糖化学1
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OH HO HO 1 ClCH2COCl O DMF, -50 oC OMe BzO OH 2 BzCl, py BzO OAcCl O OBz HO OBz O OMe BzO OBz
OAc OH O HO HO O OH AcCl pyridine AcO AcO O AcO O HO AcO OAc O
BF3Et2O, TMSOTf
TfOH-NIS, DMTST, IDCP
Mild reaction conditions, widely used
Can also serve as an acceptor in the absence of thiophilic reagents Can also serve as an acceptor in the absence of bromine
O OH
CH2OH (+)-Glyceraldehyde
D构型糖 和 L构型糖
概述：基本概念
OH HO HO O OH OH
5-C
5-O
1-OH
模板: D构型
5-C位于糖环上方
OH HO O HO OH OH
HO HO
OH O OH OH OH HO HO O OH OH
端基异构体（anomer） a和b糖苷键的定义
化学合成糖苷键的基本原理
P L HO
概述：基本概念
O
donor
acceptor 糖基化反应中， donor中间体和promoter是亲电试剂（electrophile）， acceptor是亲核试剂（nucleophile）
retrosynthetic cut
R'O
O
OR
R'O
O OR synthon for glycosyl acceptor
1）
连接位点 寡糖合成的难点 连接立体构象（a or b）
2）
化学合成糖苷键的三个考虑因素
概述：基本概念
endocyclic O-atm anomeric center glycosidic linkage glycosidic O-atom R'O O OR
1）如何活化糖基分子
P L HO O
概述：基本概念
OAc HSR (R=Ph or Et) AcO AcO O AcO OAc BF3.Et2O AcO AcO
OAc O AcO SR
OBn 1. NaOMe, MeOH 2. BnBr, NaH BnO BnO O BnO SR predominantly 1,2-trans products
synthon for glycosyl donor
一般而言，糖苷键对酸敏感，对碱不敏感。
Activator Leaving group in glycosyl donor L = OAc L = Br L = Cl L=F BF3Et2O, SnCl4, TMSOTf AgCO3, AgOTf, Hg(CN)2, HgBr2 AgOTf, Hg(CN)2, HgBr2 SnCl2- AgOTf
glycone aglycone moiety
L: leaving group P: Promotor
donor
acceptor 2）如何实现立体选择性：a or b 3）如何实现连接选择性 选择性地保护acceptor中的羟基 利用羟基活性的差别 6-H > 2,3-H > 4-H equatorial-OH > axial-OH
OAc Br
OAc
Unstable anomer
Anomer which is favored by the anomeric effect
OH HO HO O HO X
X 的电负性越强， p-p反馈键的作用越强
双糖和寡糖的表示方法
概述：基本概念
D-Glc-a(1-4)-D-Glc
D-Glc-b(1-4)-D-Glc
R'O Ph O O R"O O
loose ion pair OTf
Ph
O O R"O
R"'OH
OTf contact ion pair
Ph R"'OH Ph O O R"O OR' O
O O R"O
OR' O OR"'
OR"'
化学合成糖苷键的donor和promotor （III） 溴苷和Mn+ （ Koenigs-Knorr ）
概述：基本概念
OBn O BnO OBn Br OBn ROH AgOTf, TMG
OBn O BnO OBn OBn
OBn O BnO OBn OR OBn
+ AgBr(s)
NH
TMG =
Me2N NMe2
wk.baidu.com
Tf =
O S CF3 O
+ TMGH+TfO–
化学合成糖苷键的donor和promotor （IV） Epoxide donor
Comments
Not for complex oligosaccharides Most commonly used donor More stable than glycosyl bromide Can be combined with thioglycosides
L = OC(NH)CCl3
L = SR
化学合成糖苷键的donor和promotor （I） 三氯乙酰基亚胺酯和酸（BF3，TMSOTf）（Schmidt）
概述：基本概念
OBn
a-TCA
ROH
BFTMSOTf 3OEt2 CH2Cl2
O BnO OBn OBn
OR
b-glycoside
OBn
of BF3•OEt2
b-TCA
ROH TMSOTf TMSOTf, Et2O of BF3•OEt2 BnO
D-甘露糖 Man
HO HO HO NHAc O OH
L-岩藻糖 Fuc
HO HO
O
OH NHAc
HO HO
O OH
OH
GlcNAc
OH O OH OH OH
GalNAc
OH O OH OH
ManNAc
OH O OH OH OH OH AcHN HO HO
D-木糖 Xyl
OH COOH O OH OH
D-核糖
D-脱氧核糖
D-果糖
L-唾液酸 Neu5Ac
1）醛糖（aldose）和 酮糖（ketose） 2）吡喃式（pyranose）和 呋喃式（furanose）
D构型糖 和 L构型糖
概述：基本概念
Fischer Projections
CH H D
O OH HO
CH L
O H
CH2OH (+)-Glyceraldehyde
HO O O O
•
SN2 机制：
stable intermidiate
OTf OTf N HO O O O
MeCN
化学合成糖苷键的donor和promotor （I） 三氯乙酰基亚胺酯和酸（BF3，TMSOTf）
概述：基本概念
OBn
HN O O
OH HO HO O HO OR HO HO OH O HO OR HO HO OH
概述：基本概念
O HO OR
b糖苷键
OH O HO OH OH O HO OH OH OH
a糖苷键
OH O HO OH OH
1) highest-numbered stereogenic center O-atom forms the cyclic ring； 2) relative position of glycosidic bond to the highest-numbered substitution.
Simple way：
axial bond， a-anomer equatorial bond， b-anomer
端基异构体（anomer） a和b糖苷键的定义
概述：基本概念
HO AcHN HO
OH COOH O OH OH
HO AcHN HO
OH COOH O OH OH
HO AcHN HO
OH OH O OH COOH
RSH, R=Ph or Et BF3.Et2O
AcO Br OAc O SR NIS R'COOH AcO AcO NBS DAST R'OH promotor AcO AcO OAc O AcO OR' OAc O AcO F Br2
AcO alkyl/aryl b-D-thioglucopyranoside
O
OR
a-glycoside
OBn OBn
SN2 like reaction; Stereoselectivity (SN1 vs SN2) is subject to solvent, temperature, promotor & acceptors.
化学合成糖苷键的donor和promotor （II） 硫苷和DMTST, NBS, IDCP, Mn+
第一章 糖化学概述
基本概念，糖基化反应，寡糖合成策略
2009，7，14
常见的单糖分子
OH HO HO HO O OH OH HO OH OH O OH HO HO HO OH O O OH HO OH
概述：基本概念
OH OH
D-葡萄糖 Glc
OH
D-半乳糖 Gal
HO OH O HO OH NHAc
概述：基本概念
L = S(=O)R
Tf2O
化学合成糖苷键的立体选择性
HO
概述：基本概念
O
1) SN1 机制：
anomeric effect，a-anomer as major product。 C-2 is non-participation group (2-OCH2Ph, 2-N3, 2-deoxy) harsh condition （strong promoter，high temperature） polar solvent anchimeric effect （C-2 functional group participation effect） (-OAc, -NHAc, -I, -SR, -SeR)
OAc O AcO O O R'
化学合成糖苷键的donor和promotor （II） 硫苷和DMTST, NBS, IDCP, Mn+
概述：基本概念
Ph
O O R"O
OR' O O S R R'O Ph O O R"O O
N Tf2O, CH2Cl2, -78oC
Ph
O O R"O
OR' O TfO S R OR' O OTf
CH2OH (–)-Glyceraldehyde
D构型糖 和 L构型糖
概述：基本概念
O OH HO HO O OH OH HO OH OH OH OH O HO OH HO OH OH
O H HO H H OH H OH OH OH
CH configuration of highest-numbered stereogenic center is analogous to D or L-glyceraldehyde H D
概述：基本概念
OBn O BnO OBn O O "DMDO"
OBn O O BnO OBn ZnCl2 ROH
OBn O BnO OBn OR OH
DMDO = H3C
CH3
化学合成糖苷键的保护基策略: 常用保护基 缩写，保护和脱保护条件，选择性，稳定性
O
概述：基本概念
O
O
OMe
Si
Si
化学合成糖苷键的保护基策略（I） 酰基保护基
化学合成糖苷键的donor和promotor （II） 硫苷和DMTST, NBS, IDCP, Mn+
OAc AcO AcO trichloroacetimidate O AcO OAc AcO AcO O OAc
概述：基本概念
OAc AcO AcO O AcO NBS, H2O AcO AcO OAc AcO AcO O AcO MCPBA OAc AcO AcO O AcO AcO AcO S(O)R OAc NIS AcOH OH
CCl3 Cl3C K2CO3 N
OBn O BnO OBn OH OBn Cl3C NaH N
OBn
HN O O
CCl3
BnO OBn
OBn
BnO OBn
OBn
a-trichloroacetimidate (a-TCA)
b-trichloroacetimidate (b-TCA)
强碱，利于b-TCA donor；弱碱，利于a-TCA donor。
a糖苷键
b糖苷键
OH HO AcHN HO OH COOH O OH OH O COOH OH
端基的异构效应
OH HO HO O HO OH HO HO OH O HO OH
概述：基本概念
more stable
OAc O Br AcO AcO OAc O
AcO AcO
partial dipole moments
OAc OH O HO HO O OH AcCl pyridine AcO AcO O AcO O HO AcO OAc O
BF3Et2O, TMSOTf
TfOH-NIS, DMTST, IDCP
Mild reaction conditions, widely used
Can also serve as an acceptor in the absence of thiophilic reagents Can also serve as an acceptor in the absence of bromine
O OH
CH2OH (+)-Glyceraldehyde
D构型糖 和 L构型糖
概述：基本概念
OH HO HO O OH OH
5-C
5-O
1-OH
模板: D构型
5-C位于糖环上方
OH HO O HO OH OH
HO HO
OH O OH OH OH HO HO O OH OH
端基异构体（anomer） a和b糖苷键的定义
化学合成糖苷键的基本原理
P L HO
概述：基本概念
O
donor
acceptor 糖基化反应中， donor中间体和promoter是亲电试剂（electrophile）， acceptor是亲核试剂（nucleophile）
retrosynthetic cut
R'O
O
OR
R'O
O OR synthon for glycosyl acceptor
1）
连接位点 寡糖合成的难点 连接立体构象（a or b）
2）
化学合成糖苷键的三个考虑因素
概述：基本概念
endocyclic O-atm anomeric center glycosidic linkage glycosidic O-atom R'O O OR
1）如何活化糖基分子
P L HO O
概述：基本概念
OAc HSR (R=Ph or Et) AcO AcO O AcO OAc BF3.Et2O AcO AcO
OAc O AcO SR
OBn 1. NaOMe, MeOH 2. BnBr, NaH BnO BnO O BnO SR predominantly 1,2-trans products
synthon for glycosyl donor
一般而言，糖苷键对酸敏感，对碱不敏感。
Activator Leaving group in glycosyl donor L = OAc L = Br L = Cl L=F BF3Et2O, SnCl4, TMSOTf AgCO3, AgOTf, Hg(CN)2, HgBr2 AgOTf, Hg(CN)2, HgBr2 SnCl2- AgOTf
glycone aglycone moiety
L: leaving group P: Promotor
donor
acceptor 2）如何实现立体选择性：a or b 3）如何实现连接选择性 选择性地保护acceptor中的羟基 利用羟基活性的差别 6-H > 2,3-H > 4-H equatorial-OH > axial-OH
OAc Br
OAc
Unstable anomer
Anomer which is favored by the anomeric effect
OH HO HO O HO X
X 的电负性越强， p-p反馈键的作用越强
双糖和寡糖的表示方法
概述：基本概念
D-Glc-a(1-4)-D-Glc
D-Glc-b(1-4)-D-Glc
R'O Ph O O R"O O
loose ion pair OTf
Ph
O O R"O
R"'OH
OTf contact ion pair
Ph R"'OH Ph O O R"O OR' O
O O R"O
OR' O OR"'
OR"'
化学合成糖苷键的donor和promotor （III） 溴苷和Mn+ （ Koenigs-Knorr ）
概述：基本概念
OBn O BnO OBn Br OBn ROH AgOTf, TMG
OBn O BnO OBn OBn
OBn O BnO OBn OR OBn
+ AgBr(s)
NH
TMG =
Me2N NMe2
wk.baidu.com
Tf =
O S CF3 O
+ TMGH+TfO–
化学合成糖苷键的donor和promotor （IV） Epoxide donor
Comments
Not for complex oligosaccharides Most commonly used donor More stable than glycosyl bromide Can be combined with thioglycosides
L = OC(NH)CCl3
L = SR
化学合成糖苷键的donor和promotor （I） 三氯乙酰基亚胺酯和酸（BF3，TMSOTf）（Schmidt）
概述：基本概念
OBn
a-TCA
ROH
BFTMSOTf 3OEt2 CH2Cl2
O BnO OBn OBn
OR
b-glycoside
OBn
of BF3•OEt2
b-TCA
ROH TMSOTf TMSOTf, Et2O of BF3•OEt2 BnO
D-甘露糖 Man
HO HO HO NHAc O OH
L-岩藻糖 Fuc
HO HO
O
OH NHAc
HO HO
O OH
OH
GlcNAc
OH O OH OH OH
GalNAc
OH O OH OH
ManNAc
OH O OH OH OH OH AcHN HO HO
D-木糖 Xyl
OH COOH O OH OH
D-核糖
D-脱氧核糖
D-果糖
L-唾液酸 Neu5Ac
1）醛糖（aldose）和 酮糖（ketose） 2）吡喃式（pyranose）和 呋喃式（furanose）
D构型糖 和 L构型糖
概述：基本概念
Fischer Projections
CH H D
O OH HO
CH L
O H
CH2OH (+)-Glyceraldehyde
HO O O O
•
SN2 机制：
stable intermidiate
OTf OTf N HO O O O
MeCN
化学合成糖苷键的donor和promotor （I） 三氯乙酰基亚胺酯和酸（BF3，TMSOTf）
概述：基本概念
OBn
HN O O
OH HO HO O HO OR HO HO OH O HO OR HO HO OH
概述：基本概念
O HO OR
b糖苷键
OH O HO OH OH O HO OH OH OH
a糖苷键
OH O HO OH OH
1) highest-numbered stereogenic center O-atom forms the cyclic ring； 2) relative position of glycosidic bond to the highest-numbered substitution.
Simple way：
axial bond， a-anomer equatorial bond， b-anomer
端基异构体（anomer） a和b糖苷键的定义
概述：基本概念
HO AcHN HO
OH COOH O OH OH
HO AcHN HO
OH COOH O OH OH
HO AcHN HO
OH OH O OH COOH
RSH, R=Ph or Et BF3.Et2O
AcO Br OAc O SR NIS R'COOH AcO AcO NBS DAST R'OH promotor AcO AcO OAc O AcO OR' OAc O AcO F Br2
AcO alkyl/aryl b-D-thioglucopyranoside
O
OR
a-glycoside
OBn OBn
SN2 like reaction; Stereoselectivity (SN1 vs SN2) is subject to solvent, temperature, promotor & acceptors.
化学合成糖苷键的donor和promotor （II） 硫苷和DMTST, NBS, IDCP, Mn+
第一章 糖化学概述
基本概念，糖基化反应，寡糖合成策略
2009，7，14
常见的单糖分子
OH HO HO HO O OH OH HO OH OH O OH HO HO HO OH O O OH HO OH
概述：基本概念
OH OH
D-葡萄糖 Glc
OH
D-半乳糖 Gal
HO OH O HO OH NHAc
概述：基本概念
L = S(=O)R
Tf2O
化学合成糖苷键的立体选择性
HO
概述：基本概念
O
1) SN1 机制：
anomeric effect，a-anomer as major product。 C-2 is non-participation group (2-OCH2Ph, 2-N3, 2-deoxy) harsh condition （strong promoter，high temperature） polar solvent anchimeric effect （C-2 functional group participation effect） (-OAc, -NHAc, -I, -SR, -SeR)
OAc O AcO O O R'
化学合成糖苷键的donor和promotor （II） 硫苷和DMTST, NBS, IDCP, Mn+
概述：基本概念
Ph
O O R"O
OR' O O S R R'O Ph O O R"O O
N Tf2O, CH2Cl2, -78oC
Ph
O O R"O
OR' O TfO S R OR' O OTf
CH2OH (–)-Glyceraldehyde
D构型糖 和 L构型糖
概述：基本概念
O OH HO HO O OH OH HO OH OH OH OH O HO OH HO OH OH
O H HO H H OH H OH OH OH
CH configuration of highest-numbered stereogenic center is analogous to D or L-glyceraldehyde H D
概述：基本概念
OBn O BnO OBn O O "DMDO"
OBn O O BnO OBn ZnCl2 ROH
OBn O BnO OBn OR OH
DMDO = H3C
CH3
化学合成糖苷键的保护基策略: 常用保护基 缩写，保护和脱保护条件，选择性，稳定性
O
概述：基本概念
O
O
OMe
Si
Si
化学合成糖苷键的保护基策略（I） 酰基保护基
化学合成糖苷键的donor和promotor （II） 硫苷和DMTST, NBS, IDCP, Mn+
OAc AcO AcO trichloroacetimidate O AcO OAc AcO AcO O OAc
概述：基本概念
OAc AcO AcO O AcO NBS, H2O AcO AcO OAc AcO AcO O AcO MCPBA OAc AcO AcO O AcO AcO AcO S(O)R OAc NIS AcOH OH
CCl3 Cl3C K2CO3 N
OBn O BnO OBn OH OBn Cl3C NaH N
OBn
HN O O
CCl3
BnO OBn
OBn
BnO OBn
OBn
a-trichloroacetimidate (a-TCA)
b-trichloroacetimidate (b-TCA)
强碱，利于b-TCA donor；弱碱，利于a-TCA donor。
a糖苷键
b糖苷键
OH HO AcHN HO OH COOH O OH OH O COOH OH
端基的异构效应
OH HO HO O HO OH HO HO OH O HO OH
概述：基本概念
more stable
OAc O Br AcO AcO OAc O
AcO AcO
partial dipole moments