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唾液酸廣泛存在于糖蛋白及糖脂，在細(xì)胞相互作用、病原體—宿主識別中起關(guān)鍵作用。唾液酸中，N-乙酰神經(jīng)酰胺（Neu5Ac）在自然界中通過α-(2,3)，α-(2,6)糖苷鍵與半乳糖或半乳糖胺相連，或通過α-(2,8)，α-(2,9)，或交替的α-(2,8)/α-(2,9)糖苷鍵同聚。由于羧基的吸電子特性、季碳的異頭位中心及3-位羥基的缺失使立體選擇性地唾液酸化十分困難。傳統(tǒng)方法，包括替換異頭位的離去基團(tuán)，引入新保護(hù)基，調(diào)控C-5氨基的電子效應(yīng)等，存在底物適用性窄、選擇性對溫度敏感等缺點(diǎn)。因此，為滿足化學(xué)生物學(xué)發(fā)展需求，新型的唾液酸化方法依然有待發(fā)展。

疊氮基團(tuán)多樣的反應(yīng)活性使C-5疊氮唾液酸砌塊能滿足多樣化合成唾液酸分子的需求。然而，即使在氰基效應(yīng)的影響下，該類砌塊仍無法立體選擇地生成糖苷鍵。但是，疊氮的強(qiáng)吸電子特性可以將異頭位氧鎓離子去穩(wěn)定化，提高中間體通過鄰基參與過程反應(yīng)的可能性。Pic基團(tuán)已被廣泛用于唾液酸合成，其不僅可作為鄰基參與基團(tuán)，也可作為氫鍵受體與糖基受體作用，此外，在Pic保護(hù)的唾液酸硫苷給體被活化時，曾有糖基OTf酯中間體產(chǎn)生的報(bào)道，其為糖苷化S_N2型反應(yīng)的重要中間體。江西師范大學(xué)孫建松研究員等人因此設(shè)計(jì)了5-疊氮-1-(2′-Pic)-唾液酸硫苷給體并將其用于唾液酸化，該給體的反應(yīng)體現(xiàn)了優(yōu)異的α-選擇性。作者通過實(shí)驗(yàn)及理論計(jì)算明確了反應(yīng)機(jī)理并首次確證了唾液酸1-位吸電子取代基對糖苷化立體選擇性的影響，相關(guān)成果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

作者首先對糖基給體進(jìn)行了合成（Scheme 1.），由1出發(fā)，在LiCl、吡啶條件下經(jīng)Krapcho脫甲基后，在堿性條件下與PicBr發(fā)生酯化反應(yīng)以2步80%收率得到給體2。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

作者對后以2和3的糖苷化反應(yīng)為模型反應(yīng)進(jìn)行條件優(yōu)化（Table 1.），其中，HOTf的量對反應(yīng)有關(guān)鍵影響，將酸增加至1.0當(dāng)量后，反應(yīng)以高收率得到偶聯(lián)產(chǎn)物（entry 3）。值得一提的是，反應(yīng)的立體選擇性與酸的量無關(guān)。當(dāng)以2α為給體時，盡管收率略降低，但該給體活性高、反應(yīng)時間縮短（entry 4）。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

得到最優(yōu)條件后，作者對伯醇受體進(jìn)行了擴(kuò)展（Table 2.），芐醇5、葡萄糖6-8均以高收率和α-選擇性完成糖苷化，8由于苯甲?；娦缘挠绊?，需要高溫（-20 到 -10 ^oC）并延長反應(yīng)時間（4 h）完成反應(yīng)。2-疊氮-2-脫氧葡萄糖、甘露糖和半乳糖（9-11）6-位也能完成糖苷得到9-11。其中，鄰碘苯氧基（IP）作為MPEP的掩蔽形式，在該條件下是惰性的，為后期合成天線分子奠定了基礎(chǔ)。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

二級或三級羥基與唾液酸給體在糖苷化過程中，往往使用多個羥基裸露的受體以緩解位阻效應(yīng)。而為驗(yàn)證發(fā)展的糖苷化反應(yīng)效率，作者嘗試了一系列單羥基裸露受體（Table 3.）。受限于弱親核性，除環(huán)己醇19和armed受體20外，其他受體的糖苷化反應(yīng)均需升溫至-20 ^oC，但該變化不會影響立體選擇性。半乳糖受體23給出低收率的糖苷化產(chǎn)物31（42%），但將其4、6-位保護(hù)基換為芐叉后，收率提升（73%）。與Crich觀察的β-選擇性不同，作者以3:1的選擇性得到L-鼠李糖的α-唾液酸化產(chǎn)物。三級羥基金剛烷醇26同樣能以完全的α-選擇性得到糖苷化產(chǎn)物34。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

Neu5Ac的α-(2,8)，α-(2,9)連接廣泛存在于糖蛋白中，但由于唾液酸8、9-位羥基的極弱親核性使該鍵成為最具挑戰(zhàn)性的糖苷鍵之一。作者嘗試使用該方法形成唾液酸α-(2,8)，α-(2,9)糖苷鍵（Scheme 2.），在標(biāo)準(zhǔn)條件下，給體2與受體35及36能以完全的立體選擇性得到二糖37和38。

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作者隨后嘗試脫除糖苷化產(chǎn)物的Pic基團(tuán)（Table 4.）。在二氯甲烷/甲醇中，以Cu(OAc)₂為螯合劑，無反應(yīng)發(fā)生。將溶劑換為純甲醇并將溫度升高，作者成功以高收率將唾液酸二糖Pic酯轉(zhuǎn)化為甲酯，而底物中的其他基團(tuán)不受影響。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

除Pic酯外，作者還對疊氮進(jìn)行了轉(zhuǎn)化（Scheme 3.），在硫代乙酸與吡啶的存在下，14和42中的疊氮被順利轉(zhuǎn)化為自然界中存在的氨基乙酸；而為了將疊氮轉(zhuǎn)化為其他?；?，作者引入了試劑47，并分別將39和40中的疊氮轉(zhuǎn)化為芐氧乙?；?。

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作者隨后結(jié)合此糖苷化反應(yīng)與之前發(fā)展的MPEP“掩蔽—活化”策略并將其用于天線分子的合成。由2出發(fā)，其與半乳糖IP受體50發(fā)生糖苷化反應(yīng)，以90%, α-選擇性得到二糖，將Pic和疊氮基團(tuán)轉(zhuǎn)化后，通過Sonogashira反應(yīng)將IP轉(zhuǎn)化為MPEP給體，隨后與55發(fā)生糖苷化反應(yīng)，以83%收率得到三糖；再一次去掩蔽化將IP轉(zhuǎn)化為MPEP后與甘露糖58發(fā)生糖苷化反應(yīng)，最終以7步最長線性步驟，29%總收率得到I型天線分子59。

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作者隨后對II型天線分子進(jìn)行了合成，給體2與半乳糖受體60區(qū)域?qū)Ｒ坏嘏c3-位羥基發(fā)生反應(yīng)，以α-選擇性實(shí)現(xiàn)α-2,3糖苷鍵的構(gòu)建，接著通過同樣的步驟，以最長線性步驟8步16%的總收率完成II型天線四糖的合成。

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為明確反應(yīng)機(jī)理，查明該糖苷化反應(yīng)的立體選擇性來源，作者比較了1-位Pic給體和OMe給體與不同受體反應(yīng)的立體選擇性（Table 5.），發(fā)現(xiàn)OMe給體反應(yīng)的立體選擇性較Pic給體有了極大下降，表明Pic對立體選擇性有指導(dǎo)作用。

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因此，作者提出三種可能的反應(yīng)機(jī)理（Figure 1.）。2被活化后，氧鎓離子在a途徑中與Pic酯直接通過鄰基參與生成II，隨后與受體發(fā)生S_N2反應(yīng)得到糖苷化產(chǎn)物；b途徑中，硫苷被活化離去后，Pic迅速質(zhì)子化生成III，III與HOTf反應(yīng)生成β-OTf酯IV，發(fā)生S_N2反應(yīng)生成產(chǎn)物；c途徑中，氧鎓離子率先接受Pic基團(tuán)進(jìn)攻生成II及II′，隨后在當(dāng)量的HOTf作用下生成OTf酯中間體接受親核進(jìn)攻以S_N2（類S_N2）機(jī)理生成α-糖苷鍵。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

作者接著進(jìn)行了詳細(xì)的對比實(shí)驗(yàn)（Table 6.）。其通過entry1-3的結(jié)果排除了途徑a；entry 4-7證明反應(yīng)的α選擇性隨1-位保護(hù)基吸電子能力提升；隨后作者通過試劑反加策略證明途徑b不適用于β-硫苷的活化，因此途徑c是最有可能的反應(yīng)路徑，作者也通過entry 15-17驗(yàn)證了他們提出的假說。在路徑c中，中間體IV可能以緊密離子對形式存在，因此無法通過低溫核磁直接觀察其結(jié)構(gòu)。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

作者也通過DFT計(jì)算驗(yàn)證了反應(yīng)機(jī)理（Figure 2.）。其中，IVβ′能量比IIα′及IIβ′低，證明II向IV的轉(zhuǎn)化是熱力學(xué)有利的；同時，IVβ′比IVα′要穩(wěn)定，證明了IVβ′是反應(yīng)的關(guān)鍵中間體，其通過S_N2反應(yīng)生成α-糖苷鍵。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed. 

最后，作者通過室溫的糖苷化反應(yīng)和克級反應(yīng)說明該反應(yīng)可以滿足科研需要（Scheme 6.）。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed. 

撰稿人：H.D.