Часть 2 (1160051), страница 8
Текст из файла (страница 8)
является невосстанавливающим дисахаридом. Отсюда следует, чтомежмономерная связь в сахарозе образована за счет гликозидных гидроксиловглюкозы и фруктозы. Исчерпывающее метилирование приводит к октаметиловому эфиру, который при мягком кислотном гидролизе превращается втетраметиловые эфиры D-глюкозы и D-фруктозы.
Это еще раз подтверждаеттот факт, что в в сахарозе оба моносахарида участвуют в образованиимежмономерной связи своими гликозидными гидроксилами, ибо в противномслучае был бы получен хотя бы один триметиловый эфир, поскольку при этом востатке одного из моносахаридов освобождался бы не один гидроксил, а два:один в результате отщепления моносахаридного остатка, связанного с нимкислотолабильной гликозидной связью, и другой - в результате гидролизаполученногоприисчерпывающемметилированииметилгликозидаиотщеплении метилового спирта.Установление строения остатков глюкозы и фруктозы в составе сахарозыпроводится отдельно для каждого из моносахаридов.Размер окисного кольца в остатке глюкозы находят, окисляя растворомперманганата калия ее тетраметиловый эфир (получение см.
выше). Врезультате получают оптически недеятельную триметоксиглутаровую кислоту,что доказывает, что глюкозным фрагментом в сахарозе является Dглюкопираноза. Конфигурация при гликозидном центре в том же остаткеопределялась из данных ПМР спектра сахарозы: значение КССВ J(H1-H2) дляостатка глюкозы оказалось равным 3.8 Гц, что указывает на аксиальноэкваториальное расположение этих протонов и соответствует α-формеглюкопиранозы.65Поскольку известно (см.
выше), что межмономерная связь в сахарозегликозидгликозидная,дляполногоустановленияструктурысахарозынеобходимо установить размер окисного цикла в остатке фруктозы иконфигурацию гликозидного центра в нем.Размер окисного кольца легко определяется по результатам окислениятетраметилового эфира D-фруктозы, полученного, как указывалось выше, пригидролизе октаметилового эфира сахарозы. В последнем окисное кольцо востатке фруктозы может быть как пиранозным, так и фуранозным.OMeOMeOOMeCH2OMeOOMeCH2OMeORCH2OMeORилиOMe,где R - остаток тетраметилового эфира α-D-глюкозыНетрудно видеть, что в зависимости от размеров окисного кольцатетраметиловый эфир фруктозы, полученный при гидролизе октаметиловогоэфира сахарозы, должен иметь одну из следующих структур.Если окисное кольцо пиранозноеЕсли окисное кольцо фуранозноеCH2OMeCH2OMeC OC OMeOHMeOHHOMeHOMeHOMeHOHCH2OHCH2OMeIIIОкисление щелочным раствором перманганата эфиров I и II приводит коптически активным кислотам - триметоксиглутаровой и диметоксиянтарнойсоответственно.66COOHMeO[O]IHHOMeHOMeCOOHCOOH[O]IIMeOHHOMeCOOHЭкспериментпоказал,чтопрактическиединственнымпродуктомокисления исследуемого тетраметилового эфира фруктозы является оптическидеятельная диметоксиянтарная кислота и, следовательно, остаток D-фруктозывходит в сахарозу в фуранозной форме.Итак, в структуре сахарозы осталась невыясненной только конфигурациягликозидного центра в остатке фруктозыCH2OHOHOHOOHOCH2OHOOHCH2OHOHЭта задача решается с помощью спектроскопии ЯМР.
В молекулефруктофуранозы большое влияние на положение химических сдвигов вспектрах ЯМР13С ядер С2 и С3 оказывает взаимная ориентация связанных сними гидроксильных групп. При их транс-ориентации (т.е. в α-аномере) сигналгликозидного атома углерода С2 оказывается примерно на 3 м.д. в более слабомполе,чемдляβ-аномерасцисоиднойориентацией.Аналогичнаязакономерность наблюдается и для атома С3. В этом случае соответствующий67сигнал смещается в область слабого поля примерно на 6 м.д. Такие особенностиспектров ЯМР 13С характерны и для других гликозидов фруктофуранозы.α-конфигурацияβ-конфигурацияC6H2OHOC5OHC4C3C6H2OHC1H2OHC2C5ORC3ORC2C1H2OHOHСигналы С2 и С3 в спектре ЯМР 13Снаходятся в более слабом полеособенностиOHC4OHЭтиOСигналы С2 и С3 в спектре ЯМР 13Снаходятся в более сильном полепозволяютвыбратьмеждудвумявозможнымиконфигурациями гликозидного центра в остатке фруктозы. В спектре ЯМР 13Ссахарозы положение сигналов фуранозидного гликозидного атома С2 и атома С3может отвечать только β-аномеру.
Таким образом, сахароза является α-Dглюкопиранозил-β-D-фруктофуранозидом и имеет следующую структуру:CH2OHOHOHOOHOCH2OHOOHCH2OHOHВ соответствии с принятыми правилами формула сахарозы должнаизображаться линейно (см. выше).Следует отметить, что конфигурации в остатках D-глюкопиранозы иD-фруктофуранозы были установлены задолго до появления метода ЯМР путемизмерения удельного вращения, а также изучением ферментативного гидролиза68сахарозы: она расщепляется как α-глюкозидазой, так и β-фруктофуранозидазой(инвертазой).6.4. Cинтез дисахаридовКак уже отмечалось, дисахариды являются удобными моделями дляисследования строения и свойств важнейших биополимеров - полисахаридов.Некоторые из дисахаридов - сахароза, лактоза, трегалоза - встречаются всвободном состоянии в природе и имеют самостоятельное значение.Помимо этих, существует целый ряд других причин, побуждающихразрабатывать методы синтеза дисахаридов.
Для решения этой сложнойпроблемы существует лишь очень небольшое число общих подходов. Чтобысинтезировать дисахарид, требуется провести гликозилирование (конденсациюза счет гликозидного гидроксила) соответствующего моносахарида с другимрегиоспецифично (по определенному гидроксилу), причем таким образом,чтобы обеспечить для обоих остатков заданный размер окисного кольца иконфигурацию аномерного центра.В связи с этим возникает необходимость решить две задачи - получитьмоносахарид, в молекуле которого защищены все гидроксильные группы,кроме одной, подлежащей гликозилированию, и синтезировать достаточноактивный гликозилирующий агент с закрепленным размером окисного кольца,обладающий стереоселективностью действия.Кенигс и Кнорр показали, что в качестве последнего могут бытьиспользованы ацетилгликозилгалогениды альдоз.
В них фиксирован размерокисного кольца, галоген, связанный с гликозидным центром, достаточноподвижен (см. выше), а применение ацетильной защиты обеспечивает не тольколегкость ее удаления в условиях устойчивости дисахарида, но и контрольстереохимии замещения вследствие соучастия ацетильной группы. РеакцияКенигса-Кнорра проводится в нейтральной или слабоосновной среде. Еемеханизм окончательно не выяснен до сих пор. В связи с тем, что продуктами69реакции чаще бывают 1,2-транс-аномеры, предполагают, что она протекаетчерез стадию образования циклического катиона ацилоксонияOAcOOOOAcCH2OAcCH2OAcCH2OAcOAcOAc--BrBrOAcAg2O (Ag2CO3)OOOAcOAcOOCH3CH3CH2OAcROH-H +O OROAcOAcOAcВыделяющийся в процессе реакции бромистый водород, который можетрасщеплять гликозидные связи и таким образом осложнять протекание реакции,связывают оксидом или карбонатом серебра.
Последние, кроме этого, катализируют реакцию, существенно ускоряя отщепление бромид-аниона от исходного ацетобромпроизводного.Одна из причин, ограничивающая область применения реакции КенигсаКнорра, состоит в том, что она протекает гладко лишь для ацилгликозилгалогенидов альдопираноз. Введение в реакцию производных 2-дезоксиальдоз,кетоз и фураноз обычно приводит к осложнениям.Как уже отмечалось, важное значение для успешного синтеза дисахаридовимеет доступность моносахаридов, содержащих только одну свободнуюгидроксильную группу - ту, которая должна быть подвергнута гликозилированию.
В общем случае получение подобных соединений осуществляетсядостаточно просто только тогда, когда требуется получить производное сосвободной первичноспиртовой группировкой. При этом обычно используетсясхема,применяемаяидляселективнойеемодификации,получениетритильного производного, ацетилирование и удаление тритильной группы.Получаемые при этом ацетильные производные подвергают впоследствии70гликозилированию. Примером может служить синтез ацетилированной β-Dгалактопиранозил[1→6]-D-маннопиранозыCH2OHOHOOHCH2OAcOAcOOAc1) Ac2O, Py2) HBr, MeOHOHOHAOHOOHOAcCH2OTrCH2OHOH1) TrCl, Py2) Ac2O, PyCH2OH+OOAc OAcH , H2OAAg2OOOAc OAcOAcOAcOHBrOAcOAcCH2OAcOAcO OOAcCH2OOAc OAcOAcOAcOAcБНезамещенный дисахарид получают, деацетилируя полученный октаацетатдействием метилата натрия в избытке метанола - в условиях, при которыхацетальные связи устойчивы.CH2OHБMeONaMeOHCH2O OOHOHOOH OHOHOHOHВ молекулах моносахаридов содержится, как правило, несколько вторичныхгидроксилов, которые к тому же менее реакционноспособны, чем первичные.
Всвязи с этим синтез подлежащих гликозилированию соединений со свободнойвторичной гидроксильной группой чаще всего является достаточно сложнойзадачей, для решения которой нет общих подходов. При этом следует иметь ввиду, что даже если соответствующее производное получено, гликозилироватьего нужным образом далеко не просто, поскольку в процессе гликозилированияможет происходить миграция защитных групп.71Таким образом, конденсация по Кенигсу-Кнорру гладко протекает толькоприучастиивреакциипервичноспиртовойгруппы гликозилируемогомоносахарида. Для гликозилирования вторичноспиртовых групп в каждомотдельном случае разрабатываются свои приемы.Возможностипримененияреакциигликозилированиядлясинтезадисахаридов существенно расширяются при использовании т.н.
ортоэфирногометода, предложенного Н.К. Кочетковым, А.Я. Хорлиным и А.Ф. Бочковым.Еслиацилгликозилгалогенидыобрабатыватьспиртомвприсутствиипространственно затрудненных оснований, например, 2,6-диметилпиридина(лутидина) или 2,4,6-триметилпиридина (коллидина), которые не реагируют какнуклеофилы, то образуются не гликозиды, а соответствующие ортоэфиры.Реакция идет по карбонильному атому углерода бывшей 2-ацетильной группы,например:OAcOOOOAcCH2OAcCH2OAcCH2OAcBrOAcMeOHлутидинOAcOAcOAcMeOHOOAcOOOOMeMeMeПриготовленные таким путем ортоэфиры в присутствии бромной ртутимогут гликозилировать соответствующим образом защищенные моносахариды.Важно отметить, что при этом удается получить не только альдопиранозиды,как в случае гликозилирования по Кенигсу-Кнорру, но и фуранозиды.Примером может служить синтез α-D-арабинофуранозидо[1→6]-D-глюкозы:OOAcBrOOAcMeOHлутидинOCH2OAc OCH2OAc OAcA72OMeMeCH2OHOOAcOOAcOAcOAc AHgBr2OCH2OAc OAcметодомOAcOOHCH2OH OHOAcбылCH2OOOHMeONaOAc MeOHOAcOAcОртоэфирнымCH2OполученOHOHOHгликозилирующийагент,использованный при получении вакцины от менингита.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
