糖基化是一种非常重要的生物过程,并且是高度可控的并且非常有效的。然而,在化学实验室中,该过程更具挑战性,并且通常需要大量使用保护基团来抑制不希望的反应性部分的反应性。尽管如此,通过利用异头中心的差异反应性,可以在该位置进行选择性活化。因此,由于许多研究小组的巨大努力,保护无团体策略以实现糖基化。在这篇综述中,我们展示了可用于选择性激活糖基供体上的异头中心的方法以及糖基化反应发生的机制,以说明这些技术的能力。
关键词: 糖苷; 糖基化; 寡糖; 保护团体
糖基化反应在性质上极为重要,因为它可能是最普遍的翻译后修饰,因此在包括疾病在内的大量生物过程中具有意义[1]。获得糖苷的更方便的化学和酶促方法是一个持续的研究领域,其可能具有远远超出合成化学家实验室的意义[2-4]。糖基化是在糖的异头位置(C1-OH)(称为供体)和另一种称为受体的分子(称为受体)与称为糖苷的反应产物发生的偶联反应。自然界中受体分子的实例是形成寡糖的其他糖,形成核苷的核碱基和形成糖蛋白的氨基酸侧链。供体是反应中的亲电试剂,因此,当尝试糖基化时,通常必须保护糖类上的其他反应性(亲核)基团以防止与其自身反应。接受分子是亲核的并且通常也是复合的,因此,还必须保护它以在不希望的反应基团中抑制反应性。因此,在合成化学中,[5-8]。
理想化的情景是糖基化策略,可以在温和,中性条件下完全不存在保护基团。用于无保护基团的糖基化的关键是利用异头中心的差异反应性。异头中心的两个关键特征提供了这种可能性。首先,所有未保护的单糖的异头位置是还原端(即,作为醛或酮处于平衡状态),使得该中心更具亲电性(方案1)[3]。其次,在p ķ 一个(异头OH基团的值葡萄糖p ķ 一个 ≈12.5 [9]或14 [10])是几个数量级比其他羟基(p下方ķ 一个 ≈16-18)[9,10]这样的碱的仔细选择应该允许比其他这个羟基的去质子化的选择性。在其他质子化羟基存在下选择性地产生更好的亲核试剂可以被认为是一种可行的方法。
尽管存在这种看似困难,但已经开发出一些合成糖苷和核苷的无保护组策略。在讨论自本世纪初以来主要开发或重新发现的化学策略之前,我们重点介绍了一些经典的酶法和合成策略。特别强调糖基化发生的机制。最近发表的论文数量越来越多,很明显这个科学领域正在迅速扩大。在本文的准备过程中,Jensen,Thygesen及其同事发表了一篇关于无保护基团糖基化反应的一些方面的非常好的全面回顾[11]。。虽然他们的综述是对许多不同糖基化策略的综合概述,但我们对过去二十年开发的方法提供了更详细的说明,主要关注为选择性激活异头中心而开发的方法,从而避免了对保护供体分子上的其他亲核试剂。
2经典糖基化策略
2.1酶促策略
化学酶糖基化主要涉及两类酶:用于合成寡糖的糖合成酶和用于合成寡糖,糖蛋白和核苷(天然和合成的)的糖基转移酶。利用这种方法的优点是显而易见的,因为使用未受保护的糖供体和受体分子进行反应。然而,这些方法并非没有实质性挑战。本节给出了这两种方法的简要概述。
2.1.1糖合成酶:糖合成酶催化两个糖部分之间的糖苷键的形成,并且是从天然存在的糖苷酶进化而来的,实际上,糖酶催化糖基键的水解(即反向过程)[12]。糖类转糖基化形成较大寡糖的经典方法利用内切糖苷酶将供体和受体原位偶联以提供延长的寡糖[13,14]。。转糖基化策略的主要挑战一直是竞争性水解反应,这在热力学上是有利的。然而,由于在该领域的不可思议的努力,这个问题可以通过定向进化[12]选择适当的突变体来避免,并且捐赠者设计的进步是关键参与者[15]。迄今为止最成功的两种糖供体是1-氟糖苷或恶唑啉衍生物(方案2)。除了上述酶之外,Withers等人综述了硫代糖苷酶和硫代糖苷合成酶也被用于合成硫代糖苷。[12]。