選擇性糖苷化合成二糖甾體皂苷＊

彭雁南，王 鵬，宋 妮，張秀麗，任素梅，李 明

（中國海洋大學醫藥學院海洋藥物教育部重點實驗室，山東 青島266003）

甾體皂苷是很多傳統藥用植物的活性成分，具有抗腫瘤、抗病毒、抗炎、抗菌、免疫調節等多種多樣的生物活性［1］。但由于一種植物中所含的皂苷種類多且結構類似，有的成分含量又很少，很難分離出一定量的單一成分，從而限制了它的藥理活性研究及在臨床上的應用。化學合成可以高效便捷的得到具有特定結構的甾體皂苷，目前的合成方法大多通過多步的保護基操作來實現。區域選擇性保護基操作和糖苷化由于經濟便捷和高效，受到了越來越多關注和應用，已有多種區域選擇性糖苷化方法［2－5］被報道。半乳糖是甾體皂苷中常見的糖基，如甾體皂苷 Laxnmin B［6］中帶有β－DGlcp－（1→4）－［α－L－Rhap－（1→2）］－β－D－Gal p 糖鏈，澳洲茄 堿［7］中 帶 有 β－D－Glcp－（1→3）－［α－L－Rhap－（1→2）］－β－D－Gal p 糖鏈，因此發展對半乳糖皂苷的選擇性保護和糖苷化方法對合成這類化合物具有重要意義。本文報道對半乳糖薯蕷皂苷進行選擇性特戊酰基保護及其選擇性糖苷化反應的研究。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

所用試劑：TMSOTf、DMAP、CCl3CN、DBU 均為Aldrich－Sigma、Acros公司產品，直接用于反應；二氯甲烷用前以氫化鈣回流重蒸；所用石油醚為60～90℃沸程。未經特殊說明，其它均為普通國產分析純試劑。用以檢測反應進程的薄層色譜（TLC）為煙臺化學工業研究所產薄層色譜硅膠預制板（硅膠粒度10～40μm）。顯色液為8%濃硫酸甲醇溶液。柱層析所用硅膠購自青島海洋化工廠分廠，規格為300～400目。

主要實驗儀器JEOL－ECP－600NMR核磁共振波

譜儀；JASCO P－1020數 顯 旋 光 儀；Q－TOF 質 譜 儀；EYELA低溫反應器。

1.2 實驗操作

1.2.1 化合物2的合成 向裝有新活化的4A分子篩的兩頸瓶中加入薯蕷皂苷元（207mg，0.50mmol）和半乳糖三氯亞胺酯給體1（517mg，0.70mmol），無水二氯甲烷（10.0mL）溶解樣品，室溫攪拌30min，加入三甲基硅基三氟甲磺酸酯（以下簡稱TMSOTf）（10μL，0.05mmol），攪拌反應30min后，加入兩滴三乙胺淬滅反應，抽濾，減壓濃縮，硅膠柱層析，（石油醚∶乙酸乙酯＝5∶1），減壓濃縮得白色固體2（438mg，0.44mmol，88%）。1H NMR （CDCl3，600MHz）δ8.02（dd，2H，J＝7.2，1.1Hz），7.95（d，2H，J＝7.2Hz），7.89（dd，2H，J＝7.1，1.1Hz），7.71（dd，2H，J＝7.1，1.1Hz），7.54－7.29（m，10H），7.17（dd，2H，J＝12.6，4.9Hz），5.91（d，1H，J＝3.3Hz），5.70（dd，1H，J＝10.4，8.2Hz），5.52（dd，1H，J＝10.4，3.8Hz），5.14（d，1H，J＝5.0Hz），4.84（d，1H，J＝8.3Hz），4.60（dd，1H，J＝11.0，6.6Hz），4.23－4.36（m，3H），3.48（m，1H），3.41－3.27（m，2H），0.90（d，3H，J＝7.1Hz），0.85（s，3H），0.71（d，3H，J＝6.1Hz），0.69（s，3H）.

1.2.2 化合物3的合成 稱取化合物2（2.87g，2.9mmol）于單口瓶中，加入甲醇（20.0mL），二氯甲烷（20.0mL）溶解樣品，加入催化量的甲醇鈉，室溫反應過夜，用酸性樹脂調節pH值到弱酸性，過濾，旋蒸濃縮得白色固體，乙醚洗滌，抽濾得白色固體3（1.46g，2.53mmol，87%）。

1.2.3 化合物4的合成 稱取半乳糖薯蕷皂苷3（600mg，1.04mmol）于兩頸甁中，加入二氯甲烷（20.0mL）和2，4，6－三甲基吡啶（collidine）（5.0mL）溶解樣品，室溫下緩慢滴加特戊酰氯（PivCl）（385μL，3.12mmol），升溫至50℃反應5.0h，反應完畢后，加入少量甲醇淬滅反應，用二氯甲烷稀釋反應液，分別用1mol·L－1鹽酸，飽和碳酸氫鈉，蒸餾水，飽和食鹽洗，無水硫酸鈉干燥，抽濾，硅膠柱層析（二氯甲烷∶甲醇＝50∶1～25∶1），濃縮得白色固體4（464mg，0.70 mmol，68%）。［α］27D－72.3°（c 0.34，CHCl3）；1HNMR（600MHz，pyridine－d5）δ5.32 （d，1H，J＝4.9Hz），4.85 （m，2H），4.71（dd，1H，J＝11.0，4.9Hz），4.53（dd，1H，J＝14.3，7.1Hz），4.41（t，1H，J＝9.4Hz），4.35（d，1H，J＝2.8Hz），4.17（dd，1H，J＝9.3，3.3Hz），4.08（t，1H，J＝6.6Hz），3.90（m，1H），3.55（d，1H，J＝11.0Hz），3.46（t，1H，J＝11.0Hz），1.23（s，9H），1.12（d，3H，J＝7.1Hz），0.92（s，3H），0.82（s，3H），0.67（d，3H，J＝5.5Hz）；13C NMR（150MHz，pyridine－d5）δ177.8，140.8，121.5，109.0，103.0，80.9，78.3，74.9，73.2，72.1，69.7，66.6，64.3，62.7，56.4，50.1，41.7，40.2，39.7，39.1，38.6，37.4，36.9，32.1，32.0，31.6，31.4，30.4，30.1，29.0，27.0，26.9，20.9，19.2，17.1，16.1，14.8；MS（ESI）m／z 661.4［M＋H］＋，683.2［M＋Na］＋；HRMS calcd.for C38H60O9Na 683.413 5，found 683.412 4。

1.2.4 化合物5的合成 稱取二糖基薯蕷皂苷4（34 mg，0.028mmol）于單口瓶中，加入吡啶（1.0mL），醋酐（1.0mL，10.6mmol）溶解樣品，室溫反應過夜后，加入適量甲醇淬滅反應，旋蒸濃縮，二氯甲烷稀釋，有機相分別用1mol·L－1鹽酸，飽和碳酸氫鈉，蒸餾水，飽和食鹽水洗，無水硫酸鈉干燥，抽濾，濃縮，硅膠柱層析（石油醚∶乙酸乙酯∶二氯甲烷＝7∶2∶1），濃縮，得無色透明漿狀物5（33mg，0.025mmol，91%）。［α］27D－63.6°（c 0.36，CHCl3）；1H NMR （600MHz，CDCl3）δ5.35（m，2H），5.17（dd，1H，J＝10.4，8.2Hz），5.02（dd，1H，J＝10.4，3.3Hz），4.53（d，1H，J＝8.3Hz），4.39（dd，1H，J＝14.1，7.7Hz），4.16（dd，1H，J＝11.0，7.1Hz），4.07（dd，1H，J＝11.6，7.1Hz），3.90（t，1H，J＝7.1Hz），3.45（m，2H），3.36（t，1H，J＝11.0Hz），2.13（s，3H），2.05（s，3H），1.97（s，3H），1.16（s，9H），0.99（s，3H），0.96（d，3H，J＝7.2Hz），0.78（d，3H，J＝6.0Hz），0.77（s，3H）；13C NMR （150MHz，CDCl3）δ178.0，170.3，169.5，140.4，122.0，109.4，100.4，80.9，80.4，77.3，77.1，76.9，71.1，70.6，69.2，67.1，66.9，62.2，61.3，56.5，50.1，41.7，40.3，39.8，39.0，37.2，36.9，32.1，31.5，30.4，29.6，28.9，27.1，20.9，20.8，20.7，19.4，17.2，16.4，14.6.MS （ESI）：m／z 810.0 ［M＋Na］＋；HRMS calcd.for C44H66O12Na 809.4452，found 809.4475。1.2.5化合物6的合成 向裝有新活化4A分子篩的封管中加入半乳糖薯蕷皂苷4（100mg，0.15mmol），無水二氯甲烷（4.0mL）溶解樣品，室溫攪拌1h，加入TMSOTf的二氯甲烷溶液（210μL，0.21mmol／L，0.04mmol），緩慢滴加N－苯基三氟亞胺酯9的二氯甲烷溶液（152mg，0.20mmol），室溫攪拌反應3.5h后，加入2滴三乙胺淬滅反應，過濾，濃縮，硅膠柱層析（二氯甲烷∶乙酸乙酯＝6∶1），濃縮得無色透明漿狀物6（56mg，0.046mmol，30%）。［α］27D＋8.2°（c 0.80，CHCl3）；1H NMR （600MHz，CDCl3）δ8.00（dd，2H，J＝6.6，1.6Hz），7.96（dd，2H，J＝7.1，1.7Hz），7.87（dd，2H，J＝7.1，1.1Hz），7.82（dd，2H，J＝8.2，1.1Hz），7.54－7.37（m，8H），7.31（t，2H，J＝8.3Hz），7.27（t，2H，J＝7.7Hz），5.93 （t，1H，J ＝9.9Hz），5.78 （t，1H，J＝9.9Hz），5.54（dd，1H，J＝9.4，7.7Hz），5.33（d，1H，J＝7.7Hz），5.24（d，1H，J＝5.0Hz），4.67（dd，1H，J＝12.1，3.3Hz），4.48（m，2H），4.40（dd，1H，J＝14.8，7.1Hz），4.22（m，3H），3.74（s，1H），3.66（t，1H，J＝8.8Hz），3.59（m，3H），4.46（d，1H，J＝6.1Hz），3.37（t，1H，J＝10.4Hz），1.16（s，9H），0.97（d，3H，J＝7.1Hz），0.95（s，3H），0.78（d，3H，J＝6.6Hz），0.76（s，3H）；13C NMR（150MHz，CDCl3）δ178.4，166.5，166.1，165.9，165.2，140.2，133.7，133.5，133.3，133.1，129.9，128.9，128.6，128.5，128.4，121.9，109.4，101.5，100.9，80.9，80.4，80.0，73.4，72.8，72.6，71.9，69.4，68.3，66.9，62.7，62.2，56.5，50.0，41.7，40.3，39.8，39.2，38.8，37.2，36.9，32.0，31.9，31.5，31.4，30.4，30.0，28.9，27.2，20.9，19.4，17.2，16.3，14.6；MS（ESI）：m／z1261.9［M＋Na］＋.HRMS calcd.for C72H86O18Na 1261.571 2，found 1261.574 2。

1.2.6 化 合 物7的 合 成 化 合 物6（34mg，0.027mmol）經采用與化合物5相同的合成條件得化合物7（33mg，0.025mmol，90%）。［α］27D－13.1°（c 0.42，CHCl3）；1H NMR （600MHz，CDCl3）δ8.00（d，2H，J＝7.1Hz），7.91（d，2H，J＝7.1Hz），7.85（d，2H，J＝7.1Hz），7.80（d，2H，J＝7.1Hz），7.53－7.36（m，8H），7.31（t，2H，J＝8.3Hz），7.27（t，2H，J＝7.7Hz），5.86 （t，1H，J＝9.4Hz），5.78（t，1H，J＝9.9Hz），5.51（dd，1H，J＝9.3，7.7Hz），5.29（d，1H，J＝7.7Hz），5.24（d，1H，J＝4.9Hz），5.21（d，1H，J＝3.3Hz），4.87（dd，1H，J＝10.4，3.3Hz），4.66（dd，1H，J＝12.1，3.3Hz），4.60（d，1H，J＝7.7Hz），4.49（dd，1H，J＝12.1，3.8Hz），4.41（dd，1H，J＝15.4，7.1Hz），4.18（m，1H），4.09（dd，1H，J＝11.0，6.6Hz），4.00（dd，1H，J＝11.0，6.6Hz），3.89（dd，1H，J＝9.9，7.7Hz），3.83（t，1H，J＝6.6Hz），3.59（m，1H），3.47（d，1H，J＝8.3Hz），3.37（t，1H，J＝11.0Hz），1.74（s，3H），1.71（s，3H），1.23（s，9H），0.97（d，3H，J＝7.1Hz），0.95（s，3H），0.78（d，3H，J＝6.6Hz），0.76（s，3H）；13C NMR （150MHz，CDCl3）δ177.9，170.0，166.2，166.0，165.1，164.9，139.9，133.3，129.8，129.5，129.3，128.9，128.8，128.5，128.3，109.4，80.9，73.3，73.2，72.5，69.3，56.5，50.0，40.3，39.8，37.1，36.9，31.4，30.4，27.1，20.9，19.4，16.4，14.4；MS （ESI）m／z 1345.8 ［M＋Na］＋；HRMS calcd.for C76H90O20Na 1345.592 3，found 1345.591 4。1.2.7化合物8的合成 稱取化合物7（20mg，0.015mmol），LiOH·H2O（6.88mg，0.16mmol）于單口瓶中，加入甲醇（6.0mL），四氫呋喃（0.6mL），水（75μL）溶解樣品，置于50℃油浴反應過夜，酸性樹脂調節pH值到近中性，抽濾濃縮，硅膠柱層析（二氯甲烷∶甲醇∶水＝6∶1∶0.08）后濃縮得白色固體8（11 mg，0.015mmol，99%）。［α］27D－45.2°（c 0.13，CH3OH）；1H NMR （600MHz，pyridine－d5）δ5.30（s，1H），5.17（d，1H，J＝8.2Hz），5.01（d，1H，J＝7.1Hz），4.65－4.40（m，7H），4.29（t，2H，J＝8.2Hz），4.17（t，1H，J＝9.4Hz），4.12（t，1H，J＝7.7Hz），4.04（t，1H，J＝6.1Hz），3.88（m，2H），3.57（m，1H），3.48（t，1H，J＝10.4Hz），1.12（d，3H，J＝7.1Hz），0.97（s，3H），0.80（s，3H），0.67 （s，3H）；13C NMR （150MHz，pyridine－d5）δ140.2，120.6，108.4，105.9，101.0，82.4，80.2，78.4，77.8，77.2，76.0，75.7，74.1，70.6，68.8，66.0，62.0，61.8，61.4，55.8，49.4，41.1，39.6，39.0，38.4，36.6，36.2，31.4，30.9，30.8，29.7，29.5，28.4，20.3，18.6，16.5，15.5，14.2.MS（ESI）：m／z761.4［M＋Na］＋；HRMS calcd.for C39H62O13Na 761.408 3，found 761.409 5。

圖1 二糖基薯蕷皂苷8的合成Fig.1 Synthesis of diosgenyl diglycoside 8

2 結果與討論

薯蕷皂苷元與半乳糖給體1進行糖苷化反應后，經脫保護方便地得到化合物3（見圖1）。接著對在化合物3的6′位引入特戊酰基（Piv）保護基的反應條件進行了探索。首先，以CH2Cl2和pyridine為混合溶劑，3與1.5當量的特戊酰氯在－40℃進行反應，TLC檢測顯示反應進行緩慢；于是升高溫度到－15℃，增加PivCl的當量到3.0，繼續反應10h后，以20%收率得到化合物4（見圖1）。Kim等［8］報道了用BBTZ選擇性的保護伯羥基的方法，本文用1－羥基苯并三唑特戊酸酯在三乙胺存在下與化合物3反應，TLC顯示它對底物3的區域選擇性不好，收率約為20%。進一步查閱文獻［9］發現在低溫條件下，以collidine作為反應的溶劑和堿，能夠選擇性地在葡萄糖的6位引入乙酰基保護基。這樣，改用collidine為堿，在－5～35℃條件下，3與2.0當量的特戊酰氯反應，TLC檢測表明反應的區域選擇性比較好，但原料有剩余，增加PivCl的用量，原料仍反應不完全。接著對反應溫度進行考察發現，升高溫度到70℃，原料基本反應完畢，最終以70%的收率得到了目標化合物4；在此基礎上，對該反應溫度進一步優化表明，在50和60℃下進行該反應，收率并沒有大的改觀，分別為71%和68%。為了確定化合物4的結構，將其進行全乙酰化得到化合物5（見圖1）。與化合物4的相比，化合物5的1H－NMR譜圖顯示半乳糖2，3，4位的氫原子向低場位移至5.17，5.02，5.35ppm，從而確證了化合物4的結構。

在糖化學的合成研究中，通常利用半乳糖的平伏鍵3－OH和直立鍵4－OH處于順式的關系，對3－OH進行選擇性的保護和糖苷化，從而減少保護基操作，提高合成的效率［9］。于是在得到化合物4后，為了在其3－OH選擇性地引入葡萄糖基，所以作者對該糖苷化反應進行了研究。首先以TMSOTf或BF3·OEt2作為促進劑，在不同溫度（－78或－40℃）下，化合物4與葡萄糖基三氯亞胺酯給體10（見圖1）反應，均沒有產物生成；當改用三氟乙酰亞胺酯9作為糖基給體后，以TMSOTf為促進劑，在－40℃～室溫條件下以30%的收率得到二糖苷化產物，由于1H－NMR譜圖復雜，不能清晰地顯示糖苷化發生位置，為了進一步確定其結構，將其進行全乙酰化保護得到化合物7。通過化合物7的1H－1H COSY 可以確定半乳糖環上氫的化學位移是H－1′（δH4.61），H－2′（δH3.89），H－3′（δH4.87），H－4′（δH5.21），H－5′（δH3.83），H－6－（δH4.09，4.00），而葡萄糖環上氫的化學位移 H－1″（δH5.30），H－2″（δH5.51），H－3″（δH5.86），H－4″（δH5.78），H－5″（δH4.18），H－6″（δH4.66，4.49）；結合化合物7的 HMQC譜圖，確定了半乳糖環中碳原子的化學位移為 C－1′（δc101.5），C－2′（δc76.0），C－3′（δc71.9），C－4′（δc66.8），C－5′（δc70.2），C－6′（δc61.2）；葡萄糖環中碳原子的化學位移為 C－1″（δc100.8），C－2″（δc72.3），C－3″（δc73.1），C－4″（δc69.2），C－5″（δc72.3），C－6″（δc62.0）。這樣通過化 合 物 7 的 HMBC 譜中 H－1″（δH5.30）與 C－2′（δc76.0）的相關峰，表明該條件下糖苷化發生在4中2′－OH，而不是期望的3′－OH。而文獻［10］報道，3的4－，6－OH用芐叉保護后得到化合物4a（見圖1）與給體10的糖苷化發生在其3′－OH上。這些結果表明糖苷化是一個非常微妙的反應，容易受到保護基、給體、促進劑等多種因素影響，這無疑增加了糖類化合物合成的難度和不確定性。最后，化合物6經LiOH處理，脫除保護基得二糖皂苷8。

4 結語

以半乳糖三氯亞胺酯給體1和薯蕷皂苷元為原料，在高效地實現了對半乳糖苷2的6′－OH的特戊酰基保護的基礎上，采用選擇性糖苷化反應策略，以5步反應，16%的總產率得到二糖皂苷8。目前在對該選擇性糖苷化反應開展更深入的研究和應用。

［1］ Hostettmann K，Marston A.Saponins［M］.New York：Cambridge Univercity Press，1995.

［2］ David S，Veyrières A.A mild procedure for the regiospecific benzylation and allylation of polyhydroxy－compounds via their stannylene derivatives in non－polar solvents［J］.J Chem Soc Perkin Trans，1981，1：1796－1801.

［3］ Nashed，M A，Anderson L.Organotin derivatives and the selective acylation and alkylation of the equatorial hydroxy group in a vicinal，equatorial－axial pair ［J］.Tetrahedron Lett，1976，17（39）：3503－3506.

［4］ Tsuda Y，Haque M，Yoshimoto K.Regioselective monoacylation of some glycopyranosides via cyclic tin intermediates［J］.Chem Pharm Bull，1983，31：1612－1624.

［5］ Lubineau A，Lemoine R.Regioselective sulfation of galactose derivatives through the stannylene procedure.New synthesis of the 3′－O－sulfated Lewis trisaccharide［J］.Tetrahedron Lett，1994，35：8795－8796.

［6］ Ferreira F，Souli S，Vazquez A，et al.Steroid Saponin fromSolanum laxum ［J］.Phytochemistry，1996，42（5）：1409－1416.

［7］ Yoshikawa M，Kumahara A，Morikawa T，et al.Structures of steroidal alkaloid oligoglycosides，robeneosides A and B，and antidiabetogenic constituents from the brazilian Medicinal plant solanum lycocarpum ［J］.J Nat Prod，2007，70（2）：210－214.

［8］ Kim S，Chang H，Kim W J.Selective benzoylation of diols with 1－（benzoyloxy）benzotriazole ［J］.J Org Chem，1985，50（10）：1751－1752.

［9］ Hakki Z，Cao B，Goodger J Q D，et al.Synthesis of the monoterpenoid esters cypellocarpin C and cuniloside B and evidence for their widespread occurrence in Eucalyptus ［J］.Carbohydr Res，2010，345（14）：2079－2084.

［10］ Gu G，Du Y，Robert J L.Facile Synthesis of Saponins Containing 2，3－branched Oligosaccharides by Using Partially Protected Glycosyl Donors［J］.J Org Chem，2004，69：6035－6038.