製備糖苷不需要保護基:天然醣的自由基功能化


醣類物對生物體來說相當重要,是維持生物存活的必要物質,它們參與許多生物過程,例如細胞識別、信號傳輸和免疫反應。天然醣類分子中有許多羥基,然而這些羥基的反應性都差不多,這使得科學家在進行化學反應時(比如醣基化反應),通常需要採用許多步驟的保護基策略來防止不必要的反應發生。這些保護基策略繁瑣且耗時,其涉及了對醣類進行保護、反應、去保護等多個步驟,並且需要在嚴苛的條件下進行。現有的醣基化(glycosylation)方法雖然可以組裝多種天然和非天然醣苷(glycoside),但仍然面臨挑戰,這些挑戰也就是上述提到的,需要採用許多步驟的保護基策略。然而,自然界中的酶可以非常精確地在不需要保護基的情況下,讓帶有許多羥基的醣發生醣基化,展示出極高的選擇性。因此,科學家們一直在尋找一種能在溫和條件下,無需保護基,直接進行醣基化的新方法,以提高醣苷合成的效率。這成為了醣科學研究的重要目標,未來的科學家有辦法找到嗎?

 

近日,新加坡國立大學、美國牛津大學和中國南方科技大學的研究團隊,成功研發出不需要使用保護基策略的醣基化方法,叫「封端醣基化法(cap and glycosylate)」。研究人員首先利用D-glucose的anomeric OH酸性較高的特性,將該羥基轉化為較缺電子的硫化合物(C5F4NS-),接著再使用光誘導自由基反應,在溫和的光照條件下,將醣類直接轉化為無保護基的醣苷化合物。這一過程的關鍵在於,利用光激發形成的短暫的醣苷自由基(glycosyl radical),並讓自由基與親電化合物(含碳、硫、硒、氧的醣苷)發生交叉偶聯反應,從而實現醣基化。研究人員表示,這項研究證明了該方法具有良好的生物相容性,不僅簡化了醣苷化合物的製備過程,還為醣科學的研究提供了一個高效的新工具。

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