三峡大学ACS Catalysis报道糖化学研究进展—— 催化剂控制的区域选择性高立体选择性合成1-和3-硫代糖

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▲第一作者:刘钥鑫,焦阳

通讯作者:黄年玉,邹坤,姚辉
通讯单位:三峡大学生物与制药学院
文章链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c00225

研究背景


1-硫代糖(硫代糖苷)和3-硫代糖在生命活动以及药物和天然产物的开发中起着至关重要的作用,且硫糖比氧糖对化学降解和酶水解更稳定,更具有成药性研究价值。例如临床应用广泛的抗生素林可霉素、克林霉素以及抗风湿药物金诺芬都属于硫代糖苷类化合物;天然昆布(海带)多糖的药物改造硫代修饰昆布三糖具有比母体化合物更优良的抗结直肠癌药理作用,北京大学陈兴课题组发现全乙酰非天然糖标记背后的机制是形成了3-硫代糖产物。因此研究区域与立体选择性硫代糖合成具有重要的化学与生物学意义。

研究出发点


随着过渡金属催化的发展,含有1,2-双键烯糖由于配位作用在立体选择性合成糖缀合物方面具有一定的优势然而大多烯糖硫亲核试剂反应属于经典的Ferrier重排,多数情况下主要产生alpha-硫代糖苷,难以选择性产生3-硫代糖和beta-硫代糖苷

结果与讨论


作者分别通过钯和钴催化实现了对beta-1-硫代糖和(3S)-3-硫代糖的高效区域发散性合成,并通过实验和DFT理论计算支持了所提出的机理,即巯基更倾向于在钯催化条件下与C4氧从顶面形成氢键,但硫醇会与钴催化条件下与底面的钴形成配位。该项目将为硫糖在药物开发和生物学研究中的应用提供基础。


该研究工作得到了天然产物研究与利用湖北省重点实验室、中国轻工业功能酵母重点实验室邹坤教授的悉心指导,同时也得到了罗华军教授和南方科技大学余沛源教授在计算化学方面的大力支持。感谢“111计划”、湖北省自然科学基金、湖北省教育厅项目、三峡大学高层次人才项目等的对课题工作的资助。

通讯作者简介


黄年玉:男,教授,1979年生,汉族,三峡大学151学术骨干;主持国家自科基金、湖北省教育厅项目等,在研企业委托药物合成工艺开发研究项目五项,以第一或通讯作者发表SCI论文40余篇,申报国家发明专利20项,已授权专利六项;获湖北省自然科学三等奖、中国民族医药科学技术二等奖、湖北省科学技术进步二等奖各一次;获得湖北省优秀硕士学位论文指导奖一次,校优秀硕士论文指导奖两次,省优学士论文指导奖四次;指导大学生获得湖北省化学化工成果竞赛一等奖四次、二等奖和三等奖各三次。近年来一直担任Eur. J.  Med. Chem.Bioorg.  Med. Chem. Lett.Nat.  Prod.  Res.等学科重要期刊的审稿人。

姚辉:男,三峡大学校聘教授。先后于2009年、2012年在暨南大学药学院获得学士、硕士学位;2012年-2014年在香港中文大学从事RA工作;随后获新加坡政府全额奖学金进入南洋理工大学刘学伟教授课题组从事糖化学研究,2018年获PhD学位。2019年1月正式以校聘教授全职加入三峡大学,继续从事糖化学与药物化学相关研究。回国后获湖北省创新人才项目,湖北省自然科学基金、湖北省教育厅项目、三峡大学高层次人才项目等的资助,两年来先后实现了Open-Air条件下的碳糖苷合成(Org. Lett. 202022, 1144),烯糖与酰胺/胺直接合成氮糖苷(J. Org. Chem. 2020, 85, 7485),催化剂控制区域选择性合成1-/3-硫代糖等工作(ACS Catal. 2021, 11, 5287)。目前已在ACS Catal., Acc. Chem. Res.Chem. Sci., Org. Lett.等期刊发表论文10余篇;RSC出版的专著一章;申请发明专利8项,其中已授权中国专利1项、国际专利1项。


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