Här presenterar vi protokoll för syntesen av disackarid nukleosider av den regioselective O– glycosylation av ribonucleosides via en tillfälligt skydd av deras 2′, 3′-diol beståndsdelarna utnyttja en cyklisk boronic ester. Denna metod gäller flera oskyddade nukleosider som adenosin, guanosin, cytidin, uridin, 5-methyluridine och 5-fluorouridine att ge motsvarande disackarid nukleosider.
Disackarid nukleosider, som består av disackarid och kvävebasen beståndsdelarna, har varit känd som en värdefull grupp av naturliga produkter med mångskiftande bioactivities. Även om kemiska O– glycosylation är en allmänt gynnsam strategi att syntetisera disackarid nukleosider, kräver beredning av substrat såsom glycosyl givare och acceptorer tråkiga skydda gruppen manipulationer och en rening på varje syntetisk steg. Samtidigt flera forskargrupper har rapporterat att boronic och borinic estrar fungera som en skyddande eller aktivera grupp av kolhydrat derivat för att uppnå den regio- eller stereoselektiv acylation alkylering, Silylering och glycosylation. I denna artikel visar vi förfarandet för den regioselective O– glycosylation av oskyddade ribonucleosides utnyttja boronic syra. Förestring av 2′, 3′-diol av ribonucleosides med boronic syra gör det tillfälliga skyddet av diol och, följande O– glycosylation med en glycosyl givare i närvaro av p– toluenesulfenyl klorid och silver triflate, tillstånd regioselective reaktionen av 5′-hydroxylgruppen råd de disackarid nukleosider. Denna metod skulle kunna tillämpas på olika nukleosider, såsom guanosin, adenosin, cytidin, uridin, 5-metyluridine och 5-fluorouridine. Denna artikel och den medföljande videon representerar användbar (visuell) information för den O– glycosylation av oskyddade nukleosider och deras analoger för syntesen av inte bara disackarid nukleosider, men också en mängd biologiskt relevanta derivat.
Disackarid nukleosider, som konjugat av en nukleosid och en kolhydrat del länkas via en O-glycosidic bond, utgöra en värdefull klass av naturligt förekommande kolhydrater derivat1,2 ,3,4,5,6,7. Exempelvis de införlivas i biologiska makromolekyler som tRNA (överföring ribonukleinsyra) och poly(ADP-ribose) (ADP = adenosindifosfat), samt i vissa antibakteriella medel och andra biologiskt aktiva ämnen (t.ex. adenophostins, amicetins, ezomycin)5,6,8,9,10,11,12,13, 14,15,16,17,18,19. Disackarid nukleosider och deras derivat förväntas därför vara blyföreningar för upptäckten läkemedelsforskning. Metoderna för syntes av disackarid nukleosider klassificeras i tre kategorier; enzymatisk O– glycosylation20,21, kemiska N– glycosylation5,9,16,22,23, 24, och kemiska O– glycosylation7,9,14,16,18,19,24, 25,26,27,28,29,30,31,32,33, 34,35,36,37. I synnerhet skulle kemiska O– glycosylation vara en effektiv metod för stereoselektiv syntes och storskaliga syntes av disackarid nukleosider. Tidigare forskning har visat att de O– glycosylation 2′-deoxyribonucleoside 2 med thioglycosyl givare 1, med hjälp av kombination av p– toluenesulfenyl klorid och silver triflate, ger den önskas disackarid nukleosid 3 (figur 1A; Ar = aryl och PG = skydda gruppen)38.
Efter dessa resultat, bestämde vi oss att utveckla den O– glycosylation av ribonucleosides p– toluenesulfenyl klorid/silver triflate promotorn systemet. Medan flera exempel på den O– glycosylation av delvis skyddade ribonucleosides har varit visat7,9,14,16,18,19 ,24,32,33,34,35,36,37, användning av oskyddade eller tillfälligt-skyddade ribonucleosides som en glycosyl acceptor för O– glycosylation negligibly har rapporterats. Utvecklingen av regioselective O– glycosylation av oskyddade eller tillfälligt-skyddade ribonucleosides skulle därför ge ett mer fördelaktigt syntetisk metod utan att skydda gruppen manipulationer av ribonucleosides. För att uppnå den regioselective O– glycosylation av ribonucleosides, fokuserade vi på de boron föreningarna, eftersom flera exempel på regio- eller stereoselektiv acylation, alkylering, Silylering och glycosylation av kolhydrater derivat med hjälp av boronic eller borinic syra har varit rapporterade39,40,41,42,43,44,45 ,46,47,48,49,50. I denna artikel visar vi förfarandet för syntesen av disackarid nukleosider utnyttja regioselective O– glycosylation på 5′-hydroxylgruppen av ribonucleosides via en mellanliggande boronic ester. I strategin presenteras här, boronic ester mellanliggande 6 skulle ges av förestring av ribonucleoside 4 med boronic syra 5, som tillåter den regioselective O– glycosylation på den 5′-hydroxylgruppen med thioglycosyl givare 7 ge disackarid nukleosid 8 (figur 1B)51. Vi har också studerat samspelet mellan en ribonucleoside och boronic syra av kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, att observera bildandet av en boronic ester. Förestring att göra en boronic ester och en glycosylation reaktion kräver vattenfri villkor för att förhindra hydrolys av boronic ester och glycosyl givare. I denna artikel visar vi de typiska förfarandena för att få de vattenfri villkor för framgångsrik glycosylation reaktioner för forskare och studenter inte bara i kemi, men också inom andra forskningsområden.
Syftet med detta manuskript är att visa en bekväm syntetisk metod för att förbereda disackarid nukleosider använder oskyddade ribonucleosides utan tråkiga skydda gruppen manipulationer. Här rapporterar vi om den regioselective O– Glykosyleringar av nukleosider via den tillfälliga 2′, 3′-diol skydd av en cyklisk boronic ester (figur 1B)51.
Utarbetandet av den cykliska boronic estern mellanliggande ?…
The authors have nothing to disclose.
Forskningen finansierades av grants-in-aid från ministeriet för utbildning, kultur, sport, vetenskap och teknik (MEXT) Japan (nr 15K 00408, 24659011, 24640156, 245900425 och 22390005 för Shin Aoki), av ett bidrag från Tokyo biokemiska forskningen Foundation, Tokyo, Japan, och av TUS (Tokyo University of Science) fonden för strategiska forskningsområden. Vi vill tacka Noriko Sawabe (farmaceutiska fakulteten, Tokyo University of Science) för mätningar av NMR spectrana, Fukiko Hasegawa (farmaceutiska fakulteten, Tokyo University of Science) för mätning av massan Spectra och Tomoko Matsuo (forskningsinstitut för vetenskap och teknik, Tokyo University of Science) för mätningar av de elementära analyserna.
Silver trifluoromethanesulfonate | Nacalai Tesque | 34945-61 | |
Phenylboronic acid (contains varying amounts of anhydride) | Tokyo Chemical Industry | B0857 | |
p-Methoxyphenylboronic acid | Wako Pure Chemical Industries | 321-69201 | |
4-(Trifluoromethyl)phenylboronic acid (contains varying amounts of anhydride) | Tokyo Chemical Industry | T1788 | |
2,4-Difluorophenylboronic acid (contains varying amounts of anhydride) | Tokyo Chemical Industry | D3391 | |
Cyclopentylboronic acid (contains varying amounts of Anhydride) | Tokyo Chemical Industry | C2442 | |
4-Nitrophenylboronic acid (contains varying amounts of anhydride) | Tokyo Chemical Industry | N0812 | |
4-Hexylphenylboronic acid (contains varying amounts of anhydride) | Tokyo Chemical Industry | H1489 | |
Adenosine | Merck KGaA | 862. | |
Guanosine | Acros Organics | 411130050 | |
Cytidine | Tokyo Chemical Industry | C0522 | |
Uridine | Tokyo Chemical Industry | U0020 | |
5-Fluorouridine | Tokyo Chemical Industry | F0636 | |
5-Methyluridine | Sigma | M-9885 | |
Methylamine (40% in Methanol, ca. 9.8mol/L) | Tokyo Chemical Industry | M1016 | |
N,N-dimethyl-4-aminopyridine | Wako Pure Chemical Industries | 044-19211 | |
Acetic anhydride | Nacalai Tesque | 00226-15 | |
Pyridine, Dehydrated | Wako Pure Chemical Industries | 161-18453 | |
Acetonitrile | Kanto Chemical | 01031-96 | |
1,4-Dioxane | Nacalai Tesque | 13622-73 | |
Dichloromethane | Wako Pure Chemical Industries | 130-02457 | |
Propionitrile | Wako Pure Chemical Industries | 164-04756 | |
Molecular sieves 4A powder | Nacalai Tesque | 04168-65 | |
Molecular sieves 3A powder | Nacalai Tesque | 04176-55 | |
Celite 545RVS | Nacalai Tesque | 08034-85 | |
Acetonitrile-D3 (D,99.8%) | Cambridge Isotope Laboratories | DLM-21-10 | |
Trifluoroacetic acid | Nacalai Tesque | 34831-25 | |
TLC Silica gel 60 F254 | Merck KGaA | 1.05715.0001 | |
Chromatorex | Fuji Silysia Chemical | FL100D | |
Sodium hydrogen carbonate | Wako Pure Chemical Industries | 191-01305 | |
Hydrochloric acid | Wako Pure Chemical Industries | 080-01061 | |
Sodium sulfate | Nacalai Tesque | 31915-96 | |
Chloroform | Kanto Chemical | 07278-81 | |
Sodium chloride | Wako Pure Chemical Industries | 194-01677 | |
Methanol | Nacalai Tesque | 21914-74 | |
JEOL Always 300 | JEOL | Measurement of NMR | |
Lamda 400 | JEOL | Measurement of NMR | |
PerkinElmer Spectrum 100 FT-IR Spectrometer | Perkin Elmer | Measurement of IR | |
JEOL JMS-700 | JEOL | Measurement of MS | |
PerkinElmer CHN 2400 analyzer | Perkin Elmer | Measurement of elemental analysis | |
JASCO P-1030 digital polarimeter | JASCO | Measurement of optical rotation | |
JASCO PU-2089 Plus intelligent HPLC pump | JASCO | For HPLC | |
Jasco UV-2075 Plus Intelligent UV/Vis Detector | JASCO | For HPLC | |
Rheodyne Model 7125 Injector | Sigma-Aldrich | 58826 | For HPLC |
Chromatopac C-R8A | Shimadzu | For HPLC | |
Senshu Pak Pegasil ODS | Senshu Scientific | For HPLC | |
p-Toluenesulfenyl chloride | Prepared Ref. 38 | ||
Phenyl 6-O-acetyl-2,3,4-tri-O-benzyl-1-thio-a-D-mannopyranoside (a-9) | Prepared Ref. 52 | ||
4-Metylphenyl 2,3,4,6-tetra-O-benzoyl-1-thio-b-D-galactopyranoside (b-21) | Prepared Ref. 53 | ||
4-Metylphenyl 2,3,4,6-tetra-O-benzoyl-1-thio-b-D-glucopyranoside (b-31) | Prepared Ref. 57 | ||
4-Metylphenyl 2,3,4,6-tetra-O-benzoyl-1-thio-a-D-Mannopyranoside (a-32) | Prepared Ref. 67 | ||
6-N-Benzoyladenosine (14) | Prepared Ref. 54 | ||
2-N-Isobutyrylguanosine (16) | Prepared Ref. 55 | ||
4-N-Benzoylcytidine (20) | Prepared Ref. 56 |