,先使用c18固相萃取柱,分离纯化得到粗品,再通过lh20凝胶柱分离,得到纯品唾液酸化乳糖鞘氨醇和/或其类似物化合物。

而且,所述步骤⑷中神经节苷脂gm3和/或其衍生物的合成方法为:将唾液酸化乳糖鞘氨醇和/或其衍生物溶于dmf中,在氩气保护下,加入1~1.5当量脂肪酸、1~1.5当量hobt、1~1.5当量edc、1.2~2.0当量et3n,室温搅拌12h,薄层色谱法检测反应完成后,旋蒸浓缩反应液,快速硅胶柱得到神经节苷脂gm3和/或其衍生物;

其中,所述快速硅胶柱时使用体积比为1:4的乙酸乙酯/甲醇。

而且,所述步骤⑶中一釜三酶法唾液酸化中用到的酶是细菌来源的醛缩酶pmaldolase、neisseriameningitidiscmp-sialicacidsynthetase和pasteurellamultocidasialyltransferase1,反应时间为5分钟-2小时。

而且,所述步骤⑶中酶法合成中反应温度为0~37℃,转速为0~240rpm;酶反应的停止方法是向反应中加入等体积的4℃无水甲醇并在4℃下培育0~30分钟。

如上所述的合成方法在制备神经节苷脂gm3和/或其衍生物方面中的应用。

本发明取得的优点和积极效果为:

1、本发明方法能够高效、快速、简捷合成神经节苷脂gm3及其类似物,该方法采用化学酶法,本方法能够应用在制备神经节苷脂gm3及其衍生物方面中,用于药物开发。

2、本发明方法将化学合成法的灵活性和酶法合成的高区域选择性、高立体选择性和高效性结合到一起,实现了神经节苷脂gm3及其类似物的高效的化学酶法合成,解决了目前全化学合成神经节苷脂gm3及其类似物中所面临的底物反应活性低、合成步骤繁多、收率低等不足。

3、本发明方法在发展合成其它类型的神经节苷脂用于药物开发具有广泛的应用前景。

4、本发明将化学合成法的灵活性和酶法的高区域选择性、立体选择性和高效性结合到一起,实现了神经节苷脂gm3及其衍生物的化学酶法合成,整个工艺路线得到了简化,反应条件温和,反应易于控制,特别是本合成中应用的三种酶均是细菌来源的酶,具有表达量高、底物适应性宽、可溶性表达和易于纯化的优点。综上,应用“一釜三酶”法合成策略于神经节苷脂gm3的化学酶法合成中解决了目前化学法合成中所面临的合成步骤繁多、立体选择性不高、收率低、使用重金属盐等缺点。

附图说明

图1为本发明中化合物14在氘代甲醇中的核磁氢谱图;

图2为本发明中化合物14在氘代甲醇中的核磁碳谱图;

图3为本发明中化合物15在氘代甲醇中的核磁氢谱图;

图4为本发明中化合物15在氘代甲醇中的核磁碳谱图;

图5为本发明中化合物16在氘代甲醇中的核磁氢谱图;

图6为本发明中化合物17在氘代甲醇中的核磁氢谱图;

图7为本发明中化合物18在氘代甲醇中的核磁氢谱图。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施例,需要说明的是,本实施例是叙述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。

本发明中所使用的原料,如无特殊说明,均为常规的市售产品;本发明中所使用的方法,如无特殊说明,均为本领域的常规方法。

一种神经节苷脂gm3和/或其类似物,其结构式如下:

其中:

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r7,选自氮乙酰氨基、氮丙酰氨基、氮三氟乙酰胺基、氮叠氮乙酰氨基;

r8,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

n为0~30中的任一个整数。

一种如上所述的神经节苷脂gm3和/或其类似物的合成方法,步骤如下:

⑴选用通式i所示的乳糖供体和/或其类似物;

其中:

r1,选自对甲苯硫基,甲苯硫基,氟原子、溴原子、三氯乙酰亚胺酯;

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

和选用通式ii所示的鞘氨醇衍生物:

其中:

r5,选自叠氮基、n-苄氧羰基、n-叔丁氧羰基、n-9-芴基甲氧基羰基、邻苯二甲酰亚胺;

r6,选自苯甲酰基、乙酰基、苄基;

⑵利用糖苷化反应将通式i和通式ii所示的化合物合成乳糖鞘氨醇和/或其衍生物,然后把保护基脱除;

所述乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的通式ⅲ为:

其中:

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r5,选自叠氮基、n-苄氧羰基、n-叔丁氧羰基、n-9-芴基甲氧基羰基、邻苯二甲酰亚胺;

r6,选自苯甲酰基、乙酰基、苄基;

⑶利用一釜三酶法合成唾液酸化的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物,所述唾液酸化采用唾液酸和/或其类似物,其中唾液酸的类似物为r7或r8取代的唾液酸,所述一釜三酶法唾液酸化中用到的三种酶分别指醛缩酶(pmaldolase)、唾液酸cmp-合成酶(nmcss)和α2,3唾液酸转移酶(pmst1);

所述唾液酸化乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的通式iv为:

其中:

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r5,选自叠氮基、n-苄氧羰基、n-叔丁氧羰基、n-9-芴基甲氧基羰基、邻苯二甲酰亚胺;

r6,选自苯甲酰基、乙酰基、苄基;

r7,选自氮乙酰氨基、氮丙酰氨基、氮三氟乙酰胺基、氮叠氮乙酰氨基;

r8,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

⑷将通式iv和脂肪酸进行缩合反应合成神经节苷脂gm3和/或其衍生物;

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r7,选自氮乙酰氨基、氮丙酰氨基、氮三氟乙酰胺基、氮叠氮乙酰氨基;

r8,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

n为0~30中的任一个整数。

较优地,所述步骤⑴中乳糖供体和/或其类似物i采用以下方法合成:

将乳糖和/或其类似物与回流中的醋酐和醋酸钠溶液反应,即将羟基用乙酰基进行保护;之后在四氢呋喃和/或甲醇体系中,加入醋酸铵对酰化产物还原端的c1-位乙酰基团进行离去,得到中间体;然后在冰浴条件下,加入三氯乙腈和dbu,室温反应获得三氯乙酰亚胺酯,即乳糖供体和/或其类似物。

较优地,所述步骤(1)中的乳糖供体和/或其类似物采用以下方法合成:将乳糖和/或其类似物分批加入到回流中的醋酐(10.0-50.0当量)和醋酸钠(1.0-10.0当量)的溶液中进行酰化反应,反应时长2~10h。之后将酰化后的产物其溶解于四氢呋喃/甲醇(体积比1:1)体系中,加入醋酸铵(1.2-10.0当量)对酰化产物还原端的c1-位乙酰基团进行离去,得到中间体。然后将这个中间体溶于无水二氯甲烷中,冰浴条件下,加入三氯乙腈(2.0-30.0当量)和dbu(0.1-2.0当量),室温搅拌2~12h,获得三氯乙酰亚胺酯,即为后续糖苷化反应所需要的乳糖供体和/或其类似物i。

较优地,所述步骤⑴中的鞘氨醇衍生物的合成步骤如下:

在1h-咪唑-1-磺酰叠氮盐酸盐和/或cuso4和/或k2co3的条件下,先将鞘氨醇c2位氨基转变成叠氮基;之后,将鞘氨醇c1位的羟基用tbdps保护,然后经过socl2/et3n和rucl3·3h2o和naio4一锅两步将3,4-位同时进行保护,再经过四丁基碘化胺和/或dbu,110℃回流和thf/h2o/h2so4条件下一锅两步生成c4,5-位的不饱和双键,之后对c3位羟基进行苯甲酰基保护和去除c1位的tbdps保护基,即得到鞘氨醇衍生物。

较优地,所述步骤(1)中的鞘氨醇衍生物采用以下方法合成:在1h-咪唑-1-磺酰叠氮盐酸盐/cuso4/k2co3的条件下,先将鞘氨醇c2位氨基转变成叠氮基;第二步,将鞘氨醇c1位的羟基用tbdps保护,然后经过socl2(1.0-5.0当量)/et3n(1.0-5.0当量)和rucl3·3h2o(0.01-0.1当量)和naio4(1.0-5.0当量)一锅两步将c3,4-位的羟基同时进行保护,再经过四丁基碘化胺/dbu,110℃回流2~8h和thf/h2o/h2so4条件下一锅两步生成c4,5-位的不饱和双键,之后对c3位羟基进行苯甲酰基保护和去除c1位的tbdps保护基,即得到鞘氨醇衍生物ii。

较优地,所述步骤⑵中乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的合成具体步骤为:

将1.2-10.0当量的化合物i、1.0当量化合物ii加入到茄形瓶中,加入无水二氯甲烷和与反应物等质量的分子筛,反应体系用氩气保护,室温搅拌1h,将反应液置于-18℃,滴加0.1~2.0当量的bf3oet2,-18℃条件下搅拌0.5~3h,薄层色谱法检测反应完成后,加入2~5滴三乙胺停止反应;过滤收集滤液蒸干,快速柱分离纯化得到乳糖鞘氨醇和/或其衍生物;

其中,快速柱分离纯化时使用石油醚:乙酸乙酯。

较优地,所述步骤⑶中的唾液酸化的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的合成方法:将1.0当量的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物、1.0-20.0当量的氮乙酰甘露糖和/或其类似物、1.0-10.0当量的丙酮酸钠、1.0-20.0当量的ctp、5.0-100mm的mgcl2和10-500mm、ph5.0-10.5的tris-hcl缓冲液配制水溶液,加入醛缩酶、唾液酸cmp-合成酶和唾液酸转移酶,实现一釜三酶法唾液酸化;产物纯化阶段,先使用c18固相萃取柱,分离纯化得到粗品,再通过lh20凝胶柱分离,得到纯品唾液酸化乳糖鞘氨醇和/或其类似物化合物。

较优地,所述步骤(3)中的唾液酸化的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的合成方法:将化合物ⅲ(1.0当量)、氮乙酰甘露糖或其类似物(1.0-20.0当量)、1.0-10.0当量的丙酮酸钠、ctp(胞苷三磷酸)(1.0-20.0当量)、mgcl2(5.0-100mm)和tris-hcl缓冲液(10-500mm,ph5.0-10.5)配制水溶液,加入醛缩酶、唾液酸cmp-合成酶(h.yuandx.chen,org.lett.,2006,8,2393-2396.;h.yu,h.a.chokhawala,s.huangandx.chen,nat.protoc.,2007,1,2485-2492.;k.lau,h.yu,v.thon,z.khedri,m.e.leon,b.k.tranandx.chen,org.biomol.chem.,2011,9,2784-2789.)和一种唾液酸转移酶(h.yu,h.chokhawala,r.karpel,b.wu,j.zhang,y.zhang,q.jiaandx.chen,j.am.chem.soc.,2005,127,17618-17619.;k.lau,h.yu,v.thon,z.khedri,m.e.leon,b.k.tranandx.chen,org.biomol.chem.,2011,9,2784-2789),跟踪检测反应,用茴香醛显色,反应完成后,加入等体积的甲醇溶液,在4℃环境下,静置半小时。随后将反应液在4℃、12000r/min条件下离心30min,收集浓缩上清液。先进行c18固相萃取柱除去大部分的无机盐,分离纯化得到粗品,在通过lh20凝胶柱分离,得到纯品唾液酸化乳糖鞘氨醇和/或其类似物化合物iv。

较优地,所述步骤⑷中神经节苷脂gm3和/或其衍生物的合成方法为:将唾液酸化乳糖鞘氨醇和/或其衍生物溶于dmf中,在氩气保护下,加入1~1.5当量脂肪酸、1~1.5当量hobt、1~1.5当量edc、1.2~2.0当量et3n,室温搅拌12h,薄层色谱法检测反应完成后,旋蒸浓缩反应液,快速硅胶柱得到神经节苷脂gm3和/或其衍生物;

其中,所述快速硅胶柱时使用体积比为1:4的乙酸乙酯/甲醇。

较优地,所述步骤⑶中一釜三酶法唾液酸化中用到的酶是细菌来源的醛缩酶pmaldolase、neisseriameningitidiscmp-sialicacidsynthetase(nmcss)和pasteurellamultocidasialyltransferase1(pmst1),反应时间为5分钟-2小时。

较优地,所述步骤⑶中酶法合成中反应温度为0~37℃,转速为0~240rpm;酶反应的停止方法是向反应中加入等体积的4℃无水甲醇并在4℃下培育0~30分钟。

如上所述的合成方法在制备神经节苷脂gm3和/或其衍生物方面中的应用。

更具体地,相关制备及检测如下:

一、化学法合成乳糖类似物和鞘氨醇类似物

1、反应方程式如下:

[2,3,4,6-四-o-乙酰基-β-d-吡喃半乳糖]-[1→4]-1,2,3,6-四-o-乙酰基-β-d-吡喃葡萄糖,即化合物2的制备:

将无水naoac(0.96g,11.60mmol)加至醋酐(5.30ml,56mmol)中,加热回流,向回流液中分四次等量加入乳糖(1g,2.92mmol),回流3h,薄层色谱法检测反应完成后,用乙酸乙酯/水萃取,收集有机相,旋蒸浓缩,快速硅胶柱纯化,得到化合物2(1.90g,95%)。

[2,3,4,6-四-o-乙酰基-β-d-吡喃半乳糖]-[1→4]-2,3,6-三-o-乙酰基-β-d-吡喃葡萄糖,即化合物3的制备:

将化合物2(1.90g,2.80mmol)溶于四氢呋喃/甲醇(体积比1:1)体系中,加入醋酸铵(430mg,5.60mmol),室温搅拌过夜,薄层色谱法检测反应完成后,用乙酸乙酯/水萃取,收集有机层,无水硫酸钠干燥,浓缩,得到化合物3(1.68g,94%),纯度可直接进行下一步反应。

[2,3,4,6-四-o-乙酰基-β-d-吡喃半乳糖]-[1→4]-2,3,6-三-o-乙酰基-β-d-吡喃葡萄糖-三氯乙酰亚胺酯,即化合物4的制备:

将化合物3(1.68g,2.64mmol)溶于无水二氯甲烷中,在氩气保护下,0℃,加入三氯乙腈(1.28ml,11.7mmol)和dbu(0.098ml,0.66mmol),室温搅拌5h,薄层色谱法检测反应进度,待反应完成,旋蒸浓缩反应液,快速硅胶柱纯化,得到化合物4(1.45g,70%)。

2、反应方程式如下:

[2s,3r,4e]-2-叠氮-十八烷-l,3,4-三醇,即化合物6的制备:

将植物鞘氨醇5(2.30g,7.24mmol)溶于无水甲醇中,加入1h-咪唑-1-磺酰叠氮盐酸盐(1.82g,10.51mmol),cuso4(23mg,0.14mmol),k2co3(1.70g,12.31mmol),室温搅拌6h,薄层色谱法检测反应进度,待反应完成,旋蒸浓缩,加入稀盐酸溶液和乙酸乙酯萃取,收集有机相,旋蒸浓缩,得到化合物6粗品(2.4g,96%),可直接进行下一步反应。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ4.00(dd,j=6.0,7.6hz,1h),3.90–3.86(m,2h),3.81–3.74(m,2h),3.69–3.66(q,j=4.8hz,1h),1.60-1.51(m,2h),1.26(s,23h),0.88(t,j=6.8hz,3h).

[2s,3r,4e]-1-氧-叔丁基二苯基硅-2-叠氮-十八烷-l,3,4-三醇,即化合物7的制备:

将化合物6(2.40g,6.99mmol)溶于无水二氯甲烷,0℃,加入et3n(2.43ml,17.47mmol),dmap(42.7mg,0.35mmol),tbdpscl(2.7ml,10.48mmol),室温搅拌12h,薄层色谱法检测反应完成后,nacl和ch2cl2萃取,收集有机相,旋蒸浓缩,快速硅胶柱纯化(石油醚:乙酸乙酯,4:1),得到化合物7(3.9g,96%)。

[2s,3r,4e]-1-氧-叔丁基二苯基硅基-2-叠氮-3,4-磺酰基-十八烷-l,3,4-三醇,即化合物8的制备:

将化合物7(3.9g,6.7mmol)溶于无水二氯甲烷中,0℃,加入socl2(1.54ml,8.04mmol),et3n(2.79ml,20.11mmol),0℃,反应0.5h,薄层色谱法检测反应完成后,nahco3,nacl分别和ch2cl2萃取,有机相用无水na2so4干燥,真空干燥3h。然后将干燥后的化合物溶于ccl4/ch3cn/h2o(体积比1:1:1,12ml),加入rucl3·3h2o(42.27mg,0.19mmol),naio4(4.30g,20.11mmol),室温反应2h,薄层色谱法检测反应完成后,乙酸乙酯/饱和nahco3萃取,无水na2so4干燥,旋蒸浓缩,快速硅胶柱纯化(石油醚:乙酸乙酯,20:1)得到化合物8(3.7g,87%)。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.61–7.59(m,4h),7.41–7.33(m,6h),4.92(dd,j=7.2,1h),4.90–4.82(m,1h),3.96(dd,j=11.2,2.0hz,1h),3.82(dd,j=11.2,4.2hz,1h),3.64–3.59(m,1h),1.89–1.81(m,1h),1.71–1.69(m,1h),1.55–1.52(brs,1h),1.30–1.19(m,23h),1.02(s,9h),0.80(t,j=6.8hz,3h).

[2s,3r,4e]-1-氧-叔丁基二苯基硅基-2-叠氮-4-十八烯-1,3-二醇,即化合物9的制备:

将化合物8(3.7g,5.75mmol)溶于甲苯中,加入四丁基碘化胺(4.8g,13mmol),dbu(1.35ml,9.02mmol),110℃回流2h,薄层色谱法检测反应完全后,反应冷却到室温,加入thf(1.5ml),h2o(0.09ml),h2so4(0.11ml),室温搅拌45min,薄层色谱法检测反应完成后,乙酸乙酯/饱和nahco3和nacl萃取,有机相用无水na2so4干燥,旋蒸浓缩,快速硅胶柱纯化(石油醚:乙酸乙酯,10:1)得到化合物9(2.7g,83%)。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.71–7.68(m,4h),7.45–7.38(m,6h),5.74(dt,j=4.0,8.0hz,1h,h-5cer),5.44(dd,j=8.0,4.0hz,1h,h-4cer),4.23(q,j=8.0,1h),3.82–3.79(m,2h),3.52(t,j=8.0hz,1h),2.11(d,j=4.0,1h),2.01(dd,j=4.0,8.0,1h),1.56(s,1h),1.26(s,21h),1.08(s,9h),0.88(t,j=8.0hz,3h).

[2s,3r,4e]-1-氧-叔丁基二苯基硅基-2-叠氮-3-氧-苯甲酰基-4-十八烯-1,3-二醇,即化合物10的制备:

将化合物9(2.70g,4.79mmol)溶于无水二氯甲烷中,加入et3n(3.99ml,28.73mmol),dmap(58.50mg,0.48mmol),冰浴条件下,滴加bzcl(1.12ml,9.67mmol),室温搅拌12h,薄层色谱法检测反应完成后,ch2cl2/稀盐酸、饱和nahco3和nacl萃取,有机相用无水na2so4干燥,旋蒸浓缩,快速硅胶柱纯化(石油醚:乙酸乙酯,9:1)得到化合物10(2.85g,89%)。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.02–8.00(d,j=8.0hz,2h),7.69–7.64(dd,j=20.0,8.0hz,4h),7.57(m,d,j=4.0hz,1h),7.46–7.31(m,8h),5.90(dt,j=16.0,8.0hz,1h),5.70–5.68(m,1h),5.51(dd,j=16.0,8.0hz,1h),3.86–3.82(m,1h),3.75(d,j=8.0hz,2h),2.03(q,j=8.0hz,2h),1.35–1.24(m,22h),1.09(s,9h),0.89(t,j=8.0hz,3h).13cnmr(101mhz,cdcl3)δ165.15,138.46,135.54,135.53,134.42,134.39,133.05,132.82,132.68,130.22,130.06,129.84,129.80,129.71,128.37,127.87,127.79,127.74,123.22,74.30,65.75,63.34,32.32,31.91,29.67,29.64,29.55,29.40,29.34,29.10,28.69,26.67,25.96,22.68,19.09,14.10.

[2s,3r,4e]-2-叠氮-3-氧-苯甲酰基-4-十八烯-1,3-二醇,即化合物11的制备:

将化合物10(2.85g,4.27mmol)溶于thf中,0℃下滴加氟化氢吡啶(1.37ml)室温搅拌12h,乙酸乙酯/饱和nahco3和nacl萃取,有机相用无水na2so4干燥,旋蒸浓缩,快速硅胶柱纯化(石油醚:乙酸乙酯,6:1)得到化合物11(1.52g,82%)。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.07–8.05(d,j=7.6hz,2h),7.60–7.57(m,1h),7.46(t,j=8.0hz,2h),5.96(dt,j=20.8,7.2hz,1h),5.64–5.57(m,2h),3.83–3.74(m,2h),3.65–3.60(m,1h),2.11–1.98(m,3h),1.45–1.24(m,22h),0.88(t,j=6.8hz,3h).13cnmr(101mhz,cdcl3)δ165.48,138.74,133.27,129.74,129.68,128.42,123.14,74.64,66.15,61.88,32.31,31.86,29.62,29.61,29.59,29.51,29.35,29.29,29.08,28.62,22.63,14.06.

二、化学法合成乳糖鞘氨醇

反应方程式如下:

[2,3,4,6-四-o-乙酰基-β-d-吡喃半乳糖]-[1→4]-[2,3,6-三-o-乙酰基-β-d-吡喃葡萄糖]-[1→1]-[2s,3r,4e]-2-叠氮-3-o-苯甲酰基-4-十八烯-1,3-二醇,即化合物12的制备:

将糖基供体4(1.0g,1.28mmol)和鞘氨醇受体11(418mg,0.97mmol)溶于无水二氯甲烷中,加入分子筛(1.0g),在氩气保护下,室温搅拌1h,将反应液置于-18℃,滴加bf3·oet2(0.17ml,1.34mmol),-18℃搅拌1h,薄层色谱法检测反应完成后,加入2~5滴三乙胺停止反应,et3n猝灭,硅藻土过滤,旋蒸浓缩反应液,快速硅胶柱纯化(石油醚:乙酸乙酯,2:1)得到化合物12(1.12g,83%)。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.97(d,j=7.4hz,2h),7.54–7.46(m,1h),7.38(t,j=7.7hz,2h),5.91–5.77(m,1h),5.57–5.41(m,2h),5.27(d,j=2.8hz,1h),5.12(t,j=8.0hz,1h),5.04(dd,j=10.4,8.0hz,1h),4.93–4.80(m,2h),4.50–4.37(m,3h),4.09–3.94(m,3h),3.91–3.73(m,4h),3.58–3.46(m,2h),2.08–1.89(m,21h),1.35–1.14(m,24h),0.80(t,j=6.4hz,3h).13cnmr(101mhz,cdcl3)δ170.19,170.13,169.99,169.89,169.66,169.39,168.96,164.93,138.87,133.08,129.79,129.60,128.32,122.54,100.99,100.18,76.01,74.50,72.72,72.56,71.36,70.83,70.57,68.97,68.17,66.52,63.34,61.76,60.71,32.23,31.77,29.50,29.43,29.24,29.20,28.99,28.58,22.53,20.64,20.57,20.54,20.48,20.46,20.35,13.98.

[β-d-吡喃半乳糖]-[1→4]-[β-d-吡喃葡萄糖]-[1→1]-[2s,3r,4e]-2-叠氮-4-十八烯-1,3-二醇,即化合物13的制备:

将化合物12(1.12g,1.07mmol)溶于无水甲醇中,加入naome(96mg)检测ph为8,室温搅拌14h,薄层色谱法检测反应完成后,加入阳离子树脂,调反应液为中性,旋蒸浓缩得到化合物13(620mg,89%)纯度可直接进行下一步反应。

[β-d-吡喃半乳糖]-[1→4]-[β-d-吡喃葡萄糖]-[1→1]-[2s,3r,4e]-2-氨基-4-十八烯-1,3-二醇,即化合物14的制备:

将化合物13(620mg,0.95mmol)溶于吡啶/水(1:1)溶液中,加入1,3-丙二硫醇(0.94ml,9.40mmol)和三乙胺(0.99ml,7.14mmol),50℃搅拌12h,薄层色谱法检测反应完成后,旋蒸浓缩反应液,快速硅胶柱纯化(乙酸乙酯:甲醇,1:1)得到化合物14(554mg,93%)。1hnmr(400mhz,cd3od)δ5.77–5.63(m,1h),5.42(dd,j=15.2,7.2hz,1h),4.29(d,j=7.6hz,1h),4.24(d,j=7.8hz,1h),3.93(t,j=7.2hz,1h),3.87–3.60(m,7h),3.55–3.39(m,5h),3.39–3.32(m,1h),3.28–3.20(m,2h),2.87(td,j=6.8,3.6hz,1h),2.02(q,j=6.8hz,2h),1.35(s,2h),1.22(s,21h),0.83(t,j=6.4hz,3h).13cnmr(101mhz,cd3od)δ135.49,130.41,104.87,103.96,80.37,76.85,76.27,76.03,74.58,74.44,74.13,72.30,71.11,70.06,62.27,61.61,56.00,33.22,32.84,30.57,30.53,30.41,30.24,30.16,30.14,23.51,14.25.

三、“一釜三酶”法合成唾液酸化乳糖鞘氨醇及其类似物

“一釜三酶”法合成唾液酸化乳糖鞘氨醇及其类似物的一般操作方法

向50ml离心管中,加入化学合成得到的唾液酸化乳糖鞘氨醇及其类似物受体14(30-100mg,1.0当量)、mannhac或其衍生物(1.5当量)、丙酮酸钠(5.0当量)、胞苷三磷酸胞苷三磷酸(ctp1.5当量)、tris-hcl缓冲液(100mm,ph8.5)和氯化镁(20mm),加双蒸水调节总体积为10ml,振动搅匀后加入酶aldolase(0.6-0.8mg),nmcss(0.5-0.8mg)和pmst1(0.2-0.3mg),在37℃、140rpm条件下培育0.5h。薄层色谱(ea:ch3oh:h2o:hoac=4:2:1:0.1,v/v)跟踪检测反应,用茴香醛显色,反应完成后,加入等体积的甲醇溶液,在4℃环境下,静置半小时。随后将反应液在4℃、12000r/min条件下离心30min,收集浓缩上清液。先进行c18固相萃取柱除去大部分的无机盐,分离纯化得到粗品,在通过lh20凝胶柱分离,得到纯品唾液酸化乳糖鞘氨醇及其类似物化合物15和16。

以下为“一釜三酶”法合成获得的化合物15和16的结构式:

其中“一釜三酶”法获得的化合物15和16的收率及结构表征信息:

[5-n-乙酰氨基-3,5-二-脱氧-d-神经氨酸]-(2→3)-[β-d-吡喃半乳糖]-[1→4]-[β-d-吡喃葡萄糖]-[1→1]-[2s,3r,4e]-2-氨基-4-十八烯-1,3-二醇(15)

收率73%。1hnmr(400mhz,cd3od)δ5.84–5.72(m,1h),5.40(dd,j=15.4,6.8hz,1h),4.33(d,j=7.8hz,1h),4.27(d,j=7.8hz,1h),4.20(t,j=4.0hz,1h),3.96(dd,j=9.6,2.8hz,1h),3.90–3.43(m,19h),3.39(d,j=7.6hz,2h),3.30–3.19(m,8h),2.82–2.71(m,1h),2.01(dd,j=14.0,7.0hz,2h),1.92(s,3h),1.69–1.59(m,1h),1.33(s,3h),1.20(s,23h),0.81(t,j=6.8hz,3h).13cnmr(101mhz,cd3od)δ174.21,173.66,135.21,130.99,128.49,127.07,103.68,102.42,99.72,79.14,76.39,75.65,75.16,74.76,73.53,73.09,71.64,69.71,69.41,68.71,67.86,67.70,66.10,65.27,63.22,61.34,60.23,55.30,52.60,40.57,32.02,31.69,30.32,29.43,29.39,29.28,29.10,29.05,28.83,22.36,21.32,18.87,13.11,12.69.

[5-n-三氟乙酰氨基-3,5-二-脱氧-d-神经氨酸]-(2→3)-[β-d-吡喃半乳糖]-[1→4]-[β-d-吡喃葡萄糖]-[1→1]-[2s,3r,4e]-2-氨基-4-十八烯-1,3-二醇(16)

收率84%。1hnmr(400mhz,cd3od)δ5.83(dt,j=15.2,7.2hz,1h),5.49(dd,j=14.8,6.2hz,1h),4.42(d,j=7.6hz,1h),4.34(d,j=8.0hz,1h),4.29(t,j=6.6hz,1h),4.05(dd,j=8.0,4.2hz,1h),3.98–3.73(m,11h),3.70–3.51(m,9h),3.46(d,j=8.0hz,2h),2.85(dd,j=12.8,4.6hz,1h),2.15–1.99(m,2h),1.81–1.67(m,1h),1.29(s,24h),0.90(t,j=6.8hz,6h).19fnmr(376mhz,cdcl3)δ-76.92

四、合成神经节苷脂gm3及其类似物

将化合物15和16(10~50mg)溶于dmf中,在氩气保护下,加入硬脂酸或其他脂肪酸(1~1.5当量),hobt(1~1.5当量)、edc(1~1.5当量),et3n(1.2~2.0当量),室温搅拌12h,薄层色谱法检测反应完成后,旋蒸浓缩反应液,快速硅胶柱(乙酸乙酯/甲醇1:4)得到化合物17和18。

以下为通过缩合反应获得的代表性化合物17和18:

以下为通过缩合反应获得的化合物17和18的收率及结构信息:

[5-n-乙酰氨基-3,5-二-脱氧-d-神经氨酸]-(2→3)-[β-d-吡喃半乳糖]-[1→4]-[β-d-吡喃葡萄糖]-[1→1]-[2s,3r,4e]-2-硬脂酰氨基-4-十八烯-1,3-二醇(neu5acα(2-3)galβ(1-4)glcβ(1-3)cer,17,84%)

收率84%。1hnmr(400mhz,cd3od)δ8.53(s,1h,5”’-nh),7.73-7.59(m,1h,2nh),5.68(dt,j=8.0,15.2hz,1h,h-5cer),5.44(dd,j=8.0,7.6hz,1h,h-4cer),4.42(d,j=7.9hz,1h,h-1b),4.31(d,j=7.9hz,1h,h-1a),4.18(dd,j=10.0,4.4hz,1h,h-1cer),4.10–4.01(m,2h),4.00–3.47(m,20h),3.42(d,j=8.2hz,1h),2.85(dd,j=13.2,4.0hz,1h,3eq”’),2.17(t,j=7.2hz,2h,ch2ch2co),),2.03(s,1h),2.01(s,3h,ach),1.73(d,j=6.9hz,1h),1.58(s,2h),1.29(s,50h,ch2),0.89(d,j=7.0hz,6h,2ch3ch2).

[5-n-三氟乙酰氨基-3,5-二-脱氧-d-神经氨酸]-(2→3)-[β-d-吡喃半乳糖]-[1→4]-[β-d-吡喃葡萄糖]-[1→1]-[2s,3r,4e]-2-硬脂酰氨基-4-十八烯-1,3-二醇(neu5tfaα(2-3)galβ(1-4)glcβ(1-3)cer,18,86%)

1hnmr(400mhz,cd3od)δ7.60-7.15(m,1h,2nh),5.68(dt,j=6.4,14.8hz,1h,h-5cer),5.44(dd,j=8.0,7.6hz,1h,h-4cer),4.43(d,j=8.0hz,1h,h-1b),4.30(d,j=8.0hz,1h,h-1a),4.20(dd,j=10.0,4.8hz,1h,h-1cer),4.10–4.02(m,2h),3.99–3.71(m,11h),3.69–3.52(m,8h),3.46(d,j=10.2hz,2h),2.84(dd,j=12.0,4.4hz,1h,3eq”’),2.17(t,j=5.6hz,2h,ch2ch2co),2.03(d,j=7.0hz,2h),1.75(dd,j=14.4,9.4hz,2h),1.58(brs,2h),1.29(s,50h),0.90(t,j=6.8hz,12h).

尽管为说明目的公开了本发明的实施例,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内,各种替换、变化和修改都是可能的,因此,本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。


技术特征:

1.一种神经节苷脂gm3和/或其类似物,其特征在于:其结构式如下:

其中:

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r7,选自氮乙酰氨基、氮丙酰氨基、氮三氟乙酰胺基、氮叠氮乙酰氨基;

r8,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

n为0~30中的任一个整数。

2.一种如权利要求1所述的神经节苷脂gm3和/或其类似物的合成方法,其特征在于:步骤如下:

⑴选用通式i所示的乳糖供体和/或其类似物;

其中:

r1,选自对甲苯硫基,甲苯硫基,氟原子、溴原子、三氯乙酰亚胺酯;

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

和选用通式ii所示的鞘氨醇衍生物:

其中:

r5,选自叠氮基、n-苄氧羰基、n-叔丁氧羰基、n-9-芴基甲氧基羰基、邻苯二甲酰亚胺;

r6,选自苯甲酰基、乙酰基、苄基;

⑵利用糖苷化反应将通式i和通式ii所示的化合物合成乳糖鞘氨醇和/或其衍生物,然后把保护基脱除;

所述乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的通式ⅲ为:

其中:

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r5,选自叠氮基、n-苄氧羰基、n-叔丁氧羰基、n-9-芴基甲氧基羰基、邻苯二甲酰亚胺;

r6,选自苯甲酰基、乙酰基、苄基;

⑶利用一釜三酶法合成唾液酸化的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物,所述唾液酸化采用唾液酸和/或其类似物,其中唾液酸的类似物为r7或r8取代的唾液酸,所述一釜三酶法唾液酸化中用到的三种酶分别指醛缩酶、唾液酸cmp-合成酶和α2,3唾液酸转移酶;

所述唾液酸化乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的通式iv为:

其中:

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r5,选自叠氮基、n-苄氧羰基、n-叔丁氧羰基、n-9-芴基甲氧基羰基、邻苯二甲酰亚胺;

r6,选自苯甲酰基、乙酰基、苄基;

r7,选自氮乙酰氨基、氮丙酰氨基、氮三氟乙酰胺基、氮叠氮乙酰氨基;

r8,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

⑷将通式iv和脂肪酸进行缩合反应合成神经节苷脂gm3和/或其衍生物;

r2,选自氟原子、氢原子、叠氮、羟基、乙酰基、三甲基乙酰基;

r3,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r4,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

r7,选自氮乙酰氨基、氮丙酰氨基、氮三氟乙酰胺基、氮叠氮乙酰氨基;

r8,选自氟原子、氢原子、乙酰基、羟基;

n为0~30中的任一个整数。

3.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:所述步骤⑴中乳糖供体和/或其类似物i采用以下方法合成:

将乳糖和/或其类似物与回流中的醋酐和醋酸钠溶液反应,即将羟基用乙酰基进行保护;之后在四氢呋喃和/或甲醇体系中,加入醋酸铵对酰化产物还原端的c1-位乙酰基团进行离去,得到中间体;然后在冰浴条件下,加入三氯乙腈和dbu,室温反应获得三氯乙酰亚胺酯,即乳糖供体和/或其类似物。

4.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:所述步骤⑴中的鞘氨醇衍生物的合成步骤如下:

在1h-咪唑-1-磺酰叠氮盐酸盐和/或cuso4和/或k2co3的条件下,先将鞘氨醇c2位氨基转变成叠氮基;之后,将鞘氨醇c1位的羟基用tbdps保护,然后经过socl2/et3n和rucl3·3h2o和naio4一锅两步将3,4-位同时进行保护,再经过四丁基碘化胺和/或dbu,110℃回流和thf/h2o/h2so4条件下一锅两步生成c4,5-位的不饱和双键,之后对c3位羟基进行苯甲酰基保护和去除c1位的tbdps保护基,即得到鞘氨醇衍生物。

5.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:所述步骤⑵中乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的合成具体步骤为:

将1.2-10.0当量的化合物i、1.0当量化合物ii加入到茄形瓶中,加入无水二氯甲烷和与反应物等质量的分子筛,反应体系用氩气保护,室温搅拌1h,将反应液置于-18℃,滴加0.1~2.0当量的bf3oet2,-18℃条件下搅拌0.5~3h,薄层色谱法检测反应完成后,加入2~5滴三乙胺停止反应;过滤收集滤液蒸干,快速柱分离纯化得到乳糖鞘氨醇和/或其衍生物;

其中,快速柱分离纯化时使用石油醚:乙酸乙酯。

6.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:所述步骤⑶中的唾液酸化的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物的合成方法:将1.0当量的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物、1.0-20.0当量的氮乙酰甘露糖和/或其类似物、1.0-10.0当量的丙酮酸钠、1.0-20.0当量的ctp、5.0-100mm的mgcl2和10-500mm、ph5.0-10.5的tris-hcl缓冲液配制水溶液,加入醛缩酶、唾液酸cmp-合成酶和唾液酸转移酶,实现一釜三酶法唾液酸化;产物纯化阶段,先使用c18固相萃取柱,分离纯化得到粗品,再通过lh20凝胶柱分离,得到纯品唾液酸化乳糖鞘氨醇和/或其类似物化合物。

7.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:所述步骤⑷中神经节苷脂gm3和/或其衍生物的合成方法为:将唾液酸化乳糖鞘氨醇和/或其衍生物溶于dmf中,在氩气保护下,加入1~1.5当量脂肪酸、1~1.5当量hobt、1~1.5当量edc、1.2~2.0当量et3n,室温搅拌12h,薄层色谱法检测反应完成后,旋蒸浓缩反应液,快速硅胶柱得到神经节苷脂gm3和/或其衍生物;

其中,所述快速硅胶柱时使用体积比为1:4的乙酸乙酯/甲醇。

8.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于:所述步骤⑶中一釜三酶法唾液酸化中用到的酶是细菌来源的醛缩酶pmaldolase、neisseriameningitidiscmp-sialicacidsynthetase和pasteurellamultocidasialyltransferase1,反应时间为5分钟-2小时。

9.根据权利要求2至8任一项所述的合成方法,其特征在于:所述步骤⑶中酶法合成中反应温度为0~37℃,转速为0~240rpm;酶反应的停止方法是向反应中加入等体积的4℃无水甲醇并在4℃下培育0~30分钟。

10.如权利要求2至9任一项所述的合成方法在制备神经节苷脂gm3和/或其衍生物方面中的应用。

技术总结
本发明涉及一种神经节苷脂GM3和/或其类似物的合成方法,步骤如下:⑴选用通式I所示的乳糖供体和/或其类似物和选用通式II所示的鞘氨醇衍生物;⑵利用糖苷化反应将通式I和通式II所示的化合物合成乳糖鞘氨醇和/或其衍生物,然后把保护基脱除;⑶利用一釜三酶法合成唾液酸化的乳糖鞘氨醇和/或其衍生物;⑷将通式IV和脂肪酸进行缩合反应合成神经节苷脂GM3和/或其衍生物。本发明方法能够高效、快速、简捷合成神经节苷脂GM3及其类似物,该方法采用化学酶法,本方法能够应用在制备神经节苷脂GM3及其衍生物方面中,用于药物开发。

技术研发人员:孟欣;李晓;李婷申;张慧明
受保护的技术使用者:天津科技大学
技术研发日:2020.02.10
技术公布日:2020.06.05

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