氨基糖及其衍生物

氨基糖及其衍生物的性质来源及应用

-----氨基糖衍生物以氨基糖类抗生素为例

摘要：糖类化合物是自然界最普遍的具有生物活性的一类化合物，氨基糖就是这些多经基天然产物中一个非常重要的组成部分.氨基糖作为生物活性物质或其组成成分广泛存在于自然界，许多多糖、糖脂、糖蛋白、脂多糖中均有氨基糖. 自1944年链霉素问世以后，有关氨基糖甙类抗生素的筛选、作用机理、生理学特性、结构改造和临床应用引起医药界的兴趣。氨基糖类抗生素是广谱强效抗生素。

关键词：氨基糖氨基糖衍生物氨基葡萄糖抗生素

氨基葡萄糖衍生物

1.氨基糖类化合物简介[1]-[8]

氨基糖是一类糖中的一个羟基被取代的醛糖或酮糖，被取代的位置是除了端基碳的其他任何一个碳。

2—氨基-2-脱氧-D-葡萄糖(氨基葡萄糖，图1)在自然界中分布很广，特别是在几丁质多糖中，以它的乙酰基衍生物（图2）存在，另外，还存在一些其他的2—氨基—2—脱氧的糖。2—氨基-2-脱氧-D-半乳糖（图3）也大量存在，因为它是皮质素、硫酸软骨素、动物组织和软骨中的多糖的组成单元，由于这些聚合物难以精制，由这些多糖得到的糖很难分离。与其葡萄糖的类似物不同，氨基半乳糖价格昂贵。氨基在C-3、C—4、C-5或C-6的氨基糖也已被发现。例如，唾液酸是5—氨基-5-脱氧的九糖的衍生物，通常以复合物的形式存在于动物来源的黏多糖中。几个在临床上重要的抗生素，如链霉素、赤霉素、庆大霉素(gentamlcm，图4)，都含有至少一个的氨基糖，而野尻霉素(nojirimycin，图5)本身及其硫酸酯（图6）都有抗生素的活性。

1.1氨基糖的合成

1.1.1取代反应

在单糖衍生物的反应中应用最广泛的一个是离去基团的取代，所用的亲核试剂为含有氮的试剂，如叠氮离子，肼或氨。如果需要，可将产物转化为含游离氨基的糖。叠氮基能用多种方法还原为氨基糖，如用氢化锂铝、硼氢化钠、催化氢化、磷化氢、低价金属离子、硫化氢、硫醇以及Sn2+-S的络合物。

用叠氮取代接着再还原的方法是得到氨基糖有效方法。例如，6—氨基-6-脱氧—a —D—葡萄吡喃糖甲基苷能够用此方法制备。

1.1.2环氧化合物的开环

环氧化合物用亲核试剂的开环与亲核试剂的一般取代反应没有什么差别。2，3—缩水—4，6-O—苄叉基—a—D--可罗吡喃糖甲基苷（图7），用叠氮化钠在含水乙醇中溶液中及少量氯化铵存在下，加热回流22h，得到85％产率的2—叠氮-2-脱氧—阿卓吡喃糖苷的化合物（图8）。另外的溶剂和氮的亲核试剂也能用。

1.1.3二醛用硝基甲烷环化

由高碘酸盐氧化环状多元醇，能得到直链的二醛：在碱性条件下，二醛的一个醛基与硝基甲烷发生缩合反应，得到的产物再接着与另一个醛基缩合环化。将得到的环化的硝基异构体用酸处理，能得到脱氧的硝基化合物。所得到的硝基能被还原为氨基，此方法已经成为制备氨基糖的一个方法。

1.1.4用苯胼使二醛环化

用高碘酸盐氧化4，6—O—苄叉基—a—D—葡萄吡喃糖甲基苷得到二醛，然后与两个当量的N-甲基N—苯肼缩合，得到—个双(甲基苯基腙)，与预期的相符。但是，如果在类似的条件下，用苯肼处理二醛，环化发生可能是经由单苯基腙，如图所示，得到4，6—O-苄叉基—3—脱氧—3—苯基重氮—a—D—葡萄吡喃糖甲基苷，然后催化氢化，不改变C-3的立体化学，以满意的产率得到了3—氨基-3-脱氧—a—D-葡萄吡喃糖甲基苷。

1.1.5亚硝基试剂对双键的加成

(1)氯硝基化

糖烯中电子富集的双键对亲电试剂的攻击很灵敏，亲电的亚硝基氯已经用来合成2—氨基—2—脱氧—的糖的衍生物，如图所示的三—O—乙酰基-D-糖烯，它与亚硝基氯的加成物能以其二聚体被分离，然后与醇反应，能转化为a—糖的肟，产率好且立体选扦性高。另外，加合物在乙酰解后，高产率的给出与a—糖的肟有关的糖肟乙酸酯。还原这些产物，就提供了得到氨基糖的一条途径。

(2)叠氮硝化

目前对详细的机制还缺乏了解，但用叠氮化钠和硝酸铈(Ⅳ)铵使双键叠氮硝化的反应，人们认为是由叠氮游离基引发的。2-叠氮—2—脱氧糖的硝化物能由所有的糖烯区域选择性地得到，如图所示，三-O-乙酰基半乳糖烯能转化为2—叠氮-2-脱氧的化合物，也得到少量的塔罗糖的异构体，表明这些反应仍然可能有高的立体选择性。简单的糖苷、糖的乙酸酯以及更常用的糖的卤代物，能够很容易的由糖硝酸酯与四丁基碘化铵得到。

(3）氧氨基化

对甲苯磺酰基氨锇氧化物能够由氯氨T(商品名为ChloramineT)和四氧化锇作用生成，它是有效的氧化剂，它能在双键的位阻小的一面发生顺式加成，加上羟基和N-对甲苯磺酰胺基，对2-烯醇己糖苷与对甲苯磺酰基氨锇氧化物的加成，反应完全在双键顶部的一面进行，得到甘露糖的衍生物，可能是经由环状的中间体，此中间体裂解后产生3—对甲苯磺酰胺衍生物，或2—对甲苯磺酰胺衍生物

(4)硝基烯的氨化

亲核试剂一般不加成到分开的双键上，但是如果这些键的邻位具有能与之共轭的吸电子的基团，类似Michael加成的反应就有可能发生。硝基甲烷的糖加合物也能发生这类反应，氨和这样一个体系的加成，提供了一个合成2—氨基—2—脱氧糖的途径。如图所示的由D—木糖经硝基烯，然后与氨加成得到，再经水解，就得到2—乙酰胺基—2—脱氧-D-葡萄糖。

1.2氨基糖的反应

1.2.1酰化、N—脱酰基以及酰基迁移

全乙酰化是个很简单、直接的反应，但是如果小心控制条件，选择性的羟基或氨基乙酰化都能实现：在含有乙酸酐的醇的或水溶液中，由氨基的盐释放出来的游离氨基能够被选择性的N—乙酰化(a)：另外，在酸性介质中，氨基已被质子化，不再具有亲核的特性，此时用酰基卤带物能进行羟基的选择性酰化(b)。

1.2.2烷基化

N—甲基化可以通过选择性地N-甲酰化，接着再还原甲酰胺基而达到(a)：选择性地N—N二甲基化最满意的一个方法，是在甲酰氨的水溶液中用钯催化氢化(b)．还原氨化的方法已经被用于制备烷基氨的糖，只要把相应的氨基糖、酮或醛与氰基硼氢化钠放在一起反应即可。