Синтез и спектры 13С-ЯМР 2,3-диэкваториально разветвленных трисахаридов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

росоипокдя академия наук

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ имени Н.Д.ЗЕЛИНСКОГО

УДК 543.422.25:547.468.057.114.012 АМОЧАЕВЛ Вера Юрьевна

СИНТЕЗ й СПЕКТРЫ ,3С-ЯМР 2,3-ДНЭ1ШАТ0РШ1ЛЬШ РАЗВЗТВЛЕЗППЙ ТРПСАХАИТДОВ

(Споциальнооть 02.00.03 - органическая хемял)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

На правах рукопиои

Москва 1992

Работа выполнена в лаборатории химии углеводов ордена Трудового Красного Знамени Института органической химии имени Н.Д.Залижзкого Российской академии наук.

Научные руководители: академик. Кочетков Николай Константинович, кандидат химических наук, Нифантьев Николай Эдуардович.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор А.И.Уоов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник В.Л.Льво!

Ведущая организация: Московский Институт тонкой химической технологии имени Л.В.Ломоносова.

Защита ооотоитоя "¿V" ¿^Р&Ъгий^- 1992 г. в " 1О часов на заседании специализированного совета К.002.62.02 в Институте органической химии имени Н.Д.Зелино-кого РАН (117913, Москва, Ленинский проспект, 47, конференц-вал).

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института органической химии имени Н.Д.Зелинского РАН

Автореферат разослан ОС/пЛЪ/гЛ. 19Э2 г.

Ученый секретарь осециализированного совета К.002.62.02, доктор химических наук

I.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

\

Актуальность работы. Полисахариды являются одними из поп-Соло э важных биополимеров, участвующих в разнообразных биохимических процессах. Поэтому развитие к соверпзнстпование аффективных методов установления строения природных полисахаридов является актуальной задачей современной химии углеводов.

Структурный анализ полисахаридоз с использованием традиционного подхода, осиопвнного на избирательном расщеплении на олигосахариднш фрагменты и их исследовании, является очень трудоемким. Поэтому особо перспективным представляется развиваемый в лаборатории химии углеводов ИОХ РАН и в ряде зарубежных лабораторий, метод бэздеструктивного компьютерного структурного анализа полисахаридов. Этот метод основывается на поиске структуры полисахарида, для которой теоретически рассчитанный по аддитивной, схеме спектр 130-ЯМР наиболее близок експериментальному. Настоящая работа направлена на получение Овзы спектральных (130-ШР) двпных, необходимых для распространения данного метода на случай анализа строения полисахвридов с 2,3-ди8кваторяалышм разветвлением.

Цель работы. Синтез и исследование спектральных (130-Я!£Р) особенностей олигосахаридов о г.З-диакваторивлышм разве/вле-ниёч на примерах 2,3-ди-О-гликозилированных производных матил-а- и -р-Б-глюкопирвнозида и мотял-р-В-галвктопкрапозида.

Научная новизна. Впервые синтезирована сирокая группа трииахаридов о 2,3-даэкваториалышм рвзветвлением, в том числе полная серия 2,3-ди-0-гллкозилированных производных метил-р-Б-глюкопиранозида, содержания моносахаридные заместители о аВ-, рв-, а1г- и рь-конфягурвциями и различающихся мэаду собой комбинацией абсолютных и аноморшх конфигураций звместителэй.

а такке ряд 2,3-ди-0-гликоашшровашшх производных метил-а-Б-гликопиранозида и -р-Б-галактопиранозида. Исследованы спектры ,30-ЯЫР указанных олигосахаридов, определены отклонения от аддитивности в них. Проанализирована качественная зависимость величин отклонений от аддитивности от стереохимических параметров моносахаридкых заместителей.

В ходе синтеза олигосахаридов проведено исследование структурных факторов, определяющих эффективность а-фукозили-рования бензобромфукозой в условиях реакции Гельфериха.

Практическая ценность работы. В результате спектрального (13С-ЯМР) исследования синтезиравашшх олигосахаридов определены отклонения от аддитивности в спектрах 13С-ЯМР, неоОходи-мые для компьютерного структурного анализа природных полисахаридов о 2,3-диэкааториалышм разветвлением.

При исследовании гликозмлирования бензобромфукозой выявлены структурные особенности гликозил-акцепторов, способствующие стервоизбирательному а-фукозилированшо. Показано, что бензобромфукоза может быть успешно использована в практике олигосахаридного синтеза альтернативно с традиционными 2-0-бенаилированными а-Ь-фукозил-донорами, получение которых является более сложным.

Апробация работы, Основные результаты работы докладывались на 6- конференции молодых ученых по органической и био-органичес^ой химиии (Рига, 19Э1 г.); 1 б5''1 Муждународном углеводном симпозиуме (Париж, 1ЭЭ2); Симпозиуме по конформацион-ным исследованиям олигосахаридов, полисахаридов и гликоконью-гатов (Лё Круазик, 1992); б644 Европейском симпозиуме по химии углеводов (Эдинбург, 1991).

Описок публикаций включает 7 наименований.

Структура и объем таосартпнии- Дкссортацня изложена но страницах, содорют рисунков, таблиц а состоит из введения, обзора литературы, обсуццогшя результатов, экспериментальной части, выводов и списка литература, вюгачащэго ссылок.

II.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Исследование разветвленных по вицинальшм полопониям по-лисахаридоЕ показало, что их спектры 1ЛС-ЯМР могут существенно отличаться от рассчитанных по аддитивной схеме. Это вызвало необходимость создания базы данных по огпиганенняч от аддитивности в спектрах 130-ЯМР для ряда сорий модолышх олзагосп-харидов, имеющих различные пота разветвления. Настоящая работа лзляетсл частью зтой программы исследований и посвящено синтезу и спектральному изучению трисахаридов с 2,3-диштато-риальным разветвлением.

Для расчета спектров 13С-ЯМР вициналъно разветвленных полисахаридов (определенного типа) необходимо располагать базой данных по величинам отклонений от аддитивности в спектрах разнообразных модельных разветвленных трисахаридов, содержащих моносахаридные заместители с ал-, рв-, аЬ~" и рЬ-конфигурациями. Поэтому, для получения спектральных • данных, требуемых для анализа 2,3-диэкваториалыга разветвленных полисахаридов, нами были синтезированы и исследованы< 2,3-даглииозилированные производные метил-р- (1-10) и -а'-Б^глйтсо-пиранозида (19-23), и метил-р-В-гвлактопиранозидо (24 и 25). Необходимо подчеркнуть, что в ряду производных 1-18 представлена полная серия олчгосахаридов со всеми везмэякыми комбинациями абсолютных и аномерных конфигураций коносахврлдннх заместителей, которые учитываются при составлении баз дагагчх

для компьютерных расчетов спектров регулярных разветвленных полисахаридов.

)р-Б-С1с-0Ие У-(1->3)'

1 а-Б-Ыап а-Б-Ыап

2 р-В-Са1 а-Б-Мап

3 а-Ь-Шт а-Б-Ыап

4 р-Ь-Рис а-Б-Мап

5 а-Б-Ыеп р-БЧ;а1

6 р-Б-Са1

7 а-Ь-Ш^ р-Б-Са1

8 р-Ь-Рис Р-Б-Са1

9 а-Б-Мап а-Ь-Ша

10 р-В-Са1 а-Ь-Рис

11 а-Ь-ЬШа а-Ь-Юш.

12 р-Ь-Рио а-Ь-Кга

13 а-Б-Мап ' р-Ь-Рис

14 р-Б-СШ р-Ь-Рис

15 а-Ь-Рис р-Ь-Рис

16 р-Ь-Рис р-Ь-Рис

17 а-1г-Рис а-Ь-Рис

18 а-В-Ыап а-Ь-Рис

Х-(1->2\ У-(1->3)/ X

:а-В-С1с-0Ые

19 а-В-Мап а-Б-Мап

20 р-Б-0а1 р-Б-Са1

21 а-Ь-Юш а-Ь-Ш1а

22 а-Ь-Рис р-Ь-Рис

23 р-Ь-Рис р-Ь-Рис

X-Y- (1->2)ч /Р- -Б-Са1-0Не

X У

24 а-Ь-Рис

25 р-Ь-Рис

р-Ь-Рио р-Ь-Рио

1 .Синтез 2,3-ди-0-гликози.тарованннх производных метил-а-и Р-В-гликопиранозида и их дисахаридных фрагментов.

Синтез трисахаридов, содержащих одинаковые моносвхарид-ные заместители, был осуществлен Оисгликозилированием 4,6-0-Овнзшшдэношх производных соответствуют«. штил-Б-гликопира-нозидов. Так, взаимодействием матил-4,6~0-бензилиден-а- (26а) и -р-Б-глюкопиранозида (266) с бензоброшаннозой 27 и бензо-бромрамнозой 29 в условиях реакции Гельфериха (Табл.1, .»1-4) Сшш получены соответствующие триоахариды, выделенные из реакционных смесей в виде диолов 28а,б и 30а,б с выходами 73-

аблица 1. Бисгликозилироваиие диолов 2ба к 260.

а)Н1=Н, 11г«Ше б)Н1МЖе, Л2~П;

N гликозил- гликозил-донор продукт гликозплпрования

акцептор Бид выход (14;

1. 26а ВгСГЛ 27 ОВг * Вт 28а(84%)

2. 266 27 СОШН 286(865)

Вт

3. 26а Ио^"-. ВгЬ 29 i ОБг Ъ^к/^р*^/ (аЬПНА) ОВз 30а (73*)

4. 266 29 аЬНПА 306(92®)

АсО ОАо < _ АсО ОАо Ц^О (рГХЗАЪ) 32С(19Ж)

Б. 266 АССА^Т^Ь-" АсО 31 Н=0Ас дсО^^'Л-' АсО 32а(13Я)

6. 266 33 И«^ РШАЬ 326 (7935)

скобках приведено буквенное обозначение соотяетотвущего оносахаридного заместителя, используемое и в дальнейшем.

928. Полученные соединения били далее дезацилированием переведены в соответствующие целевые свободные трисахариды 1, 19, 11 и 21.

Отроение всех синтезированных в втой работе олигосахари-

1 13

дов устанавливалось о помощью спектроскопии Н- и С-ЯМР, причем, дисахаридкые производные анализировались до и после удаления защитных групп, а трисахариды - после дезвцилирова-ния. Отнесение сигналов в спектрах 1Н-ЯМР дисахаридов проводилось о помощью двойного гомоядерного резонанса, а спектров 1Н-ЯЫР трисахаридов - о помощью двумерной двухступенчатой корреляционной спектроскопии (1Н-1Н СОЗУИОТ). Сигналы в спектрах 130-ЯМР дисахаридов относились о использованием двойного гетороядерного резонанса, в в спектрах трисахаридов - о помощью двумерной 1Н-130 корреляционной спектроскопии.

При анализе спектров ЯМР а-конфигурвция Б-манно- и Ь-рамнопирвнозилышх остатков подтвер» лась характеристической величиной химических одвигов сигналов, соответствующих 05-атомов в опектрах 130~ЯМР, расположенных в случав диманно-зидов 1 и 19 в области 74,5-74,6 м.д., а в случае дирамнозидов 11 и 21 - в области 70,1-70,6 м.д.

О цолью получения дигалактозилглшозида б нами исследовалась возмогаюсть бис-гвлактозилирования диола 266 с помощью

1,2,3,4,б-пента-О-ацетил-р-В-галвктопиранозы 31 в присутствии л

триметилсилилтрифлата (ТЬВОТ!) и с помощью тиогалактозида 33 при промотировании нитрозилтетрвфторборатом (ШВРЛ). В первом случае (Табл.1, £5) реакция сопровождалась аномеризацией гли-ковил-акцептора и/или продукта бисгликоаилирования 326. Обра-вущиеся изомерные трисахариды были выделены из реакционной смэси в виде диолов 32а и 326 с выходами 13 и 19% соответст-

еопно. Гликозшщювание диола 266 тиогликозпдом 33 в присутствии N0BF4 протекало значительно более аффективно - выход трисахарида 326 в этом случае составил 79%.

Защищенные производные 326 и 32а были ватем переведэш в свободные трисахарида б и 20, в которых конфигурации глико-зидных связей были установлены на основании данных спектров 'iI-ЯМР. Так, КОСВ J, _ в олучав глюкозного остатка п б и га-

1 »C

лвктозных остатков в спектрах обоих триоахвридов (7,5-7,8 Гц) указывали на их б-копфягурацив, а величина КОГО J, _ для

Т »2

остатка глюкозы в спектра трисахарида 20 (3,6 Гц) подтверждала его а-конфигурацив.

Трисахарида 15-17 и 22-25, содержащие при 02 и 03 два L-фукозшх остатка, получены дезацилировани5м защищенных предшественников, синтез которых описан в следующем разделе (са. Табл. 4, Й1-3).

При планировании синтезов триспхврндоя о неодинакоЕнет заместителями при 02 и 03 необходимо было выбрать оптамальнуи последовательность введения монссахаридных заместителей, зачиная о первоначального получения (1->2)- или еэ (1->3)-свя-3qhhhx глик03ил-глхк0япд0в. V.QT31Q было озидать, что гликозп-лированио по гидроксплу при 03 будет протекать легче, чзи по гидроксилу при 02, который расположен ряде?.» о агактроноакцэп-торной ацетальной группировкой вномерного центра, снтааго,вй нуклеофяльность 02. Поэтому синтезы трзсахаллдов 2-5, 7-10 п 12 -14 были проведаны с шреоначальшм получением' (1->2)-свя-занных дисахарядных производных 41 -.14, содержащих свободную СН-группу при СЗ, а при 02 - защищенные таносахвридпко остатки с a-D-манно-, u-L-porara-, p-L-фуко- и ß-D-голактскоЕфягу-рзциой (Табл.2).

Для получения соединений 41-44 в качестве гликозил-акцептора использовался мехил-4, б-О-бензилидан-З-О- (4-хлор-бэнзил)-р-Б-глюкопирвнозид 34, который был сш1теаирован о выходок» 722 региоизбиратольным бесзилированием даола 266. Гли-коаплироЕанием хлорбензилового ефира 34 о помощью бензобром-оахаров 27 и 29 в условиях реакции Гелъфориха (Табл.2, №1,2) и последующим кислотным гидролизом получали защищенные ;ланно-аил- и рамнозилглисозиды 36 и 37 о выходами 84 и 90% соответственно. В отличие от реакций маннозилирования и рамкози-Л1фования, которые протекают отереоспецифично, гликозшгарова-ние шногидроксильного производного 34 о помощью бензоброкфу-козы 35 , приводило к образованию смеси 1,2-транс- и 1,2-цис-связанных фукозилглюкозидов 38 и 39 о выходвми 66 и ЗОЖ соответственно (Табл.2, Ш). Конфигурацию фукопирашзиль-ных остатков подтверждали характеристическими значениями КСОВ в спектрах 1Н-ЯЩ>. Дксахарзды 36-38 даЛ£3 подвергали каталитическому гидрогенолизу и бензилиденироввнию о помощью диме-тилацеталя бензальдегида и, получали целевые дисахаридше предшественники 41-43 о общими выходами 85-95%.

Синтез четвертого дасахаридного предшественника, галак-тозилглшозида 44 (Табл.2, М), был выполнен гликозилирова-нием хлорбензилового ефира 34 с помощью пентаацетата галактозы 31 в присутствии ТИБОТ!. В атом случае, в отличив от упо-л

минавшегося выше взаимодействия диола 266 и пентаацетата 31 (Табл.1, Кб), нам удалось подобрать условия реакции, при которых исключается побочная аномеризация. Полученный в результате ме тил-3-0-(4-хлорбензил)-2-0-(2,3,4,6-тетра-0-аце тил-р-Б-галактопЕранозил)-р-В-гликоштраыозвд 40 бил затем переведен в целевой галактозшьглгмозид 44.

Таблица 2. Оиптэз дясахарлдннх прэдиеотаепнаков 41-44.

■ы^-о-Л- п1о-\ па ры^о-'Ч

СИ ОЗия ОЗцч

34

ОЗиз 'ОЗцз

(36-40) В (41-44)

а)10% РгЗ/О; б)РМН(Ша).

Н/п

глшсозил-донор

Зиз

производное А (выход,К)

производное

в

27

аГНАИ

36 и'-^-Н (84Ж)

41

29

аНША

37 и'-^-Н (502)

42

Вт

шо Ьез

35

Ат^/оВг

ВгО Ьвг

(рьрио) (аШ10)

38 П* ,Пг-РЬ0н( (66%)

39 И1 ,йг-РМн( (ЗОЯ)

43

4.

31

РГЮАЪ

40 Н1-112-Н (673)

44

Далее мы перешли к синтезу трисахаридов 2-5, 7-10, 2-14 и 18, содерзвщкх два разных коносахарчдных земестеля, спользуя дисахаридные предшественники 41-44. Для получения рисахаридов 2-4, содвравпщх при 03 а-П-маннопирвнозильный отаток, проводилось гликозилирование дисахаридов 42-44 с тго-ощью бензобро.чманлозы 27. Продукты реакций были выделены в вде диолов 46-48 о выходаш 94, 91, и 52% соответственно

1

2

3

(Тобл.З, Л1-3). Аналогично, гликозшшрованием дасахаридаых прэдиественшков 41 и 43 с помощью бензобромрамнозы 29 и последующим гидролизом были получены трисахарады 49 и 50 с выходами 83 и 81% (Табл.3, #4,6). Деэацилированием соединенней 46-50 далее получали целевые трисахарады 2-4, 9 и 12.

Трисахарады 5,7 и 8, содержащие р-Б-галактопиранозильный остаток при 03, были получены гликозшшрованием дисахарвдов 41-43 о помощью 0-(2,3,4,б-тетрь-О-ацетил-а-Б-галактопирано-вил)тршслорацетимвдата 51 в присутствии ТМБОТГ (Табл.3, Я6-8). Отметим, что ацетимидат 51 был использован в качестве га-лактозил-донора о учетом результатов предварительно проведен-еых модельных экспериментов. Полученные защищенные продукты 52-54 далее переводили в целевые свободные трисахерида 5, 7 и 6, спектры ЯМР которых подтверждали их структуры.

Перед синтезом З-О-р-Ь-фукозилированных трисахаридов 13 и 14 о целью поиска оптимально1<о фукогк.'ируодего агента были проведены модельные реакции гликозилирования 2-0-бензоата 55 о помощью бензоброкфукозы 35. в условиях реакции Гельфериха и

о помощью ацэтилированного втил-1-тиофукозида 56 в присутст-+ —-

1?я0 ОВв

35 й1=Вг,112=Ва 55

56 Л'^.Й^Ас

оя» 57 Л =Ао, Нг=Н3=Ва 58 59 Н^Н, Нг=Вг, И3=Ас 60

Таблице 3. Синтез трисахврвдов о неодшаког.ши моно с «трэдами замествтедымя при 02 я 03.

—.»С^л

КоЛ^А^^'0 s t^oV^A^' чяоамрадн

03ug1 CSugl

N глшеозил- глпкозил- пндоязгашЯ продукт выход спободгй»

акцэптор денор рэокцпи % тркоахсряд

(Sugl) R П= Sug2

1. 42 (аШ) 27 45 Н П СШШГ 94 э

2. 43 (рШГО) 27 47 П п аПШ 91 4

3. 44 (PDGAL) 27 48 Н н OlHAIi 62 2

4. 41 (<ЙШИ) 29 49 н н QXHTI1 03 9

5. 43 (pLFOO) 29 60 н н аНША 01 12

б. 41 (aEiAN) 51 52 шсш( pDGAIi 53 5

т. ¿2 (аЬППЛ) 51 53 и н PDOAL 46 7

0. 43 (PL7U0) 51 ' 5.1 РНСН( PIXJAL 75 0

9. 41 ({¿ПАП) 25 6t н п pIFIJO 28 13 .

62 н н aLFUO 22 18

10. 44 (pDGAb) 35 63 ао Ас . ригио 32 14

64 Ао Ас аЕШ 33 10

вин NOB?В пзрпш случае Сила получено смэсь а- п р-пзомэ-ров дпеахзридоз (~1:2, общий шход 93S), разделенных п годэ диацетатов 57 п СО, образующихся после гидролиза п посАедуи-щегс ецотилироаошя. При глккозидгровшпгз теогхякозздом бб реакция протекала боле о сторзонзбарвтвльно: псслэ гидролдяп W3 реакционней а:эса выделила смесь диолов 59 и 60 с сбз^м выходом 825 п сэотнслопнн а:р "1:8. Учитывая, что при пзеимо-дейстЕпи бензобромфукозы 35 с акцептором 55 эффективность

гжкозилирования сила высокой, в изомерпые дисахвридные производные образовывались в сопоставимых количествах, фукозили-рованиа ывннозил- (41) и галактозилгликозида 44 (Твбл.З, & 9, 10) проводили именно о помощью бромида 35 о тем, чтобы в втих реакциях получить сразу пары изомерных триоахаридов о требуемыми комбинациями отераохимических конфигураций заместителей при 02 и 03. Продукты фукозилироввния дисахвридв 41 выделяли в Еиде диолов 61 и 62 (выхода 28 и 22%), в трисахариды, обрв-зупциася из 44, выделяли поолэ гидролиза и последующего аце-тилирования в виде диацетатов 63 и 64 (выходы 32 и 38%).

Защищенные производные 61-64 деаацилированием были далее переведены г свободные триоахвриды 13, 18, 14 и 10 соответственно. а-Конфнгурвцию фукозильного заместителя в 10 и 18 и (З-конфигурацию в 13 и 14 подтверждали величинами соответствующих КОШ «7, 2 в опектрвх 1Н-ЯМР, соотавлящих соответственно 3,5, 3,6, 7,6 и 7,6 Гц.

Для выяснения конформационных и опектральных (ЯМР) особенностей рааветвленных триоахаридов 1-26 нам необходимо было располагать и данными для соотвэтотвупцих им (1->2)- и (1->3)-связенных диоахаридных фрагментов. Поэтому в настоящей работе были такие синтезированы дисахарида 65-88.

Н- аШап рБСа! аШт аХРио риио

И- (1 ->2) -рпСЯсОМе 65 66 67 68 69

Й-(1->3)-рБС1сОМе 70 71 72 73 74

Н-(1->2)-аВ01с0Ме 75 76 77 78 79

Й- (1 ->3) -аВИсОМе 80 81 82 84 84

1Н1->2)-рвСа1СМв 85 86

Н-(1->3)-рЬса10Мо 87 88

2. а-Фукозилироввние 2,3.4-три-0-бвнзо/л-а-И-фукопира-нозилбромидом в условиях ра акции Гельфериха.

Олигосахариды, содержащие а-Ь-фукоппранозильные остатки, широко распространены в природе. Поэтому одной из актуальных проблем синтетической химии углеводов является разработка эффективных мзтодов а-стареосолективного фукозилирования. Проведенные ранее в данной лаборатории примеры гликоашшрования о помощью бензобромфукозы 35 в условиях реакции Гельфериха показали, что фукозилирование в атом случае мозкет протекать о неожиданным стереохимическим результатом, в именно, о преимущественным образованием продуктов а-, а не р-фукозилирования, как вто можно было ожидать для бромида 35, имеющего соучаствующую бензоильную группу при 02. На основании втих результатов логично было предположить, что более подробное исследование гликозилированил бенаобромфукоаой монет привести к разработке нового подхода к а-Ь-фукозилированию. Необходимо отметить, что в процессе выполнения основной задачи данной диссертационной работы необходимо было располагать набором оли-госахаридов, имеющих в своем составе остатки фукозы. Синтез этих соединений был спланирован•таким образом, чтобы одновременно провести и исследование структурных и стереохнмических свойств гликозил-вкцепторов, способствующих протеканию а-Ь-фукозилирования о помощью бензобромфукозы 35.

Нами было изучено фукоаилирование серии моно- и дигидро-кси производных 55 , 89-105, имеющих мэтил-а- и -р-В-глЕк'о-, -р-В-галакто-, -а-Б-манно- и -а-Ь-рамно-конфигурации. Отаатин, что перечисленные соединения отличаются друг от друга стероо-химической ориентацией фукозилируемых ОН-групп и/или цриродой и стереохимической ориентацией заместителей в соседних поло-

яениях. Результаты проведенных реакций представлены в Таблицах 4 и Б.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что а-фукозилирование гликовил-акцепторов о аксиально расположенными гидроксильными грушами протекает оффэктивнее, чем акцепторов о вкЕаторивльшми гядроксилами. Действительно, вф-фвктивносгь и стереосэлектишость 2-о-а-Ь-фукозилирования в случае реакций мело- и бис-гликозилпроввния производных ман-нопиранозидз и ракношраноаида, в которых ОН-группа при 0-2 занимает аксиальное положение, значительно выше, чем о случае соответствующих гликобидных и гвлактозидпых акцепторов о шс-ввторивльно располозшнной группой лри 02 (см. Табл.4 и £1,3-6 в Табл. 5).

55 П1=0В2,Рг-Е,Н?й4=РП£ш( 09 И1 =0Н, Н2=Вг, Н?Л4-Б11Сп( 50 й'-ОН.Е^БпОХ-^Е^-РМН;

91 И1 «ИРЬ Ш,Ег-Н,В?ЙА=РЬСН(

92 К1=0В2,Н2-Н,Н3-П4-В2 33 И1 -НРЫй, Е2«=Н, Н3=й4«=Ва 94 И1 =:1РпгП, Е2=Ва,Е3=Н, Е4=Ас

1

• Г

95 1Г-Н, Н^-Вг

96 Н1»Вг,Нг»Н

Е О

1

97 Р^-Е^П 53 И'-П, Ег-Вг 99 в'-Ег^-Н

|2.

100 н1-н2=н ОЦо 11 0 он1

101 Н1=Н, Ег=Вг 103 Н1=йг=Н

102 Е1=В2,Е2=Н 104 Н1=Н, Йг»В2;

Таблица 4. Бисфукоаилирование диолов 26а, 266,97,100 и 103.

И/п гликозил-акцептор выход продуктов фукозилирования соотношение изомерных продуктов

1. 266 78* • рр:ар:аа-13,б:б,0:1,0

2. 26а 86% рр:ар:рс£*30, 5:12,0:1,0

3. 57 88« рр:ар-1,6:1,0

4. 100 92% рр:ар-1,0:1,1

6. 103 12% рр:ар-1,0:8,0

Аномерные конфигурации ввмеотителей при 0-2 и 0-3 соотв. Таблица Б. Фукозилированиэ моногидроксильннх производных.

н/п гликозил-акцептор выход % соотношение изомеров а:р

2-0-фукозшшрованиэ

1. 89 72а 1,18:1,0

2. 90 96° 1,0:2,2

3. 95 75а 1,4:1,0

4. 98 97 8 1,0:1,3

Б. 101 88в 4,9:1,0

6. 104 60° 29,0:1,0

7. 105 89в 1,3:1,0

8! 106 84е 9,0:1,0

ТГ7п

гликозил-ькцептор

выход %

соотношение

изомеров а:р

3-0-фукозилироввние

9. 55 93е 1,0:1,9

10. 96 90а 1,0:2,3

11. 99 94 в 1,0:1,2

12. 102 87® 1,0:5,2

13. 91 83а 1,0:1,3

14. 92 92г 4,1:1,0

15. 93 81г 3,0:1,0

4-0-фукоаилирование 16. 94 93Д 8,3:1,0

Для завершения фукозилирования пстребоввлось а) 2 екв; б) 1,5 вкв; в) 2,6 вкв; г) 3,0 вкв; д) 3,6 вкв бенгобромфукоза. * Опыт проводился в данной лаборатории ранее.

Да гее, наличие бзнзоильной группы рлдом с гликозилируемым гидроксилом способствует а-фукозилировапию в большей степени, чем бензольной (см. Табл.6, ЯЛ ,2). Совпадение результатов фу-козилирования глюкозида 65 и глюкозаминида 91 (Табл.6, йЭ, 13) свидетельствует о том, что фтолимидный и бензоилокси за-меотители влияют на протекание а-фукозилирования одинаково.

Можно такге отметить, что .Ph наличие объемного моносахарид- V4^ 10g

ного заместителя вблизи глико- / \ jn

вилируемого гидроксила способе-

твует протеканию а-фукозилирова- сн NPhth

ния. На это указывают, например, результаты 2-0-фукозилирова-ния мэтил-гвлактопиранозидв 98 и дисахарида 10б(Табл.6,й 4,8).

Учитывая отмеченные выше структурные свойства гликовил-нкцяпторов, можно проводи'!"! успешное а-фукозилирование о помощью бензобромфукозы 35. Это было продемонстрировано нами на примерах гл^козилирования оптимально защищенных акцепторов 105 , 92 , 93 и 94 (Табл.6, Ш, 14-16), а-фукозилироввние которых приводит к образованию производных дисахаридных фрагментов распространенных природных олигооахвридов.

Представленные данные показывают, что банзобромфукоза 35 может успешно использоваться в практике олигосахвридлого гаш-теаа альтернативно о традиционными, но менее доступными 2-0-бенвилированными a-L-фукопирвнозил-донорами.

11 É

3. Анализ спектров С-ЯМР трисахаридов 1-25 .

На завершающем этапе данной работы были определены величины отклонений от аддитивности (АД) в спектрах 13С-ЯМР три-

* Спектральные исследования олигосахаридов лроводились в сотрудничестве с д.х.н. А.С.Шашковым

1Т

сахаридов 1-25. Отклонением от аддитивности называется разность между величинами экспериментального и рассчитанного (по аддитивной схеме) химических сдеигйв для соответствующих атомов углерода. Необходимо отметить, что расчет по аддитивной охама химических сдвигов сигналов в спектра разветвленного трисахарида проводится с учетом спектрвльных дчнных для соответствующих дисахаридов, являющихся фрагментами исследуемого трисахарида. Отклонения от аддитивности в спектрах олиго- и полисахаридов, главным образом, наблюдаются для сигналов атомов углерода моносахаридного остатка, находящегося в узле разветвления, и аномерных углеродов моносахаридных заместителей. Поэтому данные именно для етих углеродов необходимы при компьютерных расчетах спектров полисахаридов.

Величины АА были рассчитаны по известным формулам. Tait, в случае трисахаридов 1-10 для определения отклонений от аддитивности для углеродов метил-р-В-глюкопиранозидчого фрагмента, например для Ci, применялась формула (1), а для углеродов 01 ' и 01" (ан мерные углерода моносахаридах заместителей при 02 и 03) - формулы (2) и (3) соответственно.

AAÛ0i=00iTC - 00i(1_>2) - 0Ci(1_>3)- + 0Р'31сОЦ„ (1) АДП01'-001'то - еог(,_>2) (2)

ддас1"-оо1"то - coi '(]_>3) (3)

В формула (1) 00iTO, 0Cl(1_>2), 0С1(1_>3) и 00iolcOMa" химичесюте сдвига Oi в спектрах 13С-ШР исследуемого трисахарида, соответствующих ему (1->2)- и (1->3)-связанных дисахс-ридов и метил-р-В-глюкопирвнозидв. Отклонения от аддитивности в спектрах 2,3-ди-О-гликозшшровашшк метил-а-^-глско- и p-L-гвлвктопиранозидов, рассчитываются по формулам, аналопгашу формулам <1)-(3). Величины ДА, наблюдаемые в спектрах 13С-ШР

соединений 1-25, приведены в Табл. 6.

Анализ полученных данных позволяет выделить три основные группы (А—В) триоахаридов, отличающихся различным характером величин отклонений от вдцитивности, прэвде всего для 02 и 03 дизамещенного моносахарида (отклонения для других атомов обычно имеют меныпиб внвчония). К груше А относятся трисвха-рида 1, 4, 13, 16, 19, 23 и 26, в спектрах которых величины ДА как для 02, таг и для СЗ имеют большие отрицательные значения (по мсдулю 2 м.д. и более). В группу В входят трисаха-риды 6, 7, 10, 17, 20, 21, характеризующиеся небольшими (<1 м.д. по модулю) отрицательными или положительными величинами отклонений от аддитивности. В грушу В ьходят все остальные трисвхврзды, в спектрах которых значительная (по модулю больше 1 чем 1,6 м.д.) величина отклонения от аддитивности наблюдается только для 02 или 03.

Как было поквзано ранее, причиной возникновения отклонений от адцитлвности в спектрах разветвленных триоахаридов являются дисперсионные взаимодействия моносахрридных заместителей, сближенных благодаря их виципальному расположению. В ре-зультете в тих взаимодействий дисахаридныа фрагмента триоахаридов могут иметь иные конформации, чем соответствующие сво бодные дисахариды, спектральные характеристики которых ис пользуются в расчетах химических сдвигов по аддитивной схем (см.стр. 17). Поясним, что изменения конформаций, наблюдаемы при сравнении триоахаридов и соответствующих им дисахвридов вгзывают, в частости, изменения внутримолекулярных протон нротонных взаимодействия, впияпцих на величины химически сдвигов в спектрах 130-ЯМР.

Вероятность возникновения контактов ггоносахеридных ос

татков вблизи узла разветвления зависит от их структурных свойств и, в первую очередь, от их абсолнтных и аномерных конфигураций. Поэтому нвличие или отсутствие отклонений от аддитивности в спектрах некоторых из рассматриваемых трисаха-ридов может быть качественно объяснено о учетом информационных свойств соответствующих диоахаридных фрагментов.

В качестве основных параметров информационного анализа дисахаридов обычно используются углы вращения вокруг мен-звеньевой глихозидной связи О Г-О (угол <р) и вокруг связи 0-0(п) (угол ф), где 0(п) - атом углерода агликона, учеотвулце-го в образовании мекзваньевой сязи. Теоретический информаци-

онный анализ дисахаридов. предсказывает для преобладающего конформера гош-ориенгацинз агликона, по отношению к 01-05 связи моносахаридного заместителя. Для (1->2)~ и (1 —>3)-связанных гликозил-Б-глюко- и -галактозидов, содержащих сИ- или рь-замеотители преобладащий конформср имеет угол ф -60°, при котором в случае (1->2)-связанных дисахаридов реализуется сблиненность углеводного ввметителя и ОН-З, а в случае (1 ->3)-свяааннцх дисахаридов - сблинешшсть углеводного заместителя и 011-2. Таким образом, для трисахаридов, содержащих только сФ и/или (ЭЬ-звместители, следует ожидать больших величин ДЛ в спектрах 130-ЯМР, поскольку в вгих соединениях взаимодействия терминальных моносахаридных остатков наиболее вероятны. Это предположение хорошо согласуется с данншя! Таблицы 6, в которой соединения 1, 4, 1?, 16, 19, 23 и 25 (группа А, см. стр. 18) характеризуются наиболее заметными величи-

на Ф НЗ

нами ЛЛ. Различие конфэрлаций дисахаридных фрагментов в перечисленных соединениях и конформвций соответствующих им дисв-херидов было подтверждено при сравнении величины ЯЭО, наблюдаемых после првдоблучвния авомерных протонов моносахвридзых ввмеотителей в дисахаридах и трисахаридах.

В триоахврздах грутсш В, содержащих заместители с рц-и/или аЬ-конфигурациями, преобладающий конформе? дисахаридных фрагментов имеет :год ф ~+50°. При таком значении угла ф заместитель при 02 направлен в сторону ОМе группы, а заместитель при 03 - е сторону ОН-4. Таким образом, в втих соединениях взаимодействие терминальных остатков маловероятно и, поэтому можно ожидать, что спектры таких трисахвридов могут быть расзчитвны по аддитивным схемам. Это предполжение хорошо согласуется о данными Табл. 6, в которой соединения б, 7, 10, 17, 20 и 21 имеют незначительные величины отклонений от аддитивности (случай трисахарида 11 будет рассмотрен ниже). Сходство конфор1 аций дисахаридных фрагментов трисахвридов б, 7, 10, 17, 20 и 21 и соответствующих им дисахаридов подтверждают результаты вкспериментов го ЯЭО.

I? случае трисахарида 11, содержащего два а-Ь-рамнопира-нозильных заместителя, как и для г.З-ди-а-Ь-фукозил-глякозида 17, не ожидалось наличие отклонения от аддитивности в спектре 130-ЯМР. Однако, в спектре соединенна 11 выявлено значительное отклонение для сигнала 03 (1,7 м.д.), что, как показали данные вкспериментов по ЯЭО, овязого о различием конформаций дгя (1-3)-свпз8нного звена в трисахариде 11 и метал-3-0-ы-Ь-рамноггяранозил-р-Б-глюкоотранозида 73.

К третьей группе (В) относятся трисахарида, в которых один из заместителей находится в а,Б- или р.Ь-конфнгурации (ф

Таблица /56. Отклонения от аддитивно с тив спектрах 130-ЯЫР разветвленных олигосахаридов 1-26*.

Соеда-Звме стители

0-2 0-3 01 02 03 С4- 05 Сб 01' 01"

шз ШШ

а) г.З-ди-О-гликозилировакянэ метил-р-В-глвкотраиозиды

1 аВ-Мап аВ-Ыап -0,3 -2.7 -3,4 -0,1 -0,1 -0,4 -0,8 -1,3

2 рв-Са1 аБ-Мап 0,7 -1,4 -2,3 0,3 -0,4 -0,1 -0,6 -0,8

3 аЬ-1Ша аБ-Мвп 0,4 -0,2 -0,2 0,8 -0,1 0,4 0,4 0,2

4 рь-Гис аВ-Мап 0,6 -3,0 -4,4 1,0 0 -0,4 0 -1,4

5 аВ-Мап рВ-Са1 -0,1 -1,5 -1,2 0,2 -0,3 -0,1 -0,6 -0,6

6 рВ-Са1 рВ-Са1 0,7 -0,6 -0,2 0,4 -0,2 0,1 -0,3 -0,5

7 аЬ-Юш рВ-Са1 0,5 0,2 0 0,5 -0,5 0,3 0,2 -0,3

8 РЬ-Рис рБЧ}а1 1,6 -0,8 -1,3 0,5 -0,2 -0,2 0,6 0

9 аВ-Ыап сйт-Юш -0,1 -0,3 -0,4 0,1 -0,1 -0,1 0,3 0,5

10 рВ-Са1 а1-Рио 1,1 0,1 -0,3 0,6 -0,3 0 -0,3 0,1

11 атг-Япа аХ-Шт 0,2 0,4 1,7 0,6 -0,4 0,2 0,2 0,5

12 РЬ-Рис аЬ-ГШа 0,5 -0,2 -1,3 0,2 0 -0,1 0,6 0

13 аБ-Мап ръ-Рис 0,7 -2,8 -3,6 1,3 0,1 0 -1,2 0,2

14 рВ-Са1 рЪ-Рис 1,2 1,9 -0,8 1,2 -0,2 0,2 1,5 1,1

15 аЬ-^ РЬ-Рис 0,5 0,5 -2,9 1,2 -0,1 0 0,2 0,2

16 рЬ-Рис РЬ-Рис 0,8 -2,1 -4,5 0,8 0 0,3 -1,2 -1,7

17 аЬ-Рис а1г-Рис 0,3 -0,7 0,4 0,4 -0,4 0 -0,7 -0,2

1В аВ-Мап а1-Рис -0,2 0,5 -1 ,з 0,2 -0,3 0 0,3 -0,6

б) 2,3-ди-0-гликозшшрованны9 метил-а-В-глпкопиранозиды

19 сШ-Мап аБ-Мап -0,7-1,2-3,3 0,8 0,3 0,2 -0,2-0,8

20 рВ-Са1 рБ-Са1 0 -0,2-1,1 -0,2 О 0 -0,4-0,3

21 а1-Ющ аХ-Шш. -0,2 0,6 -0,3 0,2 0 0 0 0,2

22 01-1410 рЬ-Б-ис 0,7 0 -0,7 1,2 0,3 0,2 0,2 1,0

23 рЬ-Рис рЬ-Рис 1,1 -3,6 -2,7 0,6 0,2 0,2 -0,9-0.8

в) 2,3-да-О-глшсозшпфаватшэ мэтил-р-В-галактопиранозида

>4 оЬ-Рио рЬ-Рис 0,3-0,4-1,3-0,5-0,2 0,1 -0,1-0,5 15 рЬ-Рис рЬ-?ио 1,9-1,1-3,8 0,8-0,2 0,2 -1,8-1,0

Номера атомов углерода без штрихов относятся к дазамещеняому лоносахаридному остатку, 01' и 01я- аномерныэ атоии углерода юносахаридних заместителей при 02 и 03 соответственно.

а второй - в р,п- или а.Ь-конфигуращш (ф ~+60°). В втом случав баз детальных информационных расчетов трудно заранее предсказать существование взаимодействий мевду заместителями: возможность контактов мевду гликозидньши остатками может завипеть не только от абсолютной и вномерной конфигурации гликозшшрующих остатков, но и от конфигурации их С2-С4.

11а основании данных Таблицы 6 мокнт сделать вывод о том, что в ряду 2,3-дл8кваторйалыю разветвленных трисахаридов наблюдаются аналогичные тенденции для величин АД в зависимости от стереохимЕчеоких параметров моносахаридных заместителей. Однако, анализ отклонений от аддитивности в спектрах стерэохимически подобных структур свидетельствует о том, что обращение конфигурации атомов 02 - 04 в боковых заместителях и атомов 01 и 04 бисгликозшшроввнпого центрального моносаха-ридного остатко иногда может вызывать в спектрах 13С-ЯМР изменение химических сдвигов сигналов углэродов других моносахаридных звеньев трисахарида. Поэтому перенесение известных величин АЛ на случаи других стэреохимически подобных соединений могут быть не всегда точными. Это необходимо учитывать при анзлизе результатов компьютерного расчета спектров разветвленных полиоахвридов, в частности, при выбора величины допустимого различил мевду экспериментальными и рассчитанными спектрами.

В заключение необходимо отметить, что найденные в настоящей работе величины отклонений о; аддитивности для трисахаридов 1-25 служат основой при составлении базы данных необходимых для компьютерного отруктурного анализа разнообразных полисахаридов, содержащих 2,3-диэкваториальное разветвление и используются в настоящее время в исследованиях, проводимых в

данной лаборатории.

III.Выводы

1. Синтезироввна большая группа трисахаридов о 2,3-дяэк-ваториальным разветвлением, в том числа полная серия 2,3-ди-

О-гликозилироваяных производных метил-р-Б-глвкопиранозида, содержащих мокосахвридныв заместители с aD-, ßD-, air- и ßL-конфигурациями и различающиеся между собой комбинацией абсолютных и аномерных конфигураций заместителей, а также 2,3-ди-0-гликозилированные производные метил-а-Ц-глюкопиранозида и метил-р-Б-галвктопиранозида. Синтезированы все дисахаридн, соответствующие фрагментам исследованных трисахаридов.

2. Для всех синтезированных олигосахаридов получены и полностью интерпретировании спектры 1Н- и 13С-ЯШ>. Определены величины отклонений от аддитивности в спектрах 13С-ЯМР триса-харидои, которые служат основой для создания базы данных, необходимой для компьютерного структурного анализа полисахаридов с 2,3-диакваториальным разветвлением.

3. Выявлены степеохимические и структурные особенности гликозил-акцепторов, влияющих на эффективность а-фукозилиро-вания с помощью бензобромфукоаы в условиях реакции Гельфериха.

Основное содержание диссертации изложено а следующие

ПУйЛИКВЦИЯХ.

1. Пифантьев Н.Э., Амочаева В.Ю., Шашков A.C. Гликози-лирование 1,2,3,4,б-пента-О-ацетил-р-О-галактопиранозой и 1,3,4,С-тетра-0-ацетил-2-дезокси-2-фгалигтдо-р-Б-глюкопирано-зой. Реакции аномеризации и трансгликозилирования - возможные побочные процессы при гликозилирорании глинозилацетатами. Sucорган. хихия Т. 18(1992). -M. -C.ZS2-569.

2. Нифантьев Н.Э., Амочаева B.D., Шашков A.C., Кочетков

Н.К. Слитаз 2,3-дп-0-гликозилированных производных метил-p-D-глпксщранозпда. Биоорган, хижия Т.18(1992). -М5. -С.699-717.

3. Амочаева В.Ю., Нифантъев Н.Э., Шашков А.О., Кочетков Н.К. Синтез 2-, 3,- и 2,3-ди-О-гликозилироввнных производаых метил-а-Б-глюкопиранозида. Биоорган, химия Т.18(1992). -Ив, -С.1249-1254.

4. Lipkind G.M., Nliant'ev N.E., <*haahkov A.S., Amochae-ra V.Y., Kochetko\ N.K. Synthesis, N.lf.R. and conformational studies of Z,3-dl-O-glycosyl substituted methyl p-B-glucopy-ranosidea. 6th European вутрсв1ит on carbohydrate chemistry. Edinburgh, 1991, A.22.

Б. Sheshkov A.S., Nitant'ev H.E., Amochaeva V.Y., Koc-hetkov N.K. Conformational origin oi diviation from additivi-ty in 130-HMR spectra of 2,3-di-O-glycoaylated methyl p-D-glucopyranosides. Symposium on conformational atudiea of oligosaccharides, polysaccharide and glycoconjueatea. Lb Orolalo, 1992, P.IV-17.

6. Nifant'ev N.E., Amochaeva V.Y., Kochetkov N.K. a-Pucoaylation by 2,3,4-tri-O-benzoyl-a-L-fucopyranosyl bromide rader Helferich condition. XVIth International carbohydrate synposlum, Parle, 1992, P.47

7. Amochaeva V.Y. Synthesis, N.M.R. and conformational studies of 2,3-di-O-glyrosyl substituted methyl p-D-glucopy-ronoaides. 8th Conference of young всlent let в on organic and bloorganio chemistry, Riga, 1991,P.44.

c?c