Post on 15-Feb-2022
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
1
Forord
Rapporten bygger på laboratoriearbejde udført i forbindelse med mit speciale i perioden
september 2008 til medio august 2009. Arbejdet er udført ved Aarhus Universitet, Bioorganisk
gruppe på Kemisk Institut under vejledning af adjunkt Henrik Helligsø Jensen. Rapporten er
skrevet på dansk og der er anvendt danske fagudtryk i det omfang det er fundet muligt og
dækkende. Den eksperimentielle del er skrevet på engelsk, med henblik på fremtidig publicering
Jeg vil først og fremmest takke min vejleder adjunkt Henrik Helligsø Jensen for at give mig
muligheden for at udføre arbejdet bag denne rapport og chancen for at udforske verdenen af
kulhydratkemi som specialestuderende i hans gruppe. Derudover vil jeg takke tidligere og
nuværende medlemmer af gruppe 103 som har været med til at skabe en god stemning både i
og udenfor laboratoriet.
Jeg vil slutte med at takke Tina S. Rasmussen for korrekturlæsning af rapporten og min kæreste
Mira S. Christiansen for hendes uvurderlige støtte under udfærdigelsen af projektet.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
2
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
3
Forkortelsesliste
Ac acetyl
Asn asparagin
Aq aqueous
Bn benzyl
BSP 1-benzensulfonylpiperidin
Bz benzoyl
CSA camphersulfonsyre
d dublet
DBU diaza(1,3)bicyclo[5.4.0]undecane
dd dobbelt dublet
DMAP dimethylaminopyridin
DMF N,N-dimethylformamid
DMSO dimethylsulfoxid
DMTST dimethyl(methylthio)-
sulfoniumtriflat
DNA deoxyribonukleinsyre
dsp dobbelt septet
dt dobbelt triplet
ER endoplasmatisk reticulum
Et ethyl
Eq ækvivalent
ES+ elektrospray, positiv ladning
FMoc fluorenylmethyloxycarbonyl
GalNAc N-acetylgalactosamin
Glc glucose
GlcNAc N-acetylglucosamin
GPI glycosylphosphatidylinositol
IDCP iodoniumdicollidinperklorat
kat katalytisk
LA lewis syre
LG udtrædende gruppe
Man mannose
Me methyl
MS masse spektrometri
MW microwave irridiation
NBS N-bromosuccinimid
NIS N-iodosuccinimid
NMR nuclearmagneticresonans
NPOE n-pentenylorthoester
Pent pentenyl
Ph phenyl
PPTS pyridiniumparatoluensulfonat PTSA paratoluensulfonsyre
Rt rumtemperatur
Ser serin
TBAB tetrabutylammoniumbromid
TBAF tetrabutylammoniumfluorid
TBDMS tertbutyldimetylsilyl
TBDPS tertbutyldiisopropylsilyl
TCP tetraklorophtalimido
Temp temperatur
TES triethylsilyl
Tf triflat
TFA trifluoreddikkesyre
THF tetrahydrofuran
Thr threonin
TIPS triisopropylsilyl
TLC tyndtlagskromotografi
TMS trimethylsilyl
Tr trityl
Troc 2,2,2-trikloroethyloxycarbonyl
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
4
Resumé
N-acetylglucosamin er den mest essentielle kulhydratbyggesten i pattedyr og i dag findes der
meget få metoder til hvordan man selektivt kan danne β-glycosider direkte med N-
acetylglucosamin. Ideen bag projektet er at udvikle glycosyldonorer af N-acetylglucosamin til
direkte glycosylering og dannelse af β-glycosider.
Rapporten indledes med en introduktion til kulhydratkemi, med fokus på glycosyleringer og 2-
amino-2-deoxy-glycosider.
Projektets udgangspunkt er at benytte pentenylglycosider af N-acetylglucosamin som
glycosyldonorer både som ”armed” og ”disarmed”. Fremstilling af pentenylglycosiderne udfra let
tilgængelige udgangsstoffer er beskrevet i denne rapport. En grundig undersøgelse af
pentenylglycosidernes evne til at danne β-glycosider er udført ved at koble dem med forskellige
acceptorer. Syntesen af nogle af disse acceptorer er også beskrevet.
På baggrund af resultaterne opnået med pentenylglycosider blev der indledt forsøg på at danne
et trisaccharid og der blev opnået lovende resultater som kan optimeres.
En acetyldonor blev også syntetiseret til direkte dannelse af β-glycosider med N-
acetylglucosamin og dette bygger på tidligere publiceret resultater fra denne gruppe. Flere
forskellige syntesemetoder til dannelsen af acetyldonoren er gennemgået.
Indledende resultater af glycosyleringsreaktioner med en methoxyacetyldonor til at danne β-
glycosider direkte med GlcNAc er omtalt i rapporten.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
5
Summary
N-acetyl glucosamine is the most essential carbohydrate building block in mammals and today
there exists very few methods to selectively form β-glycosides directly with N-acetyl
glucosamine. The idea with the project is to develop glycosyl donors of N-acetyl glucosamine for
direct glycosylation and formation of β-glycosides.
The thesis begins with an introduction to carbohydratechemistry, especially concerning
glycosylations and 2-amino-2-deoxy-glycosides.
The starting point of the project is pentenyl glycosides of N-acetyl glucosamine as glycosyl
donors both as “armed” and “disarmed”. The synthesis of pentenyl glycosides from cheap
available starting materials is described in this thesis. A deep research of the pentenylglycosides
abilty to form β-glycosides was carried out by coupling them with different types of acceptors.
The syntheses of some of those acceptors are also described.
Based on the results achieved with the pentenyl glycoside donors, a synthesis of a trisaccharid
was attempted and promising results was achieved. However these results need to be
optimized.
An acetyl donor was also synthesized in order to make direct formation of β-glycosides with N-
acetyl glucosamine and this is based on earlier publicized results from this research group.
Different synthetic methods for the formation of the acetyl donor are reviewed.
A preliminary result of glycosylationreaction with a methoxyacetyl donor to direct formation of β-
glycosides with GlcNAc is described in the thesis.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
6
Indholdsfortegnelse
Forord _________________________________________________________________________ 1
Forkortelsesliste _________________________________________________________________ 3
Resumé ________________________________________________________________________ 4
Summary _______________________________________________________________________ 5
Indholdsfortegnelse ______________________________________________________________ 6
1. Introduktion ___________________________________________________________________ 8
1.1 Kulhydrater ________________________________________________________________ 8 1.1.1 Anomereffekten _________________________________________________________________ 10
1.1.1.1 Endo-anomereffekten _______________________________________________________ 10
1.1.1.2 Exo-anomereffekt ____________________________________________________________ 11
1.1.1.3 Revers anomereffekt __________________________________________________________ 12
1.2 Glycosyleringsreaktionen ___________________________________________________ 13 1.2.1 Substituenteffekter _______________________________________________________________ 14
1.2.2 Glycosyldonorer _________________________________________________________________ 15
1.2.2.1 Glycosylhalider ______________________________________________________________ 15
1.2.2.2 Trikloracetimidater ____________________________________________________________ 16
1.2.2.3 Thioglycosider _______________________________________________________________ 17
1.2.2.4 Pentenylglycosider ___________________________________________________________ 18
1.2.3 Glycosylacceptorer i form af kulhydater ______________________________________________ 20
1.2.4 Stereoselektiv kontrol på det anomere center __________________________________________ 20
1.2.4.1 In situ anomerisering __________________________________________________________ 20
1.2.4.2 Solvent deltagelse ___________________________________________________________ 21
1.2.4.3 Anchimerisk assistance ________________________________________________________ 22
1.3 Beskyttelsesgrupper for hydroxylgrupper ______________________________________ 23
1.4 2-amino-2-deoxy-glycosider __________________________________________________ 24 1.4.1 Beskyttelsesgrupper på kvælstof ____________________________________________________ 26
1.4.2 Tidligere glycosylering med 2-amino-2-deoxyglycosider __________________________________ 28
2. Projektidé ____________________________________________________________________ 32
3. Resultater og disskusion _______________________________________________________ 33
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
7
3.1 Pentenylglycosiddonorer ____________________________________________________ 33 3.1.1 Acetyleret pentenylglycosiddonor ____________________________________________________ 33
3.1.2 Benzyleret pentenylglycosiddonor ___________________________________________________ 35
3.3 Syntese af kulhydratbaserede acceptorer til glycosyleringer _______________________ 36
3.4 Glycosyleringer med pentenyldonorer _________________________________________ 39 3.4.1 Glycosylering med 1-octanol som acceptor ____________________________________________ 39
3.4.2 Glycosylering med mentholacceptor _________________________________________________ 42
3.4.3 Glycosyleringer med kulhydratbaserede acceptorer _____________________________________ 43
3.4.4 Opsummering pentenyldonorer _____________________________________________________ 45
3.4.4.1 Sammeligning af glycosyleringsresultater __________________________________________ 45
3.5 Syntese af trisaccharid ______________________________________________________ 47
3.6 Acetyldonor _______________________________________________________________ 50 3.5.1 Benzylmetoden _________________________________________________________________ 51
3.5.2 Iminmetoden ___________________________________________________________________ 53
3.5.3 Kloridmetoden __________________________________________________________________ 54
3.5.4 Furanosylmetoden _______________________________________________________________ 55
3.5.5 Alternativer til dannelsen af acetyldonoren ____________________________________________ 55
3.7 Glycosyleringer med acetyldonor _____________________________________________ 57 3.7.1 Opsummering acetyldonoren _____________________________________________________ 58
3.8 Methoxyacetyldonor ________________________________________________________ 58
4. Konklusion ___________________________________________________________________ 60
5. Eksperimentiel sektion _________________________________________________________ 61
5.1 General methods ___________________________________________________________ 61
5.2 General procedure for glycosylationreactions with pentenyl donors, acetyl donor, methoxyacetyl donor and various acceptors. _______________________________________ 70
Appendiks 1 NMR-Spektre ________________________________________________________ 88
Appendiks 2 ___________________________________________________________________ 110
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
8
1. Introduktion
1.1 Kulhydrater
Kulhydrater er sammen med peptider, nukleinsyrer og fedtstoffer, en af de fire store klasser af
biomolekyler og blandt disse er kulhydrater den langt største. Hvert år konverterer fotosyntese
mere end 100 milliarder ton af CO2 og H2O til cellulose og andre planteprodukter (6 CO2 + 6 H2O
→ C6(H2O)6 + 6 O2). Termen kulhydrat er udledt af det franske ”hydrate de carbon” og det tyske
”kohlenhydraten” i det 19. århundrede og dækker over en klasse af molekyler som passer ind i
den generelle formel Cn(H2O)n. Definitionen er siden blevet mere bred så derivater med f.eks.
andre heteroatomer også passer ind under termen kulhydrater. Kulhydrater findes både som
enkelt molekyle (monosaccharid) og længere kæder i form af både oligosaccharider og
polysaccharider. En kæde bestående af ti monosaccharider er et oligosaccharid og mere end ti
monosaccharider er et polysaccharid. Det mest kendte dissaccharid er bordsukker (sucrose)
som består af D-glucose og D-fructose (Figur 1).
Figur 1 Struktur af sucrose
Det oftest forekomne kulhydrat i naturen er D-glucose, f.eks. er glucose byggesten for cellulose
og stivelse. I opløsning findes en blanding af isomerer af glucose (Figur 2). Den lineære isomer,
her vist i en Fischer-projektion, er i ligevægt med to cykliske hemiacetaler. De to cykliske
hemiacetaler, som kan dannes udfra den lineære form, er en 5-leddet eller 6-leddet ring,
henholdsvis en fucose- og pyranose-ring. Pyranoseisomeren er den mest stabile og derfor
findes det meste glucose på denne form. Når hemiacetalen ringslutter dannes et nyt stereogent
center på C-1 positionen. Dette giver ophav til de to diastereoisomere α og β, alt afhængig af om
5-OH sidder henholdsvis cis og trans i forhold til den nye hydroxylgruppe der dannes på C1.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
9
Figur 2 Isomerer af glucose
Kulhydrater har mange forskellige funktioner bl.a. fungerer de som energilager i form af
glycogen, som er en forgrenet polymer af glucoseenheder, der kan nedbrydes til glucose og
derved bruges som energi. Andre eksempler på, at kulhydrater har mange funktioner, er
ribonukleinsyre (RNA), deoxyribonukleinsyre (DNA), som bærer gentisk information, og cellulose
som er hovedbestanddelen i planters cellevægge og den mest forekomne biopolymer i naturen
(Figur 3).
Figur 3 Biologiske strukturer som indeholder kulhydrater
Polysaccharider er en bred gruppe af biopolymerer, både når det handler om strukturer og
funktionaliteter. I modsætning til peptider og nukleinsyrer, hvor information er bestemt af
rækkefølgen i en lineær rækkefølge, kan kulhydrater sidde i et forgrenet system. Dette giver et
stort potentiale for informationskapacitet som er væsentlig større end ved aminosyrer og
basepar. Et kulhydratmolekyle kan kobles sammen med et andet kulhydratmolekyle på fire
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
10
forskellige positioner og ydermere er der α/β stereokemi for glycosidbindingen mellem
kulhydratmolekylerne. Dette betyder, at et oligosaccharid med tre kulhydrater kan have 720
isomerer og til sammenligning kan et peptid bestående af tre aminosyrerester, kobles sammen
på maximalt 6 forskellige kombinationer.1 Kulhydrater kan være bundet til andre biomolekyler
såsom peptider (glycopeptider/glycoproteiner) og lipider (glycolipider) der optræder på ydersiden
af plasmamembraner.2 Endvidere findes der en kombination hvor kulhydrat, protein og lipid er
koblet sammen i et stort biomolekyle i form af et glycosylphosphatidylinositolanker. Disse
glycopeptider og glycolipider fungerer oftest som signalstoffer når cellen skal interagere med
omgivelserne. Nogle eksempler på dette er; når en levercelle fjerner specifikke proteiner fra
blodet, når spermatozoen genkender et frigivet æg og når en virus trænger ind i sin værtscelle.3
At kunne styre denne kommunikationsproces har vist sig at have et medicinsk potentiale bl.a. i
anti-bakteriel4 og anti-cancer behandling.5
1.1.1 Anomereffekten
Anomereffekten beskriver hvorfor elektronegative substituenter hellere vil placere sig i en axial
end i en ækvatoriel position på det anomere center (C-1). Denne effekt strider mod den
generelle konformationsanalyse af et cyclisk system hvor den ækvatorielle position er den
favorable position for en stor substituent.
Anomereffekten kan deles op i to: den endo-anomeriske og exo-anomeriske effekt, og disse vil
blive beskrevet i de følgende afsnit
1.1.1.1 Endo-anomereffekten
Den første beskrivelse af elektronegative substituenters tendens til at sætte sig i den axielle
position på det anomere center (C-1) blev leveret af J. T. Edward i 19556 og få år efter lancerede
R. Lemieux og P. Chü navnet ”anomereffekten”.7
Glycosyleringer udført af nobelprismodtageren Emil Fischer, giver et godt eksempel på
anomereffekten. Fischer observerede, at α-glycosidet var hovedproduktet i en
glycosyleringsreaktion med glucose og methanol (Skema 1).8 Fischer havde forventede, at β-
glycosidet ville være det termodynamiske produkt, simpelthen fordi det er den mindst sterisk
1 Schmidt, R. R. Angew. Chem. Int. Ed., 1986, 25, 212-235 2 Dwek, R. A. Chem. Rev., 1996, 96, 683-720 3 Berg, J. M.; Tymoczko, J. L.; Stryer, L. Biochemistry, W. H. Freeman, 5th edition, 2001, 307-314 4 Ada, G.; Isaacs, D. Clin. Microbiol. Infect., 2003, 9, 79-85 5 Danishefsky, S. J.; Allen, J. R. Angew. Chem. Int. Ed., 2000, 39, 836-863 6 Edward, J. T. Chem. Ind. (London), 1955, 1102-1104 7 Chü, P.; Lemieux, R. Chemical Abstract, Am. Chem. Soc., 1958, Meeting 133, 31N 8 Fischer, E. Ber., 1895, 27, 1145-1167
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
11
hindrede position. Udfaldet af glycosyleringsreaktionen indikerede dog, at noget som
favoriserede α-glycosidet (Skema 1).
Skema 1 Fischer glycosylering
Der er flere forskellige forklaringer, som er med til at understøtte endo-anomereeffekten.9 En af
disse forklaringer er dipol-dipol repulsion; repulsionen mellem det endocykliske oxygen og X,
hvor X er en elektronegativ substituent, er større i β-positionen og derfor er denne position
ufavorabel (Figur 4).
Figur 4 Dipol-dipol repulsion i henholdsvis α- og β-positionen
En anden og mere accepteret forklaring er baseret på elektrondelokalisering. Den axielle
anomer er stabiliseret af et uparret elektronpar på det endocykliske oxygenatom.
Elektrondonation fra det uparrede elektronpar ind i σ* orbitalen vil virke stabiliserende. Denne
donation er mulig hvis substituenten sidder axialt (Figur 5). Derimod er det ikke muligt at opnå
den stabiliserende elektrondonation, når substituenten sidder ækvatorielt.
Figur 5 Delokalisering af det uparrede elektronpar ind i den tomme σ* orbital
Denne interaktion mellem orbitalerne gør, at man udfra krystaltrukturer kan observere at
bindingen mellem det endocykliske oxygen og det anomere kulstof bliver kortere og binding
opnår dobbeltbindingskarakter. Desuden kan man også observere at bindingen mellem det
anomere center og X bliver længere.
1.1.1.2 Exo-anomereffekt 9
9 (a) Juaristi, E.; Cuevas, G. Tetrahedron, 1992, 48, 5019-5087, (b) Boons, G.-J.; Hale, K. J. Organic Synthesis with Carbohydrates, Sheffield Academy Press, 1st edition, 2000, s 10-14
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
12
Den exo-anomere effekt har indflydelse på orienteringen af aglyconen og er relateret til
anomereffekten. Exo-anomereffekten beskriver hvordan elektrontætheden fra det exocykliske
oxygenatom kan doneres ind i den antibindende orbital i C-O bindingen mellem det endocykliske
oxygenatom og det anomere carbonatom. Ved begge diastereoisomerer, er der to orienteringer
som tillader et overlap fra et uparret elektronpar på det exocykliske oxygenatom til den
antibindende orbital i C-O bindingen, mellem det endocykliske oxygenatom og det anomere
carbonatom. Disse fire mulige orienteringer af aglyconen er vist i Figur 6.
Figur 6 Fire forskellige konformationer stabiliseret af exo-anomereffekten
Forskellen i de fire ovenstående konformerer, kan beskrives udfra steriske interaktioner. I Figur
6A peger aglyconen (R) ind mod ringen og på grund af steriske interaktioner er det ufavorabelt.
Konformationen i Figur 6B er derimod favorabel idet der ikke opstår repulsiv sterisk interaktion,
når R-gruppen peger væk fra ringen. Figur 6C viser at orbitaloverlappet er muligt, men
ufavorabel på grund af steriske interaktioner. Den anden ækvatorielle konformer (Figur 6D) gør
overlappet muligt når aglyconen peger væk fra ringen og er derfor favorabel.
Efter gennemgang af de forskellige effekter kan man konkludere, at den axielle orientering bliver
stabiliseret af både den endo- og exo-anomeriske effekt forudsat at den anomere gruppe har en
R-gruppe. Den ækvatorielle orientering er derimod kun stabiliseret af den exo-anomeriskeeffekt.
Det betyder, at den største stabilisering opnås når den elektronegative substituent sidder i den
axialle position.
1.1.1.3 Revers anomereffekt 9a,10
Der findes endnu en effekt, der spiller en rolle ved placeringen af substituenten på det anomere
center. Den kaldes revers anomereffekt og omhandler orienteringen af en positivt ladet aglycon.
Den reverse anomereeffekt betyder at en ladet aglycon placerer sig i en ækvatoriel position.
Forklaringen på dette er, at anomereffekten for den positivt ladede aglycon er omvendt da dipol-
dipol interaktioner ikke længere forstærker de stereoelektroniske fordele der tidligere var tilstede.
10 Boons, G.-J.; Hale, K. J. Organic Synthesis with Carbohydrates, Sheffield Academy Press, 1st edition, 2000, s. 14
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
13
1.2 Glycosyleringsreaktionen Ved udførelse af glycosyleringsreaktioner er der flere aspekter der bør overvejes, for at få det
ønskede resultat. Resultatet af glycosyleringsreaktioner er stærkt afhængigt af donor, acceptor,
aktiveringssystem, substituenter og solvent. Alle disse emner vil blive gennemgået i de næste
afsnit.
Generelt er en glycosyleringsreaktion en kobling af en nukleofil på det anomere center af et
kulhydratmolekyle. Det er blevet vedtaget, at den indkomne nukleofil kaldes for en ”acceptor” og
det kulhydratmolekyle, som nukleofilen bliver sat sammen med, for en ”donor”.
Glycosyleringer starter med en aktivering af den udtrædende gruppe på det anomere center,
med en aktivator. Dernæst hjælper det uparrede elektronpar på det endocykliske oxygenatom til,
at bindingen fra ringen til den udtrædende gruppe brydes. Det leder til dannelse af et
oxacarbeniumintermediat. Intermediatet kan derefter reagere med acceptoren på det anomere
center og danne en glycosidbinding (Skema 2).
Skema 2 Dannelse af glycosidbinding
Det hastighedsbestemmende trin for glycosyleringen er dannelsen af oxacarbeniumionen.
Dannelsen af oxacarbeniumionen er bestemt af elektroniske effekter, der påvirker den positive
ladning i intermediatet. Donoren kan for eksempel have elektrondonerende subsituenter, der
stabiliserer den positive ladning og dermed gør donoren mere reaktiv.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
14
1.2.1 Substituenteffekter
De omtalte substituenter er typisk beskyttelsesgrupper11 og generelt er disse
elektrontiltrækkende, men indbyrdes er der forskel på deres elektrontiltrækkende effekt. Derfor
omtaler man donorer med etherbeskyttelsesgrupper som armed og donorer med
esterbeskyttelsesgrupper som disarmed. Det skyldes at ethere er mindre elektrontiltrækkende
end estere, hvilket betyder af ethere er mindre destabiliserende på oxacabenuimintermediatet
end esterer. Dette leder til en stor forskel i reaktiviteten af glycosyldonorer afhængig af
beskyttelsesgrupperne. Dette koncept med ”armed”/”disarmed” blev demonstreret af Fraser-
Reid og kollegaer12 til disaccharidsyntese i slutningen af 1980’erne. Fraser-Reid demonstrerede
at det var muligt selektivt at koble en armed donor med en disarmed donor. Dette skete uden
dannelse af det produkt, hvor det disarmed pentenylglycosid havde reageret med sig selv
(Skema 3). Det viste med al tydelighed at den armed donor er mere reaktiv.
Skema 3 Selektiv kobling mellem armed og disarmed donorer
Udover, at typen af substituenter kan have indvirkning på reaktiviteten, kan stereokemien af
substituenterne også påvirke reaktiviteten. Jensen og Bols13 har vist hvordan ækvatorielle
polære substituenter i C-3 og C-4 positionen er mere elektrontiltrækkende end axielle. Det
underbyggede forklaringen fremsat af Miljkovic et al.14 nogle år tidligere, hvor det blev vist at
axielle polære substituenter på 4-positionen øger reaktionshastigheden. Alt dette forklarer
hvorfor α-methyliodosid med tre axielle hydroxyl grupper hurtigere vil hydrolyseres end
α-methylgalactosid (Figur 7).
11 Se afsnit 1.3 Beskyttelsesgrupper 12 Mootoo, D. R.; Konradsson, P.; Udodong, U.E.; Fraser-Reid, B., J. Am. Chem. Soc., 1988, 110, 5583 13 (a) Jensen, H. H.; Bols, M. Org. Lett., 2003, 5, 3419-3421. (b) Jensen, H. H.; Bols, M. Acc. Chem. Res., 2006, 39, 259-265 14 Miljkovic, M.; Yeagly, D.; Deslongchamps, P.; Dory, Y. L. J. Org. Chem., 1997, 114, 859-864
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
15
Figur 7 Relativ hastighed af syrehydrolyse af α-methylglycosider
Det der ligger til grund for, at glycosider med axielle substituenter er lettere at hydrolysere er
dipolinteraktioner. Disse dipolinteraktioner er mindre ufavorable når hydroxylgruppen sidder
axialt, end når hydroxylgruppen sidder ækvatorialt er det ufavorabelt (Figur 8). Det kan forklares
ved at projicere dipolen ned på et plan, her illustreret ved den stiplede streg, og danne en vektor.
Den vektor der fremkommer når man projicerer dipolen fra den ækvatorielle hydroxylgruppe er
længere end vektoren fra den axielle hydroxylgruppe. Dette betyder at den axielle
hydroxylgruppe er mindre destabiliserende end den ækvatorielle hydroxylgruppen.15
Figur 8 Dipolinteraktioner i pyranoser med axial og ækvatorial substituent
1.2.2 Glycosyldonorer
Som tidligere omtalt er første trin i glycosyleringer, aktiveringen af den udtrædende gruppe på
det anomere center. Der er gennem tiden udviklet mange forskellige funktionaliteter til at sidde
på det anomere center og virke som udtrædende gruppe i glycosyleringer.
1.2.2.1 Glycosylhalider
Den første glycosyldonor blev introduceret af Koenigs og Knorr i 1901.16 Deres donor var et
glycosylhalid (bromider eller klorider), som kunne aktiveres med sølv og kviksølvsalte.17
Aktiveringen sker ved, at halidet koordinerer til det halofile metal og danner et kompleks, som
kan reagere med en acceptor (Skema 4). Uden brug af tungmetaller kan
tetraalkylammoniumbromid også bruges til aktivering af glycosylhalider,18 hvilket også kaldes in
situ anomerisering (Skema 4). Der er en stor ulempe ved glycosylhalider og det er deres ringe
15 Forelæsningsnoter fra forelæser Henrik Helligsø Jensen i Bioorganisk kemi. 16 Koenigs, W.; Knorr, E. Ber., 1901, 34, 957 17 Helferich, B.; Weis, K. Ber., 1956, 89, 314 18 Lemieux, R. U.; Hendriks, K. B.; Stick, R. V.; James, K. J. Am. Chem. Soc., 1975, 97, 4056-4062
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
16
stabilitet. En af konsekvenserne af deres manglende stabilitet er, at de skal benyttes hurtigt efter
fremstilling. Endvidere umuliggør deres stabilitet beskyttelsesgruppemanipulationer. Man troede
i lang tid at glycosylfluorider var for stabile til brug som donorer, indtil Mukaiyama et al.19 i 1981
viste at sølvperklorat med tin(II)klorid kunne aktivere glycosylfluorider (Skema 4).
Glycosylfluoriderne er også mere stabile end de tidligere glycosylhalider og de er enddog stabile
ved beskyttelsesgruppemanipulationer.
Skema 4 Aktivering af glycosylhalider
1.2.2.2 Trikloracetimidater
I nyere tid er trikloracetimidater blevet en af de mest benyttede glycosyldonorer og disse blev
lanceret af R. R. Schmidt og J. Michel i 1980’erne.20 Den typiske aktivering af trikloracetimidater
sker med en katalytisk mængde Lewis syre f. eks. trimethylsilyltriflat eller bortrifluorid
diethyletherat (Skema 5). Trikloracetimidaters stabilitet er fornuftig, dog er de ikke stabile nok til,
at man kan lave beskyttelsesgruppemanipulationer. Trikloracetimidater aktiveres ved
koordination til Lewis syren, som gør, at trikloracetimidatet kan fungere som udtrædende gruppe
og glycosylering kan finde sted som tidligere beskrevet under glycosyleringsreaktionen.
19 Mukaiyama, T.; Murai, Y.; Shoda, S. Chem. Lett., 1981, 431 20 Schmidt, R. R.; Michel, J. Angew. Chem. Int. Ed., 1980, 19, 212
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
17
Skema 5 Aktivering af trikloracetimidater
1.2.2.3 Thioglycosider
Thioglycosider er blevet en meget populær type glycosyldonor, siden de første gang blev brugt
af R. J. Ferrier et al. 21 En af grundene til den store brug af thioglycosider som donorer er deres
stabilitet og at thiolen fungerer som beskyttelsesgruppe af det anomere center. Thioglycosider er
så stabile at man nemt kan lave beskyttelsegruppemanipulationer. R. J. Ferrier et al.21
aktiverede deres thioglycosiddonor med kviksølvsulfat. Som følge af thioglycosidernes
popularitet er der siden hen beskrevet mange forskellige metoder til hvordan man kan aktivere
dem. Fælles for alle de anvendte aktiveringsreagenser er deres thiofilicitet. Her præsenteres
nogle af de metoder der kan bruges til aktivering af thioglycosider (Skema 6). En af metoder
som fulgte efter Ferrier et al.21, var Nicolaous introduktion af NBS, som blev brugt til syntesen af
et tylosin derivat.22 H. Lönn23 præsenterede senere aktivering med methyltriflat, som blev
efterfulgt af DMTST-aktivering lanceret af Fügedi og Garegg.24
Van Boom et al.25 og Fraser-Reid et al.26 publicerede samtidig uafhængigt af hinanden en
effektiv metode, hvor man i stedet for NBS bruger NIS-TfOH, som er at fortrække frem for de
mere giftige DMTST og MeOTf. En nyere metode blev lanceret af D. Crich og M. Schmidt,27 hvor
triflatanhydrid blev brugt i kombination med BSP. BSP reagerer med Tf2O og danner et thiofilt
aktiveringsreagens (Skema 6).
Skema 6 Forskellige aktivatorer for thioglycosiddonorer
Inspireret af dette og af DMTST-metoden viste Tatai og Fügedi28 for nylig at man også kan
aktivere thioglycosider med et reagens bestående af dimethyldisulfid og triflatanhydrid.
21 Ferrier, R. J.; Hay, R. W.; Vethaviyasar, N., Carbohydr. Res., 1973, 27, 55-61 22 Nicolaou, K. C.; Seitz, S. P.; Papahatjis, D. P. J. Am. Chem. Soc., 1983, 105, 2430-2434 23 Lönn, H. Carbohydr. Res., 1985, 139, 105-115 24 Fügedi, P.; Garegg, P. J. Carbohydr. Res., 1986, 149, C9 25 Veeneman G. H.; van Leeuwen, S.; van Boom, J. H. Tetrahedron Lett., 1990, 31, 1331 26 Konradsson, P.; Udodong U.; Fraser-Ried, B. Tetrahedron Lett., 1990, 31, 4313 27 Crich, D.; Schmidt, M. J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 9015-9020 28 Tatai, J.; Fügedi P., Org. Lett. 2007, 4647-4650
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
18
Mekanismen for aktivering af thioglycosider sker ved, at aktivatoren(X) reagerer med svovl og
danner en positivt ladet specie som fjernes under dannelse af oxacarbeniumintermediatet.
Derefter kan oxacarbeniumintermediatet reagere med en acceptor som tidligere beskrevet
(Skema 7).
Skema 7 Aktivering af thioglycosider, hvor X kan være reagens fra Skema 6
1.2.2.4 Pentenylglycosider
Fraser-Ried et al.29 opdagede i slutning af 1980’erne, at pentenylglycosider kunne bruges som
glycosyldonorer (Skema 8). 4-pentenylfunktionaliteten blev oprindeligt brugt som
beskyttelsesgruppe af det anomere center og Fraser-Ried et al.30 fandt, at den selektivt kunne
afbeskyttes med N-bromosuccinimid. Pentenylglycosider blev i starten aktiveret med
iodoniumdicollidinperklorat 12,29 men senere har man benyttet sig af N-iodosuccinimid og TfOH.31
Aktiveringen af N-iodosuccinimid med TfOH er en ligevægt som frigiver iodonium. Iodonium
reagerer med dobbeltbindingen og danner iodoniumion, hvorefter der sker dannelse af
oxacarbeniumintermediatet (Skema 8). Oxacarbeniumintermediatet kan derefter reagere med en
acceptor. Cykliseringen af den udtrædende gruppe er en 5-exo-tet, hvilket er tilladt ifølge regler
fremsat af J. E. Baldwin i 1970’erne.32
Skema 8 Aktivering af pentenylglycosider med NIS/TfOH31
Den oftest anvendte metode til dannelse af pentenylglycosider er ved at udføre en
glycosyleringsreaktion mellem et glycosylbromid som donor og 4-penten-1-ol som acceptor.
Fraser-Reid har gennem en årrække udvidet anvendelsesområderne af pentenylglycosiderne og
mest berømt er den tidligere nævnte armed/disarmed12 reaktion (Skema 3). Ydermere har
29 Konradsson, P.; Mootoo, D. R.; Udodong U.; Fraser-Ried, B. J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1988, 823-825 30 Mootoo, D. R.; Date, V.; Fraser-Ried, B. J. Am. Chem. Soc., 1988, 110, 2662-2663 31 Konradsson, P.; Mootoo, D. R.;McDervitt, R.E.; Fraser-Ried, B. J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1990, 270-272 32 Baldwin, J. J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1976, 734-736
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
19
Debenham et al.33 brugt pentenyldonorer til syntese af biologisk interessante molekyler som
nodfaktorer.
Derudover har Fraser-Reid og kollegaer34 anvendt pentenylfunktionen på orthoestere også
refereret til som NPOE (Figur 9), og brugt disse i glycosyleringersreaktioner.
Figur 9 n-pentenyl ortho ester (NPOE)
Mikrobølgestråling har været brugt til glycosyleringer med både pentenylglycosider og NPOE’er
og er beskrevet af Mathew et al.35. Jayaprakash et al.36 viste, at man kunne aktivere
orthoesterene med Yb(OTf)3, hvorimod aktiververing af pentenylglycosider kræver et andet
metal f. eks i form af scandium.37 Ydermere har K. N. Jayaprakash og B. Fraser-Reid38 vist, at
det med orthoestrene er muligt at styre selektiviteten af hvilken acceptor NPOE’en vil reagere
med, alt efter hvilket metal der benyttes til aktiveringen (Skema 9). Ved brug af
ytterbium(III)triflat reagerer NPOE’en kun med 6-OH i en kulhydratbaseret acceptor, der
inderholder to frie hydroxylgrupper, både 2-OH og 6-OH. Hvis der derimod benyttes
scandium(III)triflat til aktivering af NPOE’en dannes der to produkter henholdsvis et disaccharid,
som ved ytterbium(III)triflat, og et trisaccharid, hvor NPOE’en har reageret med begge de frie
acceptorer.
Skema 9 Selektiv glycosylering med Yb(OTf)3
33 Debenham, J. S.; Rodebaugh, R.; Fraser-Reid, B. J. Org. Chem., 1997, 62, 4591-4600 34 Roberts, C.; Madsen, R.; Fraser-Ried, B. J. Am. Chem. Soc., 1995, 117, 1546-1553 35 Mathew, F.; Jayaprakash, K. N.; Fraser-Reid, B.; Mathew, J.; Scicinski, J. Tetrahedron Lett., 2003, 44, 9051-9054 36 Jayaprakash, K. N.;Radhakrishnan, K. V.; Fraser-Reid, B. Tetrahedron Lett., 2002, 44, 6953-6955 37 Jayaprakash, K. N.; Fraser-Reid, B. Synlett., 2004, 2, 301-305 38 Jayaprakash, K. N.; Fraser-Reid, B. Org. Lett., 2004, 6, 4211-4214
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
20
1.2.3 Glycosylacceptorer i form af kulhydater 39
Generelt har kulhydrater fire potentielle acceptorpositioner i form af de 4 hydroxylgrupper (Figur
10). Derfor er det ved de fleste glycosyleringer nødvendigt at blokere alle på nær en af disse
hydroxylgrupper, for at opnå selektivitet i glycosyleringerne. Reaktiviteten af hydroxylgrupperne
afhænger af deres position og orientering i kulhydratringen. Den mest reaktive hydroxylgruppe
er den primære på C-6 positionen, hvilket skyldes steriske faktorer. Hydroxylgruppen på C-2 er
normalt mere reaktiv end O-3 og O-4, da den sidder tættere på det anomere center. O-4
positionen ses som værende den mindst reaktive. Axielt orienterede hydroxylgrupper er
almindeligvis også mere reaktive end ækvatorielle. Acceptorreaktiviteten kan ændres ved at
udnytte beskyttelsegrupperne på de andre hydroxylgrupper. Elektrondonorende grupper kan
øge nukleofiliciteten, mens elektrontiltrækkende grupper har den modsatte effekt.
Figur 10 Overblik over hydroxylgrupper på pyranosering
1.2.4 Stereoselektiv kontrol på det anomere center
Ved glycosyleringer er det vigtigt at kunne kontrollere stereoselektiviteten på det anomere
center. Anomereffekten favoriserer dannelse af α-glycosider i forhold til β-konfigurationen, men
der er også andre faktorer, der kan kontrollere stereoselektviteten: donorsystem, solvent og
substituenter.
1.2.4.1 In situ anomerisering
Lemieux et al.18 opdagede en hurtigt ligevægt mellem α- og β-glycosylbromider ved
tilstedeværelse af tetrabutylammoniumbromid. Glycosylbromidet med β-konfiguration er mere
reaktivet end α-bromidet, da det ikke er stabiliseret af anomereffekten. Som resultat af dette vil
reaktionen mellem α/β-glycosylbromidet og en acceptor give hovedsagligt α-glycosid (Skema
10).
39 Osborn, H.; Khan, T. Oligosaccharides – Their Synthesis and Biological Roles, Oxford University Press, 1st edition, 2000 , s. 31
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
21
Skema 10 Glycosylering med in situ anomerisering
1.2.4.2 Solvent deltagelse 40 Glycosyleringer bliver normalt udført i aprotiske og moderat polære solventer f. eks. acetonitril
og diklormethan. Nogle af disse kan stabilisere ladede intermediater og derigennem inducere
selektivitet på det anomere center i glycosyleringsreaktioner. Deltagelse af solventer i
glycosyleringer kan ske efter dannelsen af oxacarbeniumionen, hvor solventet kan reagere med
oxacarbeniumionen og danne et nyt ladet intermediat.
Et eksempel på deltagelse af solventer i glycosyleringer er brugen af diethylether, som resulterer
i selektiv dannelse af α-glycosid via en β-diethyl oxoniumion (Skema 11). At der dannes en β-
diethyl oxoniumion skyldes at det er mere favorabelt at have positivt ladet substituenter i den
ækvatorielle position, som følge af den reverse anomereffekt.10
Skema 11 Deltagelse af diethylether til dannelse af α-glycosid
Et andet eksempel på solventdeltagelse i glycosyleringer er acetonitril, der i modsætning til
diethylether inducere β-selektivitet. Det sker gennem dannelsen af en α-nitriliumion (Skema 12),
som er det kinetiske produkt.9a Dannelsen af α-nitriliumionen, som modsiger den reverse
anomere effekt, kan ske idet at den positive ladning kan delokaliseres længere væk fra
kvælstofatomet gennem resonans (Skema 12).
Skema 12 Dannelse af β-glycosid med deltagelse af acetonitril
40 Boons, G.-J.; Hale, K. J. Organic Synthesis with Carbohydrates, Sheffield Academy Press, 1st edition, 2000, s 118-120
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
22
1.2.4.3 Anchimerisk assistance Den bedste måde hvorpå man kan sikre β-selektivitet i glycosyleringer er med en esterfunktionalitet i C-2 positionen, som kan give anchimerisk assitance. Aktivering af den udtrædende gruppe giver dannelse af en oxacarbeniumion. Dette bliver efterfulgt af en intramolekylær reaktion som danner en dioxoleniumion. Dette intermediat skærmer for α siden, hvilket tvinger acceptoren til at danne et 1,2-trans-β-glycosid (
Skema 13). Anchimerisk assitance kan også bruges til selektivt at danne α-mannosider.
Skema 13 Dannelse af β-glycosid med anchimerisk assistance
Aminokulhydrater med aminfunktionalitet på C-2 positionen har typisk en beskyttelsesgruppe på
kvælstof. Denne beskyttelsesgruppe kan også dirigere dannelsen af β-glycosider og vil blive
beskrevet i afsnittet 1.4.1 om beskyttelsesgrupper for kvælstof.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
23
1.3 Beskyttelsesgrupper for hydroxylgrupper 41,42
Kulhydrater indeholder flere frie hydroxylgrupper og kan indeholde andre forskellige funktionelle
grupper som aminer og aldehyder. Disse funktionaliteter kan med fordel beskyttes gennem en
række syntesetrin. Der findes et væld af beskyttelsesgrupper, som både er forskellige i deres
størrelse, betingelserne for introduktion og afbeskyttelse. Beskyttelsesgrupper skal besidde den
egenskab at kunne blive introduceret og fjernet i højt udbytte og efterlade andre funktionaliteter i
molekylet intakte. Derudover kan beskyttelsesgrupper omtales som ortogonale og to
beskyttelsesgrupper er ortogonale til hinanden, hvis den ene kan introduceres og fjernes ved
betingelser som ikke påvirker den anden beskyttelsesgruppe. Dette kan være brugbart hvis der
er behov for mere end en slags beskyttelsesgruppe på molekylet.
De frie hydroxylgrupper bliver oftest beskyttet med funktionaliteter som estere, ethere og
cykliske acetaler. Nedenfor er et overblik over de forskellige beskyttelsesgrupper til
hydroxylgrupper og over hvordan de introduceres og fjernes (Skema 14).
Skema 14 Oversigt over beskyttelsesgrupper for hydroxyl grupper
Ved at reagere et glycosid med hhv. benzylbromid, benzoylklorid eller eddikesyreanhydrid opnår
man beskyttelse af alle hydroxylgrupper i form af enten benzyl, benzoyl og acetylgrupper. For at
41 Levy, D. E.; Fügedi, P. The Organic Chemistry of Sugars, Taylor & Francis, 1st edition, 2006, s. 54-61 og 64-70 42 Boons, G.-J.; Hale, K. J. Organic Synthesis with Carbohydrates, Sheffield Academy Press, 1st edition, 2000, s. 25-51
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
24
afbeskytte både acetyl- og benzoylgrupperne bruges Zemplén betingelser43 med
natriummethoxid i methanol, mens man bruger Pd/C og H2 til reduktivt at fjerne
benzylgrupperne. En fuld beskyttelse af hydroxylgrupper kan også opnås, hvis man behandler
et glycosid med kloriderne af silylgrupperne trimethylsilyl (TMS) eller tert-butyldimethylsilyl
(TBDMS). De andre og mere sterisk hindrede silyl grupper triisopropylsilyl (TIPS) og tert-
butyltriphenylsilyl (TBDPS), er selektive for 6-OH positionen. Alle silylbeskyttelsesgrupperne kan
fjernes selektivt med en fluorkilde f. eks. TBAF. Selektiv beskyttelse af 6-position kan også
gøres med en trityl beskyttelsegruppe som introduceres med tritylklorid og fjernes med vandig
syre. Diacetaler kan bruges til at beskytte 1,2 trans-dioler, som 3-OH og 4-OH. De introduceres
med 3,3’,4,4’- tetrahydro-6,6’-bi-2H-pyran og katalytisk mængde camphorsulfonsyre (CSA). Cis-
dioler beskyttes som en isopropyliden, som kan introduceres ved behandling med acetone og
syrekatalyse. Når man beskytter D-glucose med isopropylidener ændres ringen fra pyranose til
furanose, da denne konfiguration er mere stabil. En anden metode til at beskytte dioler er som
benzylidener. Dem kan man danne ved at behandle med benzaldehyddimethylacetal og CSA.
Benzylidenen har mulighed for, at danne en 5-leddet ring ved at reagere med 3-OH og 4-OH og
en 6-leddet ring ved at reagere med 4-OH og 6-OH. Benzylidenen danner en 6-leddet ring, da
det er mest favorabelt at have phenylgruppen siddende ækvatorielt. Alle de beskyttelsesgrupper
der er acetaler kan fjernes med vandig syre. Benzylidenerne giver foruden også mulighed for
selektiv åbning og dette bliver gennemgået senere i detaljer. Beskyttelsgrupper som bliver
benyttet til 2-amino kulhydrater vil blive gennemgået senere i rapporten.
1.4 2-amino-2-deoxy-glycosider Som tidligere nævnt kan kulhydrater sidde på proteiner/peptider og de aminosyrerester som de
typisk er koblet på er enten asparagin, serin og threonin. Det vil sige at kulhydrater og
proteiner/peptider kan være forbundet med hinanden enten via kvælstofatomet eller via
oxygenatomet for henholdsvis asparagin og serin/threonin. Det er typisk GlcNAc eller GalNAc
der er koblet direkte sammen med aminosyreresterne.
Når der glycosyleres på aminosyreresten asparagin bliver kulhydratenheder koblet sammen i et
fast mønster. Dette mønster kaldes for ”kerne pentasaccharidet” og består af to GlcNAc enheder
og tre mannose enheder (Figur 11). Glycosyleringen på asparagin sker kun hvis asparagin
sidder i en konsensussekvens. Der findes to forskellige konsensussekvenser; Asn-X-Ser og
Asn-X-Thr, hvor X kan være en vilkårlig aminosyrerest. Selve proteinglycosyleringen kan finde
sted to steder i cellen; enten i det endoplamatiske reticulum eller i Golgiapparatet.
43 Zemplén, G. Ber., 1927, 60, 1555
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
25
N-glycosyleringer sker i ER og herefter sendes de videre til Golgiapparatet for yderligere
terminale glycosyleringer. O-glycosylerede proteiner/peptider dannes også i Golgiapparatet.3
Figur 11 ”Kerne pentasaccharidet”
Peter Seeberger et al.44 har kortlagt forekomsten af de forskellige kulhydrater/kulhydratenheder i
pattedyrs celler og det blev fundet at GlcNAc var den langt største. Ydermere har Seeberger
også set på hvilken binding der hyppigst forekommer mellem to kulhydratmolekyler i
pattedyrsceller, hvilket var β-(1,4)-GlcNAc. Chitin er en biopolymer bestående udelukkende af
GlcNAc forbundet med β-(1,4) bindinger (Figur 12). Chitin finder man i skelettet hos krebsdyr og
insekter og i cellevæggen hos svampe. Chitosan, et derivat af chitin bestående af glucosamin
enheder der er tilfældigt acetyleret, har vist sig at have en positiv effekt under sår-heling.45
Figur 12 Skematisk repræsentation af Chitin
Glucosamin findes også i nodulationsfaktorer, der er signalmolekyler som udsendes af bakterier
fra Rhiziobium familien.46 Der er flere, som har beskæftiget sig med total syntese af
nodulationsfaktorer blandet andet Nicolaou et al.47 og Debenham et al.33
I medicinsk sammenhæng bruges glucosamin af gigtpatienter som indtager det for at lindre
deres smerter. Glucosamin findes i bindevævet i kroppen og danner sammen med andre
kulhydrater i kroppen en slags gele som består af nogle lange kæder, som kaldes glucosamin-
44 Werz, D. B.; Ranzinger, P.; Herget, S.; Adebekian, A.; Lieth, C.-W. v. d.; Seeberger, P. ACS Chem. Biol., 2007, 2, 685-691 45 Pusateri, A. E.; McCarthy, S. J.; Gregory, K. W.; Harris, R. A.; Cardenas, L.; McManus, A. T.; Goodwin, C. W. Jr. J. Trauma., 2003, 54, 177-182 46 Lerouge, P.; Roche, P.; Faucher, C.;Maillet, F.; Truchet, G.; Promé, J. C.; Dénarié, J. Nature, 1990, 344, 781-784 47 Nicolaou, K. C.; Bockovich, N. J.; Carcanague, D. R.; Hummel, C. W.; Even, L. F. J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 8701-8702
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
26
glykaner. Denne gele sætter sig i leddene og virker som en brusk. Derfor kan man med et tilskud
af glucosamin skaber mere af denne gel.
På grund af forekomsten af N-acetylglucosamin i mange biologiske systemer har det længe
været et interessant molekyle, der har været anvendt meget syntetisk arbejde.
1.4.1 Beskyttelsesgrupper på kvælstof
Hovedparten af naturligt forekommende 2-amino-2-deoxykulhydrater findes med en
acetylgruppe på kvælstof. Efter aktivering af den udtrædende gruppe på det anomere center og
dannelse af oxacarbeniumionen, kan acetylen lave en intramolekylær reaktion og danne en
oxazolin (1) (Skema 15). Oxazolinen er et stabilt intermediat, som man ikke kan bruge i
glycosyleringsreaktioner uden brug af katalysator/aktivator. Derfor har man brugt andre
beskyttelsesgrupper på kvælstof for at undgå dette problem. Det næste afsnit indeholder en
oversigt af nogle af disse midlertidige beskyttelsesgrupper der bruges.
Skema 15 Dannelse af oxazolin
Phthalimido beskyttelsesgruppen (Skema 16) blev præsenteret af Baker et al.48 i 1954 og den
kan introduceres over to trin ved at reagere glucosamin med phthalsyreanhydrid og derefter
tilsætte eddikesyreanhydrid.49 Phthalimidogruppens stabilitet er fortrinlig overfor mange
reaktionsbetingelser. Dette medfører dog, at der skal meget stærke basiske betingelser, i form af
hydrazin, til for at fjerne den og det begrænser hvilke funktionaliteter man kan have i produktet.
Denne beskyttelsesgruppe er dog stadig meget anvendt.50,51 Debenham et al.52 introducerede
en tetrakloreret version TCP (Skema 16), der kunne afbeskyttes ved mildere betingelser, hvilket
skyldes de elektrontiltrækkende substituenter, som gør TCP’en mere elektronfattig. Endog kan
TCP selektivt fjernes uden phthalimidogruppen bliver fjernet i samme trin. Phthalimidogruppen
og TCP’en giver desuden trans-glycosider i glycosyleringer på grund af sin størrelse og
anchimeriske assistance (Skema 16).
48 Baker, B. R.; Joseph, J. P.; Schaub, R. E.; Williams, J. H. J. Org. Chem., 1954, 19, 1786-1792 49 Zhang, G.; Guan, Z.; Zhang. L.; Min, J.; Zhang, L. Bioorg. Med. Chem., 2003, 11, 3273-3278 50 Banoub, J.; Boullanger, P.; Lafont, D. Chem. Rev., 1992, 92, 1167-1195 51 Bongat, A. F. G.; Demchenko, A. Carbohydr. Res., 2007, 342, 374-406 52 Debenham, J. S.; Madsen, R.; Roberts, C.; Fraser-Reid, B. J. Org. Chem., 1995, 117, 3302-3303
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
27
Skema 16 Phthalimodobeskyttelsesgrupper og dannelse af trans-glycosid med
phthalimidobeskyttelsesgruppe
Carbamater er en meget brugt gruppe af beskyttelsesgrupper på kvælstof og der findes flere
forskellige. De mest populære er: benzyloxycarbonyl (Cbz), trikloroethyloxycarbonyl (Troc) og
allyloxycarbonyl (Alloc) (Figur 13). Introduktion af et carbamat sker typisk med det
korresponderende klorid eller anhydrid. Carbamater laver også oxazolinintermediater, men disse
intermediater er mere reaktive (Figur 13). Det er forårsaget af, at det elektronegative alkoxy-
oxygen destabiliserer det cykliske intermediat, hvilket giver en mere reaktiv oxazolin, der ikke
har behov for aktivering. Oxazolinintermediatet medfører som tidligere nævnt, at der dannes
trans-glycosider ved glycosyleringsreaktioner. Mange af carbamatbeskyttelsesgrupperne kan
omdannes til acetyler i et trin. For eksempel kan man ved at behandle Troc-beskyttet
glucosamin med zink og eddikesyre få den frie amin,53 og ved at udskifte eddikesyre med
eddikesyreanhydrid kan man opnå kvælstof med en acetylgruppe.54
NH
O
O
Cbz
NH
O
O CCl3
Troc
NH
O
O
Alloc
ORO
NO
OR'
Figur 13 Carbamatbeskyttelsesgrupper og oxazolinintermediat med carbamatbeskyttelsesgruppe
53 Windholz, T. B.; Johnston, D. B. R. Tetrahedron Lett.. 1967, 8, 2555-2557 54 Dullenkopf, W.; Castro-Palmino, J. C.; Manzoni, L.; Schmidt, R. R. Carbohydr. Res., 1996, 296, 135-147
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
28
Man har også brugt azider, som maskering af aminofunktionaliteten, og azidet er meget stabilt
og kan tåle mange forskellige reaktionsbetingelser. Azider er en N-beskyttelsesgruppe som ikke
inducerer selektivitet under glycosylering, da denne ikke kan yde anchimerisk assistance.
Introduktion af azider kan bl.a. ske ved at reagere en glycal med NaN3. Azider kan nemt
omdannes til aminen med en række forskellige reduktionsmidler.55 Et eksempel på brugen af
azid som beskyttelsesgruppe på kvælstof kommer fra V. Y. Dudkin og D. Crich,56 som
syntetiserede det trisaccharid (GlcNAc-GlcNAc-Man), der er grundstammen i ”kerne
pentasacharidet”.
D. Crich og V. Dudkin57 har vist at reaktiviteten af hydroxylgruppen på C-4 positionen afhænger
af hvilken beskyttelsesgruppe der sidder på nitrogen. Studierne viste at reaktiviteten af GlcNAc
er tre gange lavere end glucosamin med en phthalimido beskyttelsesgruppe og ti gange lavere
end et 2-azidoglycosid. NMR-studier indikerede at GlcNAc-acceptorens lave reaktivitet kunne
forklares ved en hydrogenbinding mellem O-4 og hydrogen på kvælstofatomet.
1.4.2 Tidligere glycosylering med 2-amino-2-deoxyglycosider
Eftersom 2-acetamido-2-deoxy-β-D-glycosider er biologisk interessante molekyler, er der
gennem tiden gjort mange forsøg på at danne dem. Her præsenteres en gennemgang af nogle
af de resultater der er opnået med dannelsen af 2-acetamido-2-deoxy-β-D-glycosider.
Glycaler (2) er brugt som byggesten i kulhydratkemi og som udgangsstoffer for 2-acetamido-2-
deoxy-β-D-glycosider. Gin og kollegaer58 viste at man kunne udføre glycosyleringsreaktioner på
glycaler og samtidig introducere kvælstofatomet i sin acetylerede udgave på C-2 positionen
(Skema 17). Med denne metode var det muligt at udføre glycosyleringer med både simple og
mere komplicerede acceptorer.
Skema 17 Glycosylering beskrevet af Gin og kollegaer.58
55 Levy, D. E.; Fügedi, P. The Organic Chemistry of Sugars, Taylor & Francis,1st edition, 2006, 63 56 Dudkin, V. Y.; Crich, D. Tetrahedron Lett.. 2003, 44, 1787-1789 57 Crich, D.; Dudkin, V. J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 6819 58 (a) Di Bussolo, V.; Liu, J.; Huffman, L. G. J.; Gin, D. Y. Angew. Chem, Int. Ed., 2000, 39, 204-207 (b) Liu, J.; Gin, D. Y. J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 9789-9797
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
29
Mekanismen for reaktionen58 er gennemgået i Skema 18. Første trin er aktivering af
sulfoniumreagenset med Tf2O. Derefter sker der en elektrofil aktivering af glycalen, som leder til
dannelsen af et intermediat. Dette intermediat bliver til et glycosylimidat, ved tilsætning af N-
TMS-acetamidet og additivet N,N-diethylanilin. Med det samme sker en intramolekylær reaktion
hvor kvælstofatomet i imidaten fjerner thianthrensulfonium delen under dannelse af en oxazolin
og samtidig mister den sin TMS beskyttelsesgruppe. Til sidst bliver oxazolinen åbnet med syre i
tilstedeværelse af en acceptor.
Skema 18 Mekanisme for glycosylering med glycaler udført af Gin og kollegaer 58
Arihara et al.59 har vist, at man direkte og stereoselektivt kan syntetisere 2-acetamido-2-deoxy-β-
D-glycosider med en phosphitmetode (Skema 19). Deres glycosyldonor har en diethylphosphit
som udtrædende gruppe på det anomere center, i α-konfigurationen, og aktivering af
glycosyldonoren sker med bis(trifluormethansulfonyl)imid. Phosphitmetoden er meget effektiv og
hurtig og undersøgelser af mekanismen for reaktionen viser at denne metode undgår
oxazolinintermediatet. Oxazolinen blev afprøvet som donor under samme betingelser som
tidligere unden der skete dannelse af det ønskede produkt.
Skema 19 Glycosylering med phosphitmetode
59 Arihara, R.; Nakamura, S.; Hashimoto, S. Angew. Chem, Int. Ed., 2005, 44, 2245-2249
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
30
En anden og meget brugt metode til dannelse af 2-amino-2-deoxy-β-D-glycosider, er at bruge
oxazolinintermediatet som glycosyldonor (Skema 20). Oxazoliner skal som tidligere nævnt
aktiveres for at kunne deltage i glycosyleringsreaktioner som donor. Der er gennem de sidste
fire årtier beskrevet metoder til, hvordan man aktiverer og bruger oxazolinen i glycosyleringer.
Ved nogle af de første forsøg bl.a. udført af Zurabyan et al.60 blev der anvendt meget skrappe
betingelser i form af p-toluensulfonsyre i nitromethan og toluen under reflux. Ved udskiftning af
solvent og katalysator skete der store forbedringer af reaktionsbetingelserne. Diklorethan blev
brugt som solvent i stedet for toluen og glycosyleringerne kunne udføres ved lavere
temperaturer og p-toluensulfonsyre blev udskiftet med Lewis syrer som aktivator af oxazolinen.
Kiso og Anderson61 viste i slutningen af 1970’erne, at det var muligt at aktivere oxazolinen med
overskud af jern(III)klorid og danne β-glycosider. Wei et al.62 har desuden for nylig vist at man
med FeCl3 også kan danne α-glycosider med pentaacetatet af glucosamin.
Forsøg udført af Wittmann og Lennartz63 viste, at oxazolinen kunne bruges som donor ved
aktivering med en støkiometrisk mænge kobber(II)salte. Kobber(II) er kendt for at koordinere til
oxazolinstrukturer og var derfor en god aktivator af oxazolinen (Skema 20).
Skema 20 Glycosyleringer med oxazolin som glycosyldonor
Senere kom Crasto og Jones64 med en metode hvor de bruger en katalytisk mængde af
ytterbium(III)triflat til at aktivere oxazolinen. Crasto og Jones foreslog en mekanisme for den
katalytiske cyklus som er vist i Skema 21. Ytterbium koordinerer til oxazolinen og der dannes et
reaktivt intermediat, som kan reagere med en acceptoralkohol. Derefter dissocierer ytterbium og
60 Zurabyan, S.; Volosyuk, T. P.; Khorlin, A. Y. Carbohydr. Res., 1969, 9, 215-220 61(a) Kiso, M.; Anderson L. Carbohydr. Res., 1979, 72, C12-C14 (b) Kiso, M.; Anderson L. Carbohydr. Res., 1979, 72, C15-C17 62 Wei, G.; Lv, X.; Du, Y. Carbohydr. Res., 2008, 343, 3096-3099 63 Wittman, L.; Lennartz, D. Eur. J. Org. Chem., 2002, 1363-1367 64 Crasto, C.; Jones, G. B. Tetrehadron Lett., 2004, 45, 4891-4894
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
31
danner igen ytterbium(III)triflat som kan bruges i en ny cyklus.
Skema 21 Crasto og Jones’s forslag til katalytisk cyklus for ytterbium(III)triflat64
Christensen et al.65 videreudviklede denne metode og viste, at det er muligt med metaltriflater at
aktivere og katalysere glycosyleringer med tetraacetatet af GlcNAc og direkte danne 2-
acetamido-2-deoxy-β-D-glycosider. En interessante observation ved dette studie var, at
Christensen et al.65 fandt at Cu(OTf)2 kunne katalysere dannelse af produkt, hvilket var i
modstrid med hvad Wittmann og Lennartz63 observerede. Metallet koordinerer til acetylgruppen
på det anomere center og katalysere dannelsen af oxazolinen, som metallet også kan aktivere.
Christensen et al.65 brugte også mikrobølgestråling til markant at forkorte reaktionstiderne for
deres glycosyleringer med tetraacetatet.
Skema 22 Direkte glycosylering med tetraacetatet af GlcNAc med metaltriflat katalyse
Cai et al.66 har fundet, at man kan bruge 5,6-O-isopropyliden glucofyranosyloxazolinen som
donor med aktivering fra PTSA til at danne 2-acetamido-2-deoxy-β-D-glycosider.
65 Christensen, H.; Christiansen, M. S.; Petersen, J.; Jensen, H. H. Org. Biomol. Chem., 2008, 6, 3276-3283 66 Cai, Y.; Ling, C. C.; Bundle, D. Org. Lett., 2005, 7, 4021-4024
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
32
Skema 23 Glycosylering med furanosyloxazolin
2. Projektidé
Formålet med dette projekt er at udvikle en effektiv metode til direkte glycosylering med GlcNAc
og skabe et nyt værktøj til dannelse af biologisk relevante oligosaccharider. Der findes i dag kun
få metoder hvor man direkte kan glycosylere med GlcNAc, på grund af det stabile og kun lidt
reaktive oxazolinintermediat og derfor er det vigtigt med en ny, effektiv metode. En metode til
direkte glycosylering med GlcNAc er publiceret af Christensen et al.,65 hvor der bruges
metaltriflater. Vi vil skabe en ny metode med udgangspunkt i denne opdagelse og vi vil benytte
pentenylfunktionen på det anomere center. Derved benytter vi os også af den observation, at
pentenyldonorer kan aktiveres med metaltriflater i kombination med NIS.36,37 GlcNAc-
pentenylglycosider har været brugt i meget lille udstrækning til dannelse af oxazolinintermediat67
og introduktion af azidofunktionalitet.56 GlcNAc-pentenylglycosider har dog aldrig været brugt
direktesom donorer i glycosyleringsreaktioner. Derfor ønsker vi at syntetisere et armed GlcNAc-
pentenylglycosid med benzylbeskyttelsesgrupper og tidligere studerende Jette G. Petersen
havde vist lovende testresultater med denne donor (Figur 14). For at afgøre pentenylglycosidets
evne som donor, skal det testes i glycosyleringsreaktioner med simple og mere avancerede
glycosylacceptorer.
Figur 14 Pentenylglycosid
I lyset af at pentenylglycosiderne ikke helt levede op til forventningerne opstod en ny ide. Den
gik ud på at syntetisere en GlcNAc-donor med en acetylgruppe på det anomere center i stedet
for pentenylfunktionaliteten. Denne GlcNAc-donor med benzylbeskyttelsesgrupper er stærkt
inspireret af donoren brugt af Christensen et al.65, der istedet har acetylbeskyttelsegrupper.
Denne nye GlcNAc-donor forventes at være bedre end den acetylerede udfra armed/disarmed
konceptet.
Figur 15 Acetyldonor
67 Zeng, Y.; Wang, J.; Li, B.; Hauser, S.; Li, H.; Wang, L.-X. Chem. Eur. J., 2006, 12, 3355-3364
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
33
3. Resultater og disskusion
3.1 Pentenylglycosiddonorer Som beskrevet under projektideen var det ønsket at fremstille en pentenylglycosiddonor. Ved
fremstillingen af den benzylerede pentenylglycosiddonor blev der dannet et mellemprodukt. I
form af en pentenylglycosiddonor med acetylbeskyttelsegrupper. Derfor havde vi to forskellige
pentenylglycosiddonorer som vi kunne bruge i glycosyleringsreaktioner. (Figur 16).
Figur 16 GlcNAc pentenylglycosider
3.1.1 Acetyleret pentenylglycosiddonor
Udgangspunktet for dannelsen af pentenyldonorene var D-glucosaminhydroklorid (3) der over
flere trin blev transformeret til tetraacetyleret GlcNAc (6) (Skema 24). Det skete udfra en
procedure beskrevet af Bergmann og Zervas,68 hvori man opnår β-selektivitet på det anomere
center.
Skema 24 Dannelse af tetraacetyleret GlcNAc
Det indledende trin i syntesen var en introduktion af en midlertidig beskyttelsesgruppe på
aminofunktionaliteten. Den midlertidige beskyttelsesgruppe vil sikre selektivitet i det næste trin.
Aminofunktionaliteten blev beskyttet som en imin ved at behandle D-glucosaminhydroklorid med
68 Bergmann, M.; Zervas, L. Ber., 1931, 64,975
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
34
natriumhydroxid og p-anisaldehyd. Dannelsen af iminen sker ved at aminen laver nukleofilt
angreb på aldehydfunktionaliteten, efterfulgt af deprotonering. Et generelt eksempel er vist i
Skema 25.
Skema 25 Mekanisme for imindannelse
Efterfølgende blev de fire frie hydroxylgrupper beskyttet med en esterfunktionalitet, i form af
acetylgrupper, ved behandling med eddikesyreanhydrid i tør pyridin, hvilket gav acetylering af
alle hydroxylgrupperne (4) (Skema 24). Acetyleringen foregår ved, at pyridin reagerer med
eddikesyreanhydrid og laver et reaktivt intermediat som efterfølgende kan reagere med de frie
hydroxylgrupper (Skema 26). For at øge hastigheden af acetyleringen kan man tilsætte en
katalysator i form af 4-dimethylaminopyridin, hvorved et endnu mere reaktivt intermediat dannes.
Skema 26 Mekanisme for acetylbeskyttelse
Den midlertidige aminobeskyttelsesgruppe sikrer at der opnås fuld β-selektivitet på det anomere
center, fordi uparrede elektronpar på iminen afskærmer α-positionen. Iminen (4) blev
hydrolyseret med saltsyre i acetone under reflux for at give det tetraacetylerede produkt med en
fri amin (5) (Skema 24).
Dernæst blev den frie amin acetyleret med eddikkesyreanhydrid og triethylamin til at give
tetraacetyleret GlcNAc (6) i et moderat udbytte på 30 % over fire trin (Skema 24).
Christensen et al.65 har tidligere publiceret, at metaltriflater kan katalysere glycosylering mellem
en acceptoralkohol og tetraacetyleret GlcNAc (6). Derfor blev pentenylfunktionaliteten
introduceret ved at reagere 4-penten-1-ol med tetraacetyleret GlcNAc (6), katalyseret med
ytterbium(III)triflat, til at give pentenylglycosidet (7) (Skema 27). Ytterbium(III)triflat blev
foretrukket frem for scandiumtriflat, på grund af den høje pris scandium(III)triflat.69 Denne
reaktion blev udført under to forskellige sæt af reaktionsbetingelser. Den ene reaktion blev udført
ved stuetemperatur, mens den anden blev udført med mikrobølgestråling. 69 Priser fundet på www.sigmaaldrich.com : Sc(OTf)3, 1g, 548 kr. Yb(OTf)3, 1g, 224 kr.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
35
Skema 27 Dannelse af acetyleret pentenyl glycosid
Forskellen i reaktionstid og udbytter på de to metoder er markante og ydermere indikerede TLC-
analyse, at der under mikrobølgestråling blev dannet færre biprodukter end når reaktionen forløb
ved stuetemperatur. Produktet af reaktionen i mikrobølgeovnen kunne endda bruges til videre
syntese uden oprensning.
3.1.2 Benzyleret pentenylglycosiddonor
For at opnå en ’armed’ pentenyldonor skulle der ske en transformation fra acetyl til benzyl
beskyttelsesgrupper. Zemplén betingelser med natriummethoxid i methanol, blev brugt til
afbeskyttelse af det acetylerede pentenylglycosid (7). Alle acetylgrupperne på
hydroxylgrupperne blev fjernet med disse betingelser, mens acetylgruppen på kvælstof forblev
uændret. Dette skyldes, at bindingen mellem kvælstof og acetylgruppen er en amidbinding, der
ikke brydes ved behandling med Zemplén betingelser. Dernæst blev benzylgrupperne
introduceret ved basiske betingelser med natriumhydrid og benzylbromid til at give det
benzylerede pentenylglycosid (8) i acceptabelt udbytte. Benzyleringsreaktionen krævede stor
påpasselighed for at undgå benzylering af kvælstof.
Skema 28 Dannelse af benzyleret pentenylglycosid
Deacetyleringen sker ved, at methoxid angriber esteren og danner alkoxidionen. Derefter
protoneres alkoxidionen og skaber en ny methoxidion, hvilket betyder, at der kun skal tilsættes
en katalytisk mængde methoxid. Mekanismen for benzyleringen består af deprotonering af
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
36
hydroxylgruppen med natriumhydrid, hvorefter alkoxidionen angriber benzylbromid ved en SN2-
mekanisme og danner en benzylether (Skema 29).
Skema 29 Mekanisme for transformation fra acetyl- til benzylbeskyttelsesgrupper
3.3 Syntese af kulhydratbaserede acceptorer til glycosyleringer En kulhydratbaseret glycosylacceptor har en eller flere nukleofile grupper og disse grupper er
typisk hydroxylgrupper. Kulhydratbaserede glycosylacceptorer er essentielle når man skal
forbinde to eller flere kulhydratenheder for at opbygge et oligosaccharide. Derfor har projekt
også omhandlet syntese af forskellige glycosylacceptorer. Disse skulle bruges til at teste
glycosyleringsevnen hos forskellige glycosyldonorer. Det har drejet sig om syntesen af
methylglycosider med en fri hydroxylgruppe i 6-positionen, mens de øvrige hydroxylgrupper er
beskyttet med henholdsvis benzyl (9) og benzoyl (10) beskyttelsesgrupper (Figur 17).
Figur 17 Glycosylacceptorer
Først i syntesen af 9 blev der introduceret en 4,6-benzyliden, efter en procedure beskrevet af
Demchenko et al.70 Dette skete ved at reagere methylglycosidet (11) med
dimethoxybenzylacetal og en katalytisk mængde camphersulfonsyre, hvilket gav et kvantitativt
udbytte. Mekanismen bag det første trin er en trans-acetalisering med syrekatalyse. Dannelsen
af benzylidenen blev efterfulgt af en benzylering med standardbetingelserne NaH og BnBr i
DMF, dette gav det fuldt beskyttede methylglycosidet (12) over to trin i moderat udbytte (62 %)
(Skema 30).
70 Demchenko, A. V.; Pornsuriyasak, P.; De Meo, C. J. Chem. Educ., 2006, 782-784
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
37
Skema 30 Dannelse af benzyliden 12
Benzylidenbeskyttelsesgruppen kan åbnes til to sider, så enten hydroxylgruppen på 4-positionen
eller 6-positionen bliver fri, som tidligere nævnt under beskyttelsesgrupper. En mekanistisk
forklaring på selektiviteten i den reduktive åbning bygger på det faktum, at O-4 i
benzylidenringen er mere nukleofilt end O-6. Derved bliver O-4 nemmere protoneret end O-6.
Derfor kan man benytte milde betingelser i form af TFA og triethylsilan71 til at åbne benzylidenen
til 4-OH. TFA og TESH reagerer og danner en hydriddonor, som kan reducere
oxacarbeniumintermediatet til at give det ønskede produkt (Skema 31).
Skema 31 Benzyliden åbning med TESH og TFA
Med brugen af en sterisk hindret Lewis syre kan man selektivt åbne til 6-OH. Tidligere har man
brugt AlCl3 som Lewis syre72, men Wang et al.73 publicerede, at et metaltriflat kunne katalysere
åbning af benzylidenen til 6-OH. Den generelle mekanisme for den reduktive åbning til 6-OH er
koordination af O-6 til LA (Sc(OTf)3), som giver et intermediat der kan reduceres, hvilket ses i
Skema 32.
Skema 32 Selektiv reduktion af benzyliden til fri 6-OH
71 DeNinno, M. P.; Etienne, J. B.; Duplantier, K. C. Tetrahedron Lett., 1995, 36, 669-672 72 Lipták, A.; Jodál, I.; Nánási, P. Carbohydr. Res., 1975, 44, 1-11 73 Wang, C.-C.; Luo, S.-Y.; Shie, C.-R.; Hung, S.-C. Org. Lett., 2002, 4, 847-849
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
38
Den metode som blev brugt til at åbne benzylidenen (12) var en modificeret udgave beskrevet af
Shie et al.74 med kobber(II)triflat i stedet for scandium(III)triflat som katalysator og boran i THF
(Skema 33). Reaktionen var hurtig og gav selektivt 9 i 84 % udbytte.
Skema 33 Syntese af benzylbeskyttet glycosylacceptor 9
Den næste glycosylacceptor (10) skulle have benzoylbeskyttelsesgrupper i stedet for
benzylbeskyttelsesgrupper. Denne acceptor 10 fremstilles også fra det ubeskyttede
methylglycosid (11), men med en anden strategi. Den primære alkohol blev beskyttet med en
tritylgruppe, ved at behandle methylglycosidet med tritylklorid i pyridin, som blev beskrevet af
Helferich et al.75 Det blev efterfulgt af en benzoylering med benzoylklorid i pyridin med 4-
dimethylaminopyridin som katalysator til at danne 13 i acceptabelt udbytte (Skema 34). 13 blev
behandlet med en blanding af eddikesyre og vand for at hydrolysere tritylgruppen76 og derved
danne den benzoylerede acceptor (10) i moderat udbytte (Skema 34).
Skema 34 Dannelse af benzoylbeskyttet glycosylacceptor 10
Mekanismen for trityleringen sker gennem en SN1mekanisme ved at klor dissocierer og der
dannes en stabil kation, som efterfølgende kan angribes af den primære hydroxylgruppe, som er
mere reaktiv end de sekundære hydroxylgrupper (Skema 35).
Skema 35 Mekanisme for trityl beskyttelse
74 Shie, C.-R.; Tzeng, Z. H.; Kulkarni, S. S.; Uang, B. J.; Hsu, C. H.; Hung, S.-C. Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44, 1665-1668 75 Helferich, B.; Speidel, P. E.; Toeldte, W. Ber., 1923, 56, 766-770 76 Helferich, B.; Koester, H. Ber., 1924, 57, 587-591
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
39
Benzoyleringen er katalyseret med 4-dimethylaminopyridin, som reagerer med benzoylklorid og
skaber et reaktivt intermediat som er drevet af dannelsen af et nyt konjugeret system.
Intermediatet kan reagere med en fri hydroxylgruppe og 4-dimethylaminopyridin bliver herved
gendannet og kan bruges i en ny katalytisk cyklus.
Skema 36 Mekanime for benzoylering med DMAP-katalyse
Tritylafbeskyttelsen var syrekatalyseret med en eddikesyre/vand-blanding. Mekanismen for
reaktionen er, at trityletheren bliver protoneret og den stabile kation dannes. Kationen kan
derefter reagere med en nukleofil, hvilket i denne reaktion var vand (Skema 37).
Skema 37 Mekanisme for afbeskyttelse af tritylgruppe
3.4 Glycosyleringer med pentenyldonorer
3.4.1 Glycosylering med 1-octanol som acceptor
For at afdække glycosyleringsevnen af pentenyldonorene blev der udført en testreaktion og
denne blev udført med en simpel acceptor i form af 1-octanol (Skema 38). Til aktiveringen af
pentenylglycosiderne blev der benyttet NIS og M(OTf)x.
Den indledende fase af testreaktionen er tidligere udført af Jette G. Petersen, med den
benzylerede pentenyldonor (8). Det blev fundet at udbyttet af reaktionen afhang af
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
40
reaktionstiden, da udbyttet var meget forskelligt efter henholdsvis 4 og 24 timer. Udbyttets
afhængighed af reaktionstiden blev undersøgt ved at følge reaktionen nøje med TLC-analyse og
det blev fundet at en reaktionstid på 16 h gav det bedste udbytte.
Skema 38 Glycosylering med pentenyldonor og 1-octanol
Med den optimale reaktionstid var det nu interessant at undersøge om der kunne findes bedre
alternativer til Sc(OTf)3 som aktivator for oxazolinen og derfor blev flere forskellige Lewis syrer
testet. En række kvalitative testreaktioner blev udført med 6 forskellige metaller, det vil sige, at
katalysatorernes evne blev vurderet ud fra TLC analyse og ikke udbytteprocenter. Metallerne til
testreaktioner blev udvalgt på baggrund af deres tidligere brug til aktivering af oxazolinen.
Følgende katalysatorer blev valgt:
• Sc(OTf)3
• Cu(OTf)2
• Mg(TfO)2
• Zn(OTf)2
• Yb(OTf)3
• FeCl3
Næsten alle metallerne viste sig at være gode katalysatorer i glycosyleringsreaktionerne med 1-
octanol. Det viste sig at FeCl3 ikke besad den samme katalytiske evne som de øvrige. Dette
kunne skyldes, at de andre testede katalysatorer var triflater som er kendt for en høj
syrestyrke.77 De fem øvrige metaller blev brugt videre i den kvantitative test af katalysatorene.
De kvantitative testforsøg som ses i Tabel 1 (indgang 3-7) blev udført med et underskud af
acceptor i forhold til donor for at gøre det muligt at følge reaktionen vha. TLC-analyse, da
oxazolinen ikke kan ses på TLC i modsætning til 1-octanol.
77 Kobayashi, S.; Sugiura, M.; Kitagawa, H.; Lam. W. W.-L. Chem. Rev., 2002, 102, 2227-2302
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
41
Tabel 1 Reaktionstider og udbytter for simpel glycosylering mellem pentenyldonorer og 1-octanol med forskellige katalysatorer. a Donor/Acceptor forhold. b Mængde af katalysator var 15 %, baseret
på mængden af donor. c Isolerede udbytter efter søjlekromatografi.
Tabel 1 viser med tydelighed, at der er flere Lewis syre som giver fuldt ud den samme aktivering
af oxazolinen som scandium. Dette resultat åbner op for, at de andre metaltriflater også kan
bruges til aktiveringen af oxazolinen ved glycosyleringsreaktioner. Derudover giver tabellen en
forventelig indikation om, at det benzylerede pentenylglycosid er mere reaktivt end den
acetylerede pentenylglycosid. Den armed penenyldonor (8) opnåede et udbytte på 65 % mod 50
% udbytte for det acetylerede pentenylglycosid (7).
Det kunne være interessant at undersøge om det var muligt at sænke mængden af katalysator
og stadig opnå de samme resultater. Derfor blev der efterfølgende udført et forsøg med en
katalysatormængde på 5 % i stedet 15 % og Cu(OTf)2 blev valgt til dette forsøg. Forsøget viste,
at når katalysator mængden blev sænket til 5 % faldt udbyttet af 15 markant fra 84 % (nr. 4,
Tabel 1) til 41 %. Dette resultat indikerede, at for at opnå høje udbytter ved rimelig reaktionstider
kunne katalysator mængden ikke sænkes fra 15 % til 5 %.
Nr. Donor Acceptor Produkt D/Aa Aktiveringb Temp. Tid Udbyttec
1 7 1-octanol
1:3 Sc(OTf)3
NIS (2 eq) reflux 3 h 50 %
2 8 1-octanol
1:3 Sc(OTf)3
NIS (2 eq) rt 6.5 h 65 %
3 8 1-octanol 15 2:1 Yb(OTf)3
NIS (2 eq) rt 16 h 81 %
4 8 1-octanol 15 2:1 Cu(OTf)2
NIS (2 eq) rt 16 h 84 %
5 8 1-octanol 15 2:1 Zn(OTf)2
NIS (2 eq) rt 16 h 88 %
6 8 1-octanol 15 2:1 Mg(OTf)2
NIS (2 eq) rt 16 h 85 %
7 8 1-octanol 15 2:1 Sc(OTf)3
NIS (2 eq) rt 16 h 88 %
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
42
3.4.2 Glycosylering med mentholacceptor
Potentialet for den benzylerede pentenyldonor skulle udforskes yderligere og derfor blev der
etableret endnu en række testreaktioner (Skema 39). Denne gang med (-)-menthol, som er en
sekundær sterisk hindret acceptor. Ved denne testreaktion blev reaktionshastigheden ikke
undersøgt med samme nøjagtighed som tidligere. Triflatsyre blev taget med i denne række af
reaktioner, for at undersøge om den i sig selv kunne fungere som katalysator uden
tilstedeværelse af et metal. Selve opsætningen af forsøget er ens med de forrige
glycosyleringsreaktioner med 1-octanol, med acceptoren som den begrænsende faktor.
Skema 39 Glycosylering med benzyleret pentenyldonor og (-)-menthol
Tabel 2 Reaktionstider og udbytter for reaktion mellem (-) menthol og pentenyldonor.a Donor/Acceptor forhold. b Mængde af katalysator var 15 %, baseret på mængden af donor. c Isolerede udbytter efter søjlekromatografi.
Tabel 2 viser, at der stadig var flere bud på en katalysator for aktiveringen af
oxazolinintermediatet. Reaktionerne med Cu(OTf)2, Zn(OTf)2, TfOH som katalysator gav et
acceptabelt udbytte. Mens Mg(OTf)2 og Yb(OTf)3 et væsenligt lavere udbytte end de andre
katalysatorer. Der var en lille forskel i reaktionstiderne, men disse blev set som ubetydelige. Med
Nr. Donor Acceptor Produkt D/Aa Aktiveringb Temp. Tid Udbyttec
1 8 (-)-menthol
2:1 Yb(OTf)3
NIS (2 eq) rt 24 h 53 %
2 8 (-)-menthol 16 2:1 Sc(OTf)3
NIS (2 eq) rt 25 h 65 %
3 8 (-)-menthol 16 2:1 Cu(OTf)2
NIS (2 eq) rt 25 h 76 %
4 8 (-)-menthol 16 2:1 Mg(OTf)2
NIS (2 eq) rt 24 h 42 %
5 8 (-)-menthol 16 2:1 Zn(OTf)2
NIS (2 eq) rt 26 h 73 %
6 8 (-)-menthol 16 2:1 TfOH
NIS (2 eq) rt 26 h 67 %
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
43
udgangspunkt i de acceptable udbytter for koblingen mellem pentenyldonoren og menthol var
det fornuftigt at teste koblingen mellem en kulhydratbaseret acceptor og pentenyldonoren.
3.4.3 Glycosyleringer med kulhydratbaserede acceptorer
Glycosyleringer med kulhydratbaserede og aminosyrebaseredeacceptorer ville afsløre om den
benzylerede pentenyldonor kunne bruges til mere avancerede glycosyleringer (Skema 40).
Derfor blev der brugt flere forskellige kulhydratbaserede glycosylacceptorer (Tabel 3), som
typisk bruges til opbygning af oligosaccharider. Da kobber(II)triflat viste sig at være fuldt ud
ligeså god som scandium(III)triflat, blev dette metal valgt som katalysator i disse
glycosyleringsreaktioner. Dette metal er tilmed også billigere end Sc(OTf)3.78 Da man ikke kan
se oxazolinintermediatet med TLC-analyse, blev acceptoren igen valgt som begrænsende
faktor.
Skema 40 Glycosylering mellem benzyleret pentenyldonor og kulhydratbaserede- og
aminosyrebaseredeacceptorer
78 Priser fundet på www.sigmaaldrich.com : Sc(OTf)3, 5g, 1932 kr. Cu(OTf)2, 5g, 501 kr.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
44
Tabel 3 Reaktionstider og udbytter for glycosylering mellem armed pentenyldonor med kulhydratbaserede og aminosyrebaseredeacceptorer. a Donor/Acceptor forhold. b Mængde af
katalysator var 15 %, baseret på mængden af donor. c Isolerede udbytter efter søjlekromatografi.
Resultaterne i Tabel 3 viser at pentenyldonoren kun gav fra lavt til moderat udbytte med
kulhydratbaserede acceptorer. Den glycosylering, der gav det bedste udbytte på 50 % var
glycosyleringen med det benzylerede methylglycosid som acceptor. Derimod gav
glycosyleringen med den benzoylerede acceptor kun 17 % udbytte. Dette kan måske bunde i at
disse acceptorer ikke har den samme reaktivitet som de tidligere afprøvede acceptorer. Det kan
også være at aktiveringen af pentenylglycosidet er for hurtig og oxazolinen kan lave
sidereaktioner.
Glycosyleringen mellem Fmoc-beskyttet serin og den benzylerede pentenyldonor (8) gav 20 i 36
% udbytte. Beskyttelsesgruppen Fmoc bruges i fastfasesyntese af peptider og dermed blev
anvendelsesområdet af pentenyldonoren udvidet, så den også kan bruges hvis man ønsker at
Nr. Donor Acceptor Produkt D/Aa Aktiveringb Temp. Tid Udbyttec
1 8
3:1 Cu(OTf)2
NIS (2 eq) rt 5 dage 37 %
2 8
3:1 Cu(OTf)2
NIS (2 eq) rt 2 dage 50 %
3 8
3:1 Cu(OTf)2
NIS (2 eq) rt 2 dage 17 %
4 8
3:1 Cu(OTf)2
NIS (2 eq) rt 2 dage 36 %
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
45
lave glycosylerede peptider. Som tidligere nævnt er serin en af de aminosyrer i kroppen, hvorpå
der sidder kulhydratenheder og er derfor en interessant aminosyre at bruge som acceptor i
glycosyleringsreaktioner.
I et forsøg på at optimere udbyttet af glycosyleringen mellem pentenyldonoren (8) og
glycosylacceptoren (9) blev reaktionen udført med mikrobølgestråling i 20 min ved 80° C i stedet
for 2 dage ved stuetemperatur. Reaktionen gav et tilfredsstillende udbytte på 50 %, hvilket var
det samme som ved konventionel varme, men med en kraftig reduktion i reaktionstiden fra 2
dage til 20 min.
3.4.4 Opsummering pentenyldonorer
Pentenylglycosiderne viste sig at give gode udbytter i glycosyleringsreaktioner med den simple
acceptor 1-octanol og acceptable udbytte med den sekundære acceptor (-)-menthol. Det kunne
fastslås, at flere metaltriflater kunne aktivere både NIS og oxazolinen. Med mere komplicerede
acceptorer faldt udbytterne, hvilket kunne skyldes for hurtig aktivering af donoren. Denne hurtige
aktivering kan være skyld i en ophobning af oxazolin, da oxazolinen potentielt kan fungere som
acceptor. En ophobning af oxazolinen kan derfor være medvirkende til uønskede sidereaktioner.
Mikrobølgestråling viste, at det kraftigt kunne reducere reaktionstiden og ydermere blev det vist,
at udbytte faldt betydeligt ved reduktion af katalysatormængden.
3.4.4.1 Sammeligning af glycosyleringsresultater
Sideløbende med glycosyleringerne med pentenyldonorer er der udført tilsvarende
glycosyleringer med thioler som udtrædende gruppe på det anomere center79 (Figur 18).
Glycosyleringerne blev udført med de samme reaktionsbetingelser som for pentenyldonorene for
at gøre testreaktionerne sammenlignelige.
Figur 18 Disarmed (21) og armed thioglycosid (22) af GlcNAc
79 Arbejde udført af specialestuderende Mira S. Christiansen
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
46
Tabel 4. Samling af udvalgte glycosyleringsresultater med pentenylglycosyl- og thioglycosyldonorer. a Donor/Acceptor forhold. b Mængde af katalysator var 15 %, baseret på mængden af donor. c Isolerede udbytter efter søjlekromatografi.
Ved sammenligning af udbytterne i glycosyleringsreaktionerne viste de disarmed
thioglycosiderne sig at være bedre end pentenylglycosiderne til dannelsen af octylglycosidet
Nr. Donor Acceptor Produkt D/Aa Aktiveringb Temp. Tid Udbyttec
1
1-octanol
1:3 Sc(OTf)3
NIS (2 eq) reflux 3 h 50 %
2
1-octanol
1:3 Sc(OTf)3
NIS (2 eq) reflux 3 h 65 %
3
1-octanol
2:1 Sc(OTf)3
NIS (2 eq) rt 16 h 88 %
4
1-octanol
2:1 Cu(OTf)2
NIS (2 eq) rt 16 h 50 %
5
(-)-
menthol
2:1 Cu(OTf)2
NIS (2 eq) rt 24 h 76 %
6
(-)-
menthol
2:1 Cu(OTf)2
NIS rt 23 h 28 %
7
(-)-
menthol
1:2 Cu(OTf)2
NIS rt 23 h 67 %
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
47
(14). Men når man sammenligner udvalgte glycosyleringsresultater for de to armed donorer
vender billedet. Ved dannelsen af octylglycosidet (15) med den simple acceptor 1-octanol var
udbyttet 88 % med det armed pentenylglycosid (8), hvor glycosyleringen med thioglycosidet (22)
kun gav 50 %. Pentenylglycosidet gav accceptable udbytte (76 %) med glycosylering med (-)-
menthol hvilket også var højere end for thioglycosidet (28 %). Det var muligt at forbedre
thioglycosidernes udbytter ved at ændre på donor/acceptor forholdet, så der var et overskud af
acceptor. Den markante forbedring kan tydeligt ses når man sammenligner nr 6 og nr 7 i Tabel
4.
Den eneste forskel mellem glycosyleringsreaktionerne med de armed glycosyldonorer var det
biprodukt der skabes når oxazolinen dannes. Dette biprodukt kunne have indvirkning på
glycosyleringsreaktionerne og være skyld i de dårlige udbytter med thioglycosidet. Ved
aktiveringen af thioglycosidet med NIS, dannes biproduktet PhSI. Biproduktet kan reagere i en
redoxreaktion med et andet molekyle PhSI og danne diphenyldisulfid.
Skema 41 Dannelsen af diphenyldisulfid
For at undersøge om diphenyldisulfid havde indvirkning på udbyttet af glycosyleringerne, blev
der udført en testreaktion med det armed pentenylglycosid (8), 1-octanol og 0.5 ækvivalent
diphenyldisulfid.80 Reaktionen gav et ringe udbytte på 28 %, hvilket var markant lavere end det
tidligere resultat med et udbytte på 84 % for samme reaktion uden diphenyldisulfid. Dermed gav
resultatet en indikation af at det dannede diphenyldisulfid kunne have en effekt på udbyttet. Det
til trods havde det været muligt at opnå acceptable udbytter med thioglycosiderne, med et
overskud af acceptor.
3.5 Syntese af trisaccharid Med en ny GlcNAc donor der havde acceptable glycosyleringsevner med kulhydratbaserede
acceptorer, kunne det være interessant at undersøge om man kunne bruge
pentenylglycosiddonoren til at bygge et trisaccharid. For at danne længere kulhydratkæder end
disaccharider skal man have acceptorer som også kan bruges som donor. Pentenyldonoren
kunne modificeres til at indeholde en acceptorfunktionalitet. Da hydroxylgruppen på 6-positionen
er den mest reaktive, er det den mest oplagte hydroxylgruppe at bruge som acceptor på
pentenyldonoren. Til aktiveringen af pentenyldonoren bruges både metaltriflat og NIS, derfor
kunne det være fordelagtigt at bruge lignende aktivering til den første donor, som skal reagere 80 Reaktionsbetingelser: D/A (2:1), NIS (2 eq), Sc(OTf)3, PhSSPh, CH2CL2, rt., 16h
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
48
med den modificerede pentenyldonor (23). Den modificerede pentenyldonor (23) blev
syntetiseret af Mira Christiansen med udgangspunkt i det acetylerede pentenylglycosid (7). Det
acetylerede pentenylglycosid (7) blev deacetyleret med natriummethoxid i methanol efterfulgt af
en selektiv tritylering af 6-OH, med TrCl i pyridin. Dernæst blev der introduceret
benzylbeskyttelsesgrupper på 3-OH og 4-OH med NaH og BnBr og til sidst en afbeskyttelse af
tritylgruppen med PTSA i MeOH, for at frigøre 6-OH (Skema 42).
Skema 42 Dannelse af modificeret pentenyldonor med både donor- og acceptorfunktionalitet81
Trikloracetimidater kan blive aktiveret af metaltriflater82 og blev først fortrukket som glycosyldonor. Derfor blev der syntetiseret en peracetyleret glycosyldonor med et trikloracetimidat på det anomere center. Esterfunktionalitet på C-2 positionen sikrer β-glycosid-dannelse (
Skema 13). Første trin i syntesen af trikloracetimidatdonoren er en selektiv afbeskyttelse af
acetylen på det anomere center, en metode beskrevet af Sim et al.83 Peracetyleret glucose blev
reageret med benzylamin i THF for at opnå en reducerende sukker (24) hvor de øvrige
acetylbeskyttelsesgrupper forbliver intakte i acceptabelt udbytte. For at danne trikloracetimidatet
(25) blev den reducerende sukker behandlet med trikloracetonitril i CH2Cl2 med en katalytisk
mængde base i form af DBU (Skema 43).
Skema 43 Dannelse af trikloracetimidat donor 25
Mekanismen for de to ovenstående trin er vist i Skema 44, først afbeskyttelsen af acetylgruppen
hvor benzylaminen reagerer med carbonylen og danner en reducerende sukker (24). I næste trin
sker der først en deprotonering af den frie hydroxlgruppe med DBU, som derefter reagerer med
81 Syntese udført af specialestuderende Mira S. Christiansen 82(a) Adinolfi, M.; Barone, G.; Guariniello, L.; Iadonisi, A. Tetrahedron Lett., 2000, 41, 9005-9008, (b) ) Adinolfi, M.; Barone, G.; Iadonisi, A.; Mangoni, L.; Schiattarella, M. Tetrahedron Lett., 2001, 42, 5967-5969 83 Sim, M. M.; Kondo, H.; Wong, C.-H. J.Am. Chem. Soc., 1993, 115, 2260-2267
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
49
trikloracetonitril og danner trikloracetimidatdonoren med α-konfiguration som følge af
anomereffekten (Skema 44).
Skema 44 Mekanisme for dannelse af trikloracetimidat donor (25)
Glycosylering mellem trikloracetimidatet og den nye pentenyldonor gav ikke det forventede
disaccharid og derfor blev en anden donor testet. En donor som aktiveres af metaltriflater er β-
acetatet af peracetyleret GlcNAc, hvis donorevner er beskrevet af Christensen et al.65. Derfor
blev denne donor brugt i stedet for trikloracetimidatdonoren i det første trin i dannelsen af
trisaccharidet.
Syntese af trisaccharidet blev udført som en ”one pot” syntese hvor mellemproduktet i dette
tilfælde et disaccharid, ikke blev oprenset. De tre kulhydrater som skulle kobles sammen var β-
acetatet af peracetyleret GlcNAc (6), en 6-OH acceptor med pentenylfunktionalitet på det
anomere center (23) og en 6-OH acceptor med benzylbeskyttelsegrupper (9). Dermed bliver der
dannet et trisaccharid som indeholder to acetylerede glucosamin enheder, som er 1→6
forbundet.
Skema 45 Syntese af trisaccharid (27)
Acetyldonoren (6) blev tilsat i overskud for at opnå et højt udbytte og efter et døgn viste MS-
analyse at der var sket dannelse af disaccharidet (26). Da TLC-analyse indikerede, at
acceptoren var forbrugt blev der tilsat NIS og et overskud af den næste 6-OH acceptor (9). Efter
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
50
yderligere et par dage blev reaktionen oprenset på søjlekromotagrafi. Da TLC-analyse viste, at
der under reaktionen var dannet adskillelige stoffer og trisaccharidets Rf-værdi var ukendt, blev
flere af stofferne isoleret og der blev optaget et massespektrum af dem. Massespektrometri viste
at en af de isolerede stoffer indeholdte trisaccharidet (27), desværre viste1H-NMR at det
isolerede produkt ikke var rent. Derfor var det ikke muligt at rapportere et nøjagtigt udbytte på
trisaccharidet, men udbyttet var ca 20 %.84 En mere krævende vej til trisaccharidet kunne være
at isolere dissaccharidet for at fjerne overskud af acetyldonor (6), hvilket ville give en ”renere”
reaktion i næste trin. Derfor blev det første trin i Skema 45 udført igen og reaktionen blev
oprenset og gav dissaccharid i et skuffende udbytte på 27 %. Af tidmæssige årsager blev
disaccharidet ikke karakteriseret og der blev ikke optimeret på reaktionen i form af
mikrobølgestråling i stedet for konventionel varme.
3.6 Acetyldonor I lyset af at aktiveringen af pentenyldonoren var muligvis for hurtig, blev det undersøgt om det
var muligt at finde en anden udtrædende gruppe på det anomere center. Mange af disse
udtrædende grupper, f.eks. trikloracetimidater som også tidligere er nævnt, ville dog være lige
så hurtige eller enddog hurtigere end pentenylaktiveringen.
En mulighed for at opnå langsommere aktivering kunne være at benytte et β-acetat (28) af et
fuldt benzyleret GlcNAc til dannelsen af oxazolinen. Inspirationen kommer fra Christensen et
al.65 som viste, at de havde en langsom aktivering af deres acetyldonor (6) og en tydelig
indikation derpå var, at oxazolinen kunne ses ved TLC-analyse.
Figur 19 Acetyldonorer
På den baggrund ville det være interessant, at undersøge om denne type donor kunne gøres
mere reaktiv ved at udskifte acetylgrupperne med benzylgrupper. Altså, at transformere donoren
fra ”disarmed til ”armed”. M. Kiso og L. Anderson85 har brugt 28β som glycosyldonor med
overskud af FeCl3 som aktivator.
Der findes et utal af måder hvorpå man kan danne 28β og nogle af disse metoder blev afprøvet
84 MS-spektrum I Appendiks 2 85 Kiso, M.; Anderson, L. Carbohydr. Res., 1985, 136, 309-323
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
51
med lidt eller begrænset succes, hvilket er beskrevet i de næste afsnit.
3.5.1 Benzylmetoden
Udgangspunktet i den ene metode var tetraacetyleret GlcNAc (6) som også blev brugt til
syntesen af pentenyldonorene. Først blev der dannet et benzylglycosid (29), i godt udbytte, med
den samme metode som til dannelsen af pentenylglycosidet (7), med ytterbium(III)triflat som
katalysator og benzylalkohol som acceptor (Skema 46).
Skema 46 Dannelse af benzylglycosid 29
Derefter blev acetylgrupperne afbeskyttet ved standard Zemplen betingelser (NaOMe/MeOH).
Dette blev efterfulgt af en benzylering med standardbetingelserne NaH og BnBr i DMF som gav
det tetrabenzylerede produkt (30) i flot udbytte, til trods for risikoen for overbenzylering (Skema
47). Det næste trin i syntesen var en regioselektiv hydrogenolyse på C-1 positionen. Denne
metode er udviklet af Bieg et al.,86 hvor der bruges Pd/C og ammoniumformat til at danne H2.
Den tetrabenzylerede GlcNAc (30), ammoniumformat og Pd/C blev blandet med methanol og
blev varmet til reflux og gav den reducerende sukker (31) i acceptabelt udbytte (Skema 47).
Skema 47 Dannnelse af reducerende sukker 31
Bieg et al.86 havde tilmed fundet at konfigurationen på det anomere center har betydning for
effektiviteten af metoden, idet at ækvatorielle benzyler er lettere at fjerne and axielle. Derfor var
det en fordel at have β-konfiguration fra starten af syntesen. Efter afbeskyttelsen dannes der en
blanding af to produkter med henholdsvis axial og ækvatoriel hydroxylgruppe på det anomere
center og disse var svære at adskille. Næste trin i syntesen var en acetylering af det anomere
center, som vil blive omtalt senere i dette afsnit.
For at mindske antallet af syntesetrin frem til den reducerende sukker (31), blev det forsøgt at 86 Bieg, T.; Szeja, W. Carbohydr. Res., 1990, C10-C11
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
52
danne den tetrabenzylerede GlcNAc (30) i et trin. Dette blev gjort ved at benzylere GlcNAc med
standard betingelserne NaH og BnBr i DMF i 36 % udbytte (Skema 48). Udbyttet er acceptabelt;
hvis man tager i betragtning, at man springer seks trin over i syntesen. Ydermere blev
overbenzylering undgået og de to diastereomere kunne adskilles med søjlekromatografi. En
ulempe er dog at der dannes en mængde af 30 med α-konfiguration, som ikke kan debenzyleres
med samme effektivitet som β-konfigurationen.
Skema 48 Dannelse af tetrabenzyleret GlcNAc
Det næste trin består i at introducere β-acetatet på det anomere center for at opnå den ønskede
donor (28β).
Inch og Fletcher87 udviklede i 60’erne en metode til at danne β-acetatet i acceptable udbytter,
udfra den reducerende sukker. Foruden de ”klassiske” acetyleringsbetingelser tilsætter de
pyridiniumklorid for at ændre på forholdet mellem α/β af den reducerende sukker.
Pyridiniumklorid kan hjælp til mutarotationen som blev opdaget af Swain og Brown Jr.88 (Skema
49), så der i reaktionsblandingen optræder mere β-anomer end α-anomer.
Skema 49 Katalyse af mutarotation med 2-hydroxypyridin
Den reducerende sukker (31) og pyridiniumklorid blev opløst i pyridin og opvarmet til 100° C og
efter en time blev der tilsat eddikesyreanhydrid. Denne reaktion gav et udbytte på 54 %, hvor
produktet var en 1:1 α/β blanding af det ønskede produkt 28 (Skema 50).
87 Inch, T. D.; Fletcher Jr., H. G. J. Org. Chem, 1966, 31, 1810-1815 88 Swain, C. G.; Brown Jr., J. F. J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2534-2537
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
53
Skema 50 Acetylering af reducerende sukker 31
Disse to diastereomere var en udfordring at adskille. Forsøget blev gentaget adskillige gange
med forskellige ændringer i proceduren, dog uden at det gav nogle forbedringer på udbyttet.
Eksempelvis blev der varmet mere end en time for at få mutarotationen til at danne mere β-
anomer. Reaktionen i Skema 50 gav ved opvarmning en gullig/brun homogen blanding, hvilket
forekom besynderligt da alle reaktanterne var klare eller hvide ved reaktionen start. Kloridet fra
pyridiniumklorid kunne være skyld i denne misfarvning og det skuffende udbytte. Derfor var det
en oplagt mulighed at afprøve samme katalysator til mutarotationen som Swain og Brown Jr.
havde brugt. Desværre gav forsøget med 2-hydroxypyridin ikke noget bedre resultat end det
som var opnået med pyridiniumklorid som katalysator. Endnu en katalysator i form af
pyridiniumparatoluensulfonat (PPTS) blev afprøvet uden held.
3.5.2 Iminmetoden
Under fremstillingen af pentenyldonorene blev der gennem anvendelse af iminbeskyttelse af
kvælstof selektivt dannet et β-acetat på det anomere center (Skema 24) og denne metode
kunne måske ligeledes bruges til at lave det ønskede β-acetat (28β).
For at kunne bruge den tidligere procedure fra Skema 24 skulle der bruges en fri amin og en fri
hydroxylgruppe på det anomere center. Derfor blev udgangsstoffet til denne nye syntesevej den
tetrabenzylerede GlcNAc (30), som i et trin kunne transformeres til den ønskede frie amin. Den
tetrabenzylerede GlcNAc (30) blev behandlet med 5M saltsyre i refluxende tetrahydrofuran efter
en metode beskrevet af Inch og Fletcher87 (Skema 51). Denne reaktion gav det ønskede produkt
(32) og et biprodukt hvor benzylgruppen stadig sad på det anomere center (33). Der skete ingen
oprensning efter dette trin og derfor var biproduktet (33) også med i næste reaktion.
Skema 51 Dannelse af tribenzyleret glucosamin
De næste trin i syntesen er identiske med trinene i Skema 24. Først en introduktion af en
midlertidig beskyttelsesgruppe på aminen, acetylering, afbeskyttelse af aminen og til sidst
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
54
acetylering af amin hvilket kan ses i Skema 52. Denne metode gav et acceptabelt udbytte, til
trods for de mange trin i syntesen.
Skema 52 Dannelse af β-acetat donor 28 β
3.5.3 Kloridmetoden
I forsøget på at finde en ny metode til at danne β-acetatet (28β) selektivt, kunne α-kloridet være
en løsning. Et nukleofilt angreb fra acetat eller eddikkesyre på α-kloridet i en ren SN2-reaktion
ville give inversion af det anomere center og give den rigtige stereokemi (Skema 53).
Skema 53 Mekanisme for inversion på det anomere center
Den reducerende sukker (31) blev reageret med thionylklorid i en 1:1 blanding af
toluen/diethylether efter en metode som er beskrevet af Hoffmann et al.89 (Skema 54) På grund
af det ustabile klorid blev det brugt i det næste trin uden oprensning med søjlekromatografi.
Skema 54 Dannelse af klorid 34
Mekanismen for dannelsen af kloridet med thionylklorid består af to trin. Lactolen reagerer med
thionylklorid som har klorid som udtrædende gruppe. Aglyconen er herved blevet en god
udtrædende gruppe og klorid kan angribe og danne α-kloridet, grundet anomereffekten (Skema
55).
89 Hoffmann, M.; Burkhart, F.; Hessler, G.; Kessler, H. Helv. Chim. Acta., 1996, 79, 1519-1532
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
55
Skema 55 Mekanisme for dannelse af klorid 34
Efter fremstillingen af kloridet blev det forsøgt at lave β-acetatet med både NaOAc, AgOAc og
AcOH som nukleofiler. Desværre viste ingen reaktioner at give det forventede produkt fra Skema
53. Den største årsag til dette må være, at ingen af de anvendte nukleofiler havde den
nødvendige nukleofilicitet.
3.5.4 Furanosylmetoden
Som tidligere nævnt har Cai et al.66 for nylig beskrevet en metode hvor de via en
furanosyloxazolin selektivt kunne skabe β-glycosider af glucosamin og med inspiration fra dette
resultat blev det forsøgt at danne β-acetatet. For at danne furanosyloxazolinen (35), blev
GlcNAc behandlet med jern(III)klorid i refluxende acetone, som beskrevet af Furneaux et al.90
Dette gav furanosyloxazolinen i 63 % udbytte. Derefter blev 35 forsøgt reageret med eddikesyre,
dog uden dannelse af β-acetatet (Skema 56).
Skema 56 Dannelse af β-acetat via furanosyloxazolin
Reaktionen blev udført adskillige gange uden at give ikke det ønskede produkt, men i stedet
blev 5,6-isopropylidenen transacetyleceret. Det kunne skyldes at reaktionsblandingen bliver for
sur.
3.5.5 Alternativer til dannelsen af acetyldonoren
For at opnå β-selektivitet på det anomere center blev det forsøgt at indsætte en større gruppe
90 Furneaux, R. H.; Gainsford, G. J.; Lynch, G. P.; Yorke, S. C., Tetrahedron, 1993, 49, 9602
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
56
end acetylgruppen i form af en pivaloylgruppe på det anomere center i håbet om, at denne udfra
steriske betragtninger ville give β-selektivitet. Pivaloylen adskiller sig fra acetylen ved at den har
tre methylgrupper siddende på α-carbon. Disse tre methyl grupper giver en sterisk hindring,
hvilket teoretisk set kunne resultere i, at der blev dannet mere af det ønskede produkt med β-
konfiguration i forhold til α-konfiguration. Mann et al.91 har tidligere rapporteret om partiel
selektivitet ved introduktion af pivaloylgrupper. For at danne pivaloylglycosidet blev lactolen (31)
behandlet med pivaloylklorid i pyridin. Desværre var produktet (36) mod forventning med α
konfigurationen og i lavt udbytte. 1H-NMR viste at det var α-anomeren der var dannet, men også
at der var urenheder. Produktet blev endvidere bekræftet af massespektroskopi.
Skema 57 Pivaloylering af lactol (31)
Det kunne være interessant at undersøge om en alternativ metode beskrevet af Magnusson og
kollegaer i 1988 92, kunne bruges til selektivt at fremstille β-acetatet. De benytter en anomer
beskyttelsesgruppe i form af TMSEt. TMSEt danner, under behandling med BF3•Et2O, et
intermediat som kan reagere med Ac2O. Denne reaktion leder til dannelse af et β-acetat og
mekanismen er vist i Skema 58. Den hårde base, fluoridionen, reagerer med det hårde silicium
atom og der dannes et intermediat. Intermediatet reagerer hurtigt med Ac2O og danner β-
acetatet. Dette ville dog involvere lidt flere syntese trin, da denne metode kræver introduktion af
beskyttelsesgruppen TMSEt. Denne metode blev ikke afprøvet af tidsmæssige årsager.
Skema 58 Selektiv dannelse af β-acetat med TMSEt som udtrædende gruppe på det anomere
center
91 Mann. M. C.; Thomson, R. J.; Dyason, J. C.; McAtamney, S.; von Itzstein, M. Bioorg. Med. Chem., 2006, 14, 1518-1537 92 Jansson, K.; Ahlfors, S.; Frejd, T.; Kihlberg, J.; Magnusson, G.; Dahmén, J.; Noori, G.; Stenvall, K. J. Org. Chem., 1988, 53, 5629-5647
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
57
3.7 Glycosyleringer med acetyldonor Under de tidligere omtalte metoder som var mere eller mindre succesfulde, har det været muligt
at danne β-acetyl donor(28β). Endda i sådan en mængde at der kunne udføres
glycosyleringsreaktioner. Potentialet hos acetyldonoren var forventet at være bedre end
pentenyldonoren og derfor blev de første glycosyleringer udført med kulhydratbaserede
acceptorer (Tabel 5). Baggrunden for disse glycosyleringer var, at de skulle vise donorens
glycosyleringevne og ikke de katalytiske evner hos et givet metal. Derfor blev Sc(OTf)3 valgt
som katalysator.
Tabel 5 Glycosyleringer med acetyldonor. a Donor/Acceptor forhold. b Mængde af katalysator var
15 %, baseret på mængden af donor. c Isolerede udbytter efter søjlekromatografi.
Tabel 4 viser at, forventningerne til acetyldonoren blev indfriet. Specielt glycosyleringresultatet
med den benzylerede methylglycosidacceptor (9) gav et fremragende udbytte på 86 %.
Glycosyleringen med galactoseacceptoren gav også et godt resultat med et udbytte på 67 %.
Nr. Donor Acceptor Produkt D/Aa Aktiveringb Temp. Tid Udbytte
1 28β
2:1 Sc(OTf)3 Reflux 24 h 67 %
2 28β
9
2:1 Sc(OTf)3 Reflux 21 h 86 %
3 28β
10
2:1 Sc(OTf)3 Reflux 24 h 46 %
4
28α
2:1 Sc(OTf)3 Reflux 24 h 0 %
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
58
Endda glycosyleringen med den benzoylerede methylglycosidacceptor gav et acceptabelt
udbytte på 46 %. Derudover viser tabellen at indgang 4 med α-anomeren ikke kunne give det
ønskede produkt. Det var dog forventeligt at α-anomeren ikke gav det ønskede produkt, da den
ikke aktiveres af den anvendte katalysator.
3.7.1 Opsummering acetyldonoren
Syntesen af acetyldonoren viste sig at være en stor udfordring og mange metoder blev afprøvet
nogle mere succesfulde end andre. Den direkte selektive acetylering gav lavt udbytte af β-
acetatet, mens furanosyl og kloridmetoden slet ikke gav produkt. Iminmetoden gav et
acceptabelt udbytte og dette kunne forbedres til at blive højere. Acetyldonorens evne som
glycosyldonor viste sig at være gode og endda bedre end pentenyldonoren. Dog er udbytterne
en smule lavere ved sammenligning med resultater opnået af M. Kiso og L. Anderson85, der
opnåede 80 % af 17 mod de opnåede 67 %. Med den rigtige syntesevej til acetyldonoren kunne
det være meget interessant at prøve den på andre acceptorer. En oplagt glycosyl acceptor at
afprøve er GlcNAc med en fri 4-OH, med henblik på fremstilling af ”kerne pentasaccharidet”.
3.8 Methoxyacetyldonor Inanaga et al.93 har i de tidlige 1990’ere beskrevet glycosyleringer med methoxyacetyldonorer.
Methoxyacetyldonoerne blev aktiveret med ytterbium(III)triflat. Derfor var det interessant, at
undersøge om man kunne lave en GlcNAc-donor med methoxyacetylfunktionalitet på det
anomere center. Dermed kunne man udnytte, at katalysatoren både kan aktivere den
udtrædende gruppe på det anomere center og oxazolinen, ligesom det var tilfældet med
acetyldonoren (28β). Donoren (37) blev lavet uden besvær i en α/β-blanding i forholdet 6:1, ved
at reagere lactolen (31) med methoxyacetylklorid i tør pyridin, hvilket gav 37 i moderat udbytte
(Skema 59). Dette er inspireret af en metode beskrevet af R. R. Schmidt og J. Michel.94
Produktet blev dog en blanding af α- og β-anomerene da der ikke var noget var til at styre
selektiviteten i glycosyleringen. Forholdet mellem α og β blev 6:1 hvilket også var forventet, i
henhold til anomereffekten.
93 (a) Inanaga, J.; Yokoyama, Y.; Hanamoto, T. Tetrahedron Lett., 1993, 34, 2791-2794 (b) Inanaga, J.; Yokoyama, Y.; Hanamoto, T. J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1993, 1090 94 Schmidt, R. R.; Michel, J. J. Org. Chem., 1981, 46, 4787-4788
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
59
Skema 59 Dannelse af methoxyacetyldonor (37)
For at undersøge methoxyacetyldonorens potentiale i glycosyleringer, blev donoren brugt i en
glycosylering med 1-octanol (Skema 60). Glycosyleringen blev udført med samme
reaktionsbetingelser som de tidligere testreaktioner med octanol, hvor Sc(OTf)3 blev brugt som
katalysator og CH2Cl2 var solvent. Sc(OTf)3 blev valgt fremfor for Yb(OTf)3, idet der var opnået
bedre resultater end med Yb(OTf)3 i de tidligere reaktioner. Efter 1 time var kun en lidt af
donoren forbrugt hvilket kunne svare til den del af donoreren som havde β konfiguration. For at
få aktiveret den resterende del af donoren blev det valgt at varme reaktion op til reflux. Udbyttet i
glycosyleringsreaktionen på 32 % var langt lavere end forventet. Sammenholdt med resultaterne
opnået af Inanaga et al.93 som opnår et udbytte på 99 %, er udbyttet meget skuffende.
Da det var en testreaktion kunne højere udbytte måske opnås ved at skifte solventet til
acetonitril, hvilket Inanaga et al.93 fandt bedst. En udskiftning af katalysatoren og
mikrobølgestråling kunne måske også øge udbyttet og fremtidige studier vil kunne afsløre dette.
Skema 60 Glycosylering med methoxyacetyldonor (37)
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
60
4. Konklusion
Formålet med projektet var at fremstille en pentenyldonor der kunne bruges til direkte dannelse
af β-glycosider og det er lykkes. Pentenyldonoren kunne bruges til dannelse af simple
octylglycosider med 1-octanol som acceptor med højt udbytte. Mere komplicerede glycosider i
form af menthylglycosider og disaccharider kunne også dannes udfra pentenyldonoren med
moderate udbytter. Ydermere kunne pentenyldonoren bruges til glycosylering med den Fmoc
beskyttede aminosyrerest serin. Dermed er der skabt et nyt værktøj til at danne β-glycosider
med GlcNAc.
En indledende syntese af et trisaccharid (27) kunne også udføres med en modificeret
pentenyldonor og dette er et rigtig godt resultat. Da forsøget langt fra er optimeret, kan der
formodenlig opnås højere udbytte i denne syntese.
Både en acetyl- og en methoxyacetyldonor blev fremstillet og kunne bruges til dannelse af β-
glycosider. Acetyldonoren kunne bruges til dannelsen af disaccharider, hvilket var nogle lovende
resultater og en klar forbedring af Kiso og Andersons resultater85, idet at mængden af
katalysatoren kunne sænkes fra støkiometrisk mængde til katalytisk. Der er et uudnyttet
potentiale hos acetyldonoren som er større end det der er vist i denne rapport og fremtidige
undersøgelser vil vise dette potentiale. Methoxyacetyldonoren blev brugt i en
glycosyleringsreaktion med en simpel acceptor og resultatet af denne reaktion viste at man kan
bruge den som glycosyldonor. Yderligere undersøgelser for at klarlægge glycosyleringsevnen
hos methoxyacetyldonoren kan med fordel udføres.
I løbet af projeket er der udviklet en effektiv metode til aktivering af en ekstisterende
glycosyldonor (28β) og antallet af donorer af GlcNAc, der kan bruges til direkte dannelse af β-
glycosider er udvidet med yderligere to i form af en benzyleret pentenyldonor (8) og en
methoxyacetyldonor (37). Det er en stor udfording at syntetisere acetyldonoren og grundigere
undersøgelser bør fortages for at forbedre udbytte og selektivitet. Methoxyacetyldonorens
potentiale er ikke fuldt udnyttet, da der ikke testet for at finde det optimale solvent og den bedste
katalysator.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
61
5. Eksperimentiel sektion
5.1 General methods
Anhydrous solvents, which were used when needed, were dried by standard procedure95. TLC
was performed on aluminium sheets coated with silica gel (Merck 60 F254). They were visualized
in UV-light or by staining with Cmol96, KMnO497. Flash chromatography was done using Fluka
silica gel 60 (230-400 mesh) as stationary phase. 1H-NMR spectra were recorded at 400 MHz and 13C-NMR spectra were recorded at 100 MHz on
a Varian Mercury 400 spectrometer. Optical rotation was measured on a PE-314 polarimeter
with the unit deg ▪ cm2 / g and concentrations were reported in g / 100 mL. Melting points were
measured on a Büchi B-540 instrument and are uncorrected. Mass spectra were recorded at a
Micromass LC-TOF (ESI) instrument.
95 Perrin, D. D.; Armarego, W. L. F., Purification of Laboratory Chemicals, 1988, 3. Edition, Butterworth-Heinemann Ltd. 96 Cmol: (NH4)6Mo7O24 ▪ 4H2O, Ce(SO4)2, H2SO4 in water 97 KMnO4: KMnO4, NaOH in water
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
62
6: Acetyl-2-acetamido-tri-O-3,4,6-acetyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside
D-Glucoseamine hydrochloride (25.51g, 0.12 mol) was dissolved in a fresh 1M NaOH solution
(120mL) and p-anisaldehyde (17 mL, 0.14 mol) was added. After short time crystals appeared,
but these was removed under powerful stirring. The reaction was refrigerated o/n. The
precipitate was filtred off and washed with ice cold water. The washed with a mixture of
EtOH/Et2O (1:1) and then concentrated on vacuum.
The intermediate product was dissolved in a mixture of pyridine (125mL) and acetic anhydride
(75mL) on ice and stirred for 1h. The reaction was left o/n. The mixture was poured in ice water
and the precipitated was washed with cold water.
The mixture was dissolved in acetone and was heated until reflux (60º C). Then 5M HCl (10 mL)
was added and immediate formation of precipitate occurred. The mixture was cooled down to rt.
and diluted with Et2O. The reaction mixture was cooled down on ice and the formed precipitate
was filtered off and washed with Et2O (2x150 mL). Then it was concentrated on vacuum.
The solid was dissolved in dry CH2Cl2 (250 mL) on ice and Et3N (11 mL) was added on ice. Then
Ac2O (11 mL) was added on ice and the reaction mixture got clear. The temperature was raised
to rt. After 35 min TLC showed full conversion of starting material. The mixture was poured into
ice water. The organic phase was washed with water (150 mL) and dried with MgSO4. The
mixture was concentrated on vacuum.
Crystals was recrystallized in Et2O- CH2Cl2. Yield (13.88g, 29 %). Rf: 0.34 (EtOAc) Mp (uncorr.):
186-189 °C. 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 5.69 (d, 1H, J1,2 8.8 Hz, H1), 5.51 (d, 1H, JNH,2 10.0 Hz,
NH), 5.17-5.09 (m, 2H, H3, H4), 4.31-4.24 (m, 2H, H2, H6a), 4.12 (dd, 1H, J5,6b 2.4 Hz, J6a,6b
10.0 Hz, H6b), 3.79 (ddd, 1H, J5,6b 2.4 Hz, J5,6a 4.8 Hz, J4,5 9.6 Hz, H5), 2.12 (s, 3H, CH3), 2.09(s,
3H, CH3), 2.05 (s, 3H, CH3), 2.04 (s, 3H, CH3), 1.93 (s, 3H, CH3); 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ
171.4, 170.9, 169.8, 169.5 (COCH3), 92.9 (C1), 73.2, 72.8, 67.9, 61.9, 53.3 (C2, C3, C4, C5,
C6), 23.4, 21.1, 20.9, 20.9, 20.8, (CH3) LRMS(ES+) calcd. For C16H23NO10Na: 412.1; found
412.24
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
63
7: 4-pentenyl-2-acetamido-tri-3,4,6-acetyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside
A: O-acetyl-2-acetamido-tri-3,4,6-acetyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside (6.46 g, 16.6mmol),
Yb(OTf)3 (1.49 g, 2.4 mmol) and 4-penten-1-ol (2.86 g, 33.2mmol) was dissolved in dry CH2Cl2
(35 mL) and under N2-atmosphere. Then it was heated to reflux (40º C). The mixture was stirred
for 70 h and TLC showed remaining starting material. 4-penten-1-ol (1 eq.) was added and after
additional 20 starting material still appeared on TLC. Then was 1 eq 4-penten-1-ol and 15 % mol
Yb(OTf) was added. The reaction was stopped after 5 days and the mixture was neutralized with
NaHCO3. The organic phase was dried over MgSO4. Purified by column chromatography
(pentane-EtOAc 1 : 1→ EtOAc). Yield: (3.92 g, 57 %).
B: O-acetyl-2-acetamido-tri-3,4,6-acetyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside (3.00g, 7.7mmol), 4-
penten-1-ol(1.6 mL, 15,4 mmol) and Yb(OTf)3 (720 mg, 1.16 mmol) was dissolved in dry CH2Cl2
at rt. under nitrogen atmosphere. MW at 80°C in 1h. The reaction was neutralised with
satureded NaHCO3 and dried over MgSO4. Purified by column chromatography (pentane-EtOAc
2 : 1→ EtOAc). Yield: (2.90g 91 %). Rf: 0.43 (EtOAc) Mp (uncorr.): 127-129 °C 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 5.77 (m, 1H, -CH=CH2), 5.60 (d, 1H, JNH,2 8.4 Hz, NH), 5.29 (t, 1H, J3.4 10.0
Hz, H3), 5.00 (m, 3H, H4, CH=CH2), 4.66 (d, 1H, J1,2 8.0 Hz, H1), 4.25 (dd, 1H, J6a,5 4.4 Hz, J6a,6b
12.0 Hz, H6a), 4.12 (dd, 1H, J6b,5 2.0 Hz, J6a,6b 12.0Hz, H6b), 3.84 (m, 2H, OCHH, H2) 3.69 (ddd,
1H, J5,6b 2.4 Hz, J6a,5 4.4 Hz, J4,5 10.0 Hz, H5) 3.48 (m, 1H, OCHH), 2.02 (m, 14H, -CH2-,
COCH3), 1.66 (m, 2H, -CH2-) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 171.0, 171.0, 170.6, 169.6 (COCH3)
138.1 (CH2=CH2), 115.2 (CH2=CH2), 100.9 (C1), 72.7, 71.8, 69.3, 69.1, 62.5, 54.9 (C2, C3, C4,
C5, C6, OCH2), 30.1, 28.8 (CH2) 23.4, 21.0, 20.9, 20.8(COCH3). [ ] 50.8296 −Dα (c, 1, CHCl3),
LRMS(ES+) calcd. For C19H29NO9Na: 438.2; found 438.1
Spectral Data is in accordance with previously values98
98 De Paz, J.-L.; Ojeda, R.; Barrientos, Á. G.; Penades, S.; Martin-Lomas, M. Tetrahedron Asymm. 2005, 16, 149
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
64
7a: 4-Pentenyl-2-acetamido-2-deoxy- β-D-glucopyranoside
4-Pentenyl-2-acetamido-3,4,6-tri-acetyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside was dissolved in dry
MeOH under nitrogen atmosphere and a freshly prepared NaOMe mixture (18 mL) was added.
After 45 min TLC indicated full product formation and the reaction was concentrated in vacuo.
Purified by column chromatography (pentane-EtOAc 4 : 1→ 3 : 1). Crude was used without
further purification.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
65
8: 4-pentenyl-2-acetamido-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy- β-D-glucopyranoside
4-Pentenyl-2-acetamido-2-deoxy- β-D-glucopyranoside (2.81 g, 9.4 mmol) was dissolved in dry
DMF at 0°C and then both NaH (60%) (1.13 g, 28.3 mmol) and BnBr (4.5 mL, 37.7 mmol) were
added. Additional NaH (377 mg, 9.4 mmol) was added after 20h and after 92h. The reaction
poured into water and precipitate was formed and filtered off. The precipitate was recrystallised
in cyclohexan-EtOAc. Product was white solid. (Yield 3.09g, 59 %). Rf: 0.45 (Pentan-EtOAc, 1:1)
Mp (uncorr.): 129-131 °C 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.37-7.18 (m, 15 H, ArH), 5.80 (ddt, 1H, J
6.8 Hz J4’,5’cis 10.2 Hz J4’,5’trans 17.0 Hz -CH=CH2), 5.54 (d, 1H, JNH,2 8.0 Hz, NH), 5.00 (dd, 1H,
J5’cis.5’trans 1.4 Hz, J4’.5’trans 17.0 Hz, H5’trans), 4.95 (dd, 1H, J5’cis.5’trans 1.4 Hz, J4’,5’cis 10.2 Hz, H5’cis)
4.83-4.77 (m, 2H, PhCH, H1), 4.67-4.50 (m, 5H, PhCH), 4.10 (dd, 1H, J 1.6 Hz, J 8.0 Hz, H3),
3.86 (dt, 1H, Jvic 6.4 Hz, Jgem 10.0 Hz, OCH2(CH2)2), 3.77 (dd, 1H, J5,6a 2.2 Hz, J6a,6b 10.6 Hz,
H6a) 3.71(dd, 1H, J5,6b 4.4 Hz, J6a,6b 10.6 Hz, H6b) 3.63 (t, 1H, J4,5 9.0 Hz, H4), 3.58 (ddd, 1H,
J5,6a 2.2 Hz, J5,6b 4.4 Hz, J4,5 9.0 Hz, H5), 3.47 (dt, 1H, Jvic 6.4 Hz, Jgem 13.6 Hz, OCH2(CH2)2),
3.42-3.35 (m, 1H, H2), 2.09 (m, 2H, CH2), 1.85 (s, 3H, HNCOCH3), 1.65 (m, 2H, CH2) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 170.5 (COCH3), 138.7, 138.4, 138.3, 138.3 (ipso-C, CH=CH2), 128.7,
128.6, 128.6, 128.2, 128.1, 128.0, 127.8 (Ar), 115.2 (CH=CH2), 100.1 (C1), 80.5, 79.8, 75.0,
74.8, 73.7, 69.3, 69.1 (C2, C3, C4, C5, C6, PhCH2), 57.1 (C1’), 30.3, 29.0 (C2’, C3’), 23.8
(COCH3). [ ] 4.10296 −Dα (c, 1, CCl3) HRMS(ES+) calcd. For C34H41O6Na:582.2828; found
582.2825
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
66
9: Methyl 2,3,4-tri-benzyl-α-D-glucopyranoside
Methyl 2,3-benzyl-4,6-benzylidene-α-D-glucopyranoside (5.39 g, 11.66 mmol) was dissolved in
dry CH2Cl2 (20 mL) and BH3•THF (1M) (35 mL, 34.99 mmol) was added after 6 min of stirring.
Cu(OTf)2 (208 mg, 0.58 mmol) was added and the reaction turns black. After 19 h of stirring the
reaction was quenched with Et3N (4 mL) on ice. Then MeOH (5 mL) was added and H2-gas
evolved. The reacction mixture was concentrated in vacuo. Purified by column chromatography
(pentane-EtOAc 4 : 1). Yield (4.54g , 84 %).
Rf: 0.27 (Pentane-EtOAc 3:1) Mp (uncorr.): 65-66 °C 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.41-7.26 (m,
15 H, ArH), 5.04 (d, 1H, Jgem 11.2 Hz, PhCH2), 4.92 (d,1H, Jgem 10.8 Hz, PhCH), 4.87 (d, 1H, Jgem
10.8 Hz, PhCH), 4.82 (d, 1H, Jgem 12.0 Hz, PhCH), 4.70 (d, 1H, Jvic 6.0 Hz, PhCH), 4.67 (d, 1H,
Jvic 5.6 Hz, PhCH), 4.61 (d, 1H, J1,2 3.6 Hz, H1), 4.05 (t, 1H, J2,3 9.8 Hz, H3), 3.80 (d, 1H, J 11.2
Hz, H6a), 3.74-3.67 (m, 2H, H6b, H5), 3.57 (d, 1H, J 8.8 Hz, H4), 3.56-3.52 (ddd, 1H, J1,2 3.6 Hz,
J2,3 9.8 Hz, H2), 1.84 (bs, 1H, OH) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 139.0, 138.4 (ipso-C), 128.7,
128.7, 128.4, 128.3, 128.2, 128.2, 128.1, 127.9 (ArC), 98.4 (C1), 82.2, 80.3, 77.7, 76.0, 75.3,
73.7, 71.0, 62.1(C2, C3, C4, C5, C6, PhCH2O), 55.4(OCH3)
LRMS(ES+) calcd.For C28H32O6Na:487.21; found 487.0
Spectral Data is in accordance with previously values99
99 Ishikawa, T.; Shimizu, Y.; Kudoh, T.; Saito, S. Org. Lett., 2003, 5, 3879-3882
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
67
10: Methyl 2,3,4-tri-benzoyl-α-D-glucopyranoside
Methyl 2,3,4-tri-benzoyl-6-trityl-α-D-glucopyranoside (2.33 g, 2.97 mmol) was dissolved in
mixture of AcOH/H2O (4 : 1) and the oilbath was heated to 80 ºC. After 21 of stirring the reaction
mixture was co-evaporated with toluene. Purified by column chromatography (pentane-EtOAc 4 :
1). Yield (786mg, 52 %). Rf: 0.36 (pentane-EtOAc 2 : 1) Mp (uncorr.): 144-145 °C.1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.99 (m, 15H, ArH), 6.23 (t, 1H, J3,4 10.0 Hz, H3 or H4), 5.50 (t, 1H, J3,4 10.0
Hz, H3 or H4), 5.29 (dd, 1H, J1,2 4.0 Hz, J2,3 10 Hz, H2), 5.26 (d, 1H, J1,2 4.0 Hz, H1), 4.04 (ddd,
1H, J5,6a 2.0 Hz J5,6b 3.8 Hz J4,5 10.0 Hz, H5), 3.83 (d, 1 H, J6a,6b 12.6 Hz, H6a), 3.74 (dd, 1H, J5,6b
3.8 Hz, J6a,6b 12.6 Hz, H6b), 3.45 (s, 3H, COCH3), 2.65 (bs, 1H, OH) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 166.6, 166.1(PhCO), 133.9, 133.6, 133.4 (ipso-C), 130.2, 130.1, 129.9, 129.4, 129.3,
128.8, 128.7, 128.7, 128.6 (ArC), 97.4 (C1), 72.3, 70.4, 70.0, 69.8 (C3, C4, C5, C6), 61.3 (C2),
55.9 (OCH3)
LRMS(ES+) calcd. For C28H26O9Na:529.15; found 529.1
Spectral Data is in accordance with previously values100
100 Verduyn, R.; Douwes, M.; van der Klein, P. A. M.; Mösinger, E. M.; van der Marel, G. A.; van Boom, J. H. Tetrahedron, 1993, 49, 7301
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
68
12: Methyl 2,3-di-benzyl-4,6-benzylidene-α-D-glucopyranoside
Methyl-α-glucopyranoside (10.016g, 0.052mol) was dissolved in dry MeCN (125 mL) , then
Camphosulfonicacid (609 mg, 2.6mmol) and Dimethoxy benzylacetal (14 mL, 0.094mol) was
added. After 10 min the reaction was homogene and TLC indicated full conversion of starting
material. The reaction was cooled down to rt and 0.4 mL of Et3N was used neutralize the
reaction. The reaction was diluted with EtOAc and washed with water and brine. The organic
phase was dried over MgSO4 and concentrated in vacuo. The product was used without futher
purification.
Methyl 4,6-benzylidene-α-D-glucopyranoside (14.72 g, 0.052mol) was dissolved in dry DMF (100
mL) and NaH(60%)(4.99 g, 0.208 mol) was added with the reaction on ice. Then BnBr (26.68 g,
0.156mol) was slowly added. The reaction was monitored with TLC (pentane-EtOAc, 1 : 1) and
after 2 h the reaction was quenched with water. The waterphase was extracted twice with a mix
of pentane-EtOAc 3:1. The organic phase was dried over anhydrous MgSO4 and concentrated in
vacuo. Purified by column chromatography (pentane-EtOAc 5 : 1→ 4 : 1). Yield (15.71 g, 66 %).
Rf: 0.59 (pentane-EtOAc 5 : 1) Mp (uncorr.): 118-120 ° C 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.56-
7.20 (m, 15H, ArH), 5.60 (s, 1H, PhCH-O), 4.98 (d, 1H, Jgem 11.2 Hz, PhCH), 4.90 (d, 1H, Jgem
11.6 Hz, PhCH) 4.75 (d, 1H, Jgem 12.4 Hz, PhCH), 4.66 (d, 1H, J1,2 4.2 Hz, H1), 4.31 (dd, 1H, J4,5
4.2 Hz J3,4 10.0 Hz, H4), 4.11 (t, 1H, J5,6b 9.4 Hz, H6a), 3.88 (dt, 1H, J1,2 4.2 Hz, J2,3 10.0 Hz,
H2), 3.75 (t, 1H, J2,3 = J3,4 10.0 Hz, H3), 3.64 (t, 1H, J5,6b 9.4 Hz, H6b), 3.61 (ddd, 1H, J 2.4 Hz,
J4,5 4.2 Hz, J5,6b = J5,6b 9.4 Hz, H5), 3.44 (s, 3H, OCH3) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 139.0,
138.5, 137.7 (ipso-C) 129.2, 128.7, 128.6, 128.5, 128.4, 128.3, 128.2, 127.9, 126.3 (ArC), 101.5
(PhCHOO), 99.5 (C1), 82.4, 79.5, 78.9, 75.6, 74.1, 69.3(C3, C4, C5, C6, 2xPhCH2O), 62.6 (C2),
55.6 (OCH3)
LRMS(ES+) calcd. For C28H30O6Na:485.19; found 485.1
Spectral Data is in accordance with previously values 99
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
69
13: Methyl 2,3,4-tri-benzoyl-6-trityl-α-D-glucopyranoside
Methyl-α-glucopyranoside (5.00g, 0.026 mol) and TrCl (10.77g, 0.039 mol) was dissolved in dry
pyridine at rt. After 5 ½ h was cat. DMAP (318 mg) added. BzCl (14.62 g, 0.104 mol) was added
after 23 h and after 30 min of stirring the reaction was diluted Et2O and washed with water. The
waterphase was done acidic with conc. HCl and extracted with Et2O. The combined organic
phases was dried over MgSO4 and concentrated in vacuo. The resulting mixture was co-
evaporated with toluene. Purified by column chromatography (CH2Cl2-pentane 3 : 1). White
solid. Yield (11.71 g, 60 %). Rf: 0.80 (EtOAc) Mp (uncorr.): 107-110 °C 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 8.02 (d, 2H, J 4.0 Hz, ArH), 7.89 (d, 2H, J 4.0 Hz ArH), 7.76 (d, 2H, J 4.0 Hz, ArH),
7.54-7.11 (m, 35H, ArH), 6.11 (t, 1H, J 9.8 Hz, H3 or H4), 5.58 (t, 1H, J 9.8 Hz, H3 or H4), 5.34
(d, 1H, J 3.6 Hz, H2), 5.30 (d, 1H, J 3.6 Hz, H1), 4.25-4.20 (m, 1H, H5), 3.55 (s, 3H, CH3) 3.32
(d, 2H, J 9.6 Hz, H6a, H6b) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 166.2, 166.1, 165.3 (COPh), 147.2,
143.9 (Tr), 133.6, 133.3, 133.3 (ipso-C), 130.2, 130.0, 130.0, 129.6, 129.5, 129.4, 129.3, 128.9.
128.7, 128.5, 128.4, 128.2, 128.2, 128.0, 127.5, 127.2 (Ar), 97.1 (C1), 87.0 (CPh3), 82.3, 72.6,
71.1, 69.9, 69.5, 62.9 (C2, C3, C4, C5, C6), 55.6 (OCH3)
LRMS(ES+) calcd. For C47H40O9Na:771.26; found 771.1
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
70
5.2 General procedure for glycosylationreactions with
pentenyl donors, acetyl donor, methoxyacetyl donor and
various acceptors.
Donor (7, 8, 28, 37) (1 eq.), N-iodosuccinimide (2 eq) and M(OTf)x (5 % or 15 %) was dissolved
in dry CH2Cl2. Acceptor (1-octanol (3 eq), (-)-menthol (0.5 eq), diacetonegalactose (0.5 or 0.33
eq), 9 (0.5 or 0.33 eq), or 10 (0.5 or 0.33 eq)) added. Reaction was left to stir at rt. with donor 8
and at reflux with donor 7, 28, 37. Reactionmixture was diluted with CH2Cl2 and washed with
saturated solution of NaHCO3, saturated solution of Na2S2O3 (with donor 7, 8) and brine. Dried
over anhydrous MgSO4, filtred and concentrated in vacuo.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
71
14: n-Octyl-2-acetamido-tri-3,4,6-O-acetyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside
Purified by column chromatography (pentane-EtOAc 1 : 1). White solid. Rf 0.27 (pentane-EtOAc
1:2). Mp (uncorr.): 124-126 °C. 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 5.97 (d, 1H, JNH,2 8.8 Hz, NH), 5.27
(dd, 1H, J2,3 9.2 Hz, J3,4 10.2 Hz, H3), 5.01 (t, 1H, J3,4 = J4,5 10.2 Hz, H-4), 4.70 (d, 1H, J1,2 8.0 Hz,
H1), 4.22 (dd, 1H, J5,6a 4.8 Hz, J6a,6b 12.2 Hz, H6a), 4.08 (dd, 1H, J5,6b 2.4 Hz, J6a,6b 12.2 Hz,
H6b), 3.82-3.76 (m, 2H, H-2, OCH2), 3.68 (ddd, 1H, J5,6b 2.6 Hz, J5,6a 5.4 Hz, J4,5 10.2 Hz, H5),
3.43 (dt, 1H, J 9.6 Hz, J 6.8 Hz, OCH2), 2.03, 1.98, 1.97, 1.89 (s, 12H, COCH3), 1.51 (br s, 2H,
OCH2CH2), 1.20 (br s, 10 H, OCH2CH2(CH2)5CH3), 0.82 (t, 3H, JCH2,CH3 7.0 Hz, O(CH2)7CH3). 13C-NMR (CDCl3) δ 171.0, 170.9, 170.5, 169.6 (COCH3), 101.0 (C1), 72.5 (C3), 71.8 (C5), 70.1
(OCH2), 69.1 (C-4), 62.5 (C-6), 54.9 (C-2), 32.1, 29.6, 29.5, 29.4, 26.0 (5 CH2), 23.4 (COCH3)
22.8 (1 CH2), 20.9, 20.9, 20.8 (COCH3), 14.3 (O(CH2)7CH3). LRMS(ES+) calcd. for
C22H37O9NNa: 482.2; found: 482.2.
Spectral Data is in accordance with previously values 101
101 Iglesias-Guerra, F.; Romero, I.; Alcudia, F.; Vega-Pérez, J. M. Carbohydr. Res., 1998, 308, 57-62
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
72
15: n-Octyl-2-acetamido-tri-O-3,4,6-benzyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside
White solid. Purified by column chromatography (pentane-EtOAc 4 : 1→ 3 : 1). Rf (pentane-
EtOAc 1:1) 0.55 Mp (uncorr.) 115-118 °C 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.33-7.15 (m, 15H, ArH),
5.57 (d, 1H, JNH,2 8.0 Hz, NH) 4.82 (d, 1H, Jgem 11.4 Hz, PhCH), 4.82 (d, 1H, J1,2 8.0 Hz, H1),
4.78 (d, 1H, Jgem 11.4 Hz, PhCH), 4.67 (d, 1H, Jgem 11.4 Hz, PhCH), 4.62 (d, 1H, Jgem 12.2 Hz,
PhCH), 4.58 (d, 1H, Jgem 11.4 Hz, PhCH), 4.55 (d, 1H, Jgem 12.2 Hz, PhCH), 4.13 (dd, 1H, J2,3
8.0 Hz, J3,4 9.6 Hz, H3), 3.85 (dt, 1H, Jvic 6.8 Hz, Jgem 9.6 Hz, OCH2(CH2)6CH3), 3.77 (dd, 1H,
3.68 (dd, 1H, J5,6a 2.4 Hz J6a,6b 10.8 Hz, H6a), 3.65 (dd, 1H, J5,6b 10.8 Hz J6a,6b 4.0 Hz, H6b),
3.57-3.49 (m, 1H, H4, H5), 3.40-3.28 (m, 2H, OCH2, H2), 1.77 (s, 3H, COCH3), 1.52-1.43 (m,
2H, Oct-H), 1.21-1.16 (m, 10H, Oct-H), 0.89 (t, 3H, JCH2,CH3 6.4 Hz, O(CH2)7CH3). 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 170.6 (COCH3), 139.0, 138.6, 138.5, 128.6-127.7 (Ar), 97.5 (C1),
80.7, 79.4, 78.3 (C3, C4, C5), 75.0, 74.9, 73.9 (PhCH2), 69.5 (C6), 58.8 (C2), 34.6, 31.6, 25.3,
23.8, 23.2, 21.3 (6 CH2), 22.5 (COCH3), 16.0 (CH2CH3) [ ] 9.13296 +Dα (c, 1, CCl3) HRMS(ES+)
calcd. for C37H49O6NNa: 626.3458; found: 626.3459.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
73
16: (-)-menthyl-2-acetamido-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy- β-D-glucopyranoside
Yellow oil. Purified by column chromatographypentane-EtOAc 5 : 1. Rf 0.29 (pentane-EtOAc 1:2) 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.25-7.14 (m, 15 H, ArH), 5.57 (d, 1H, JNH,2 7.2 Hz, NH), 4.87 (d,
1H, J1,2 8.0 Hz, H1), 4.78 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH2), 4.72 (d, 1H, Jgem 11.2 Hz, PhCH2), 4.59
(d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH), 4.56 (d, 1H, Jgem 10.8 Hz, PhCH), 4.53 (d, 1H, Jgem 12.4 Hz, PhCH),
4.46 (d, 1H, Jgem 12.0 Hz, PhCH), 4.24 (t, 1H, J3,4 9.2 Hz, H3 or H4), 3.66 (dd, 1H, J 4.4 Hz, J6a,6b
10.8 Hz H6a), 3.60 (dd, 1H, J 1.2 Hz, J6a,6b 10.8 Hz, H6b) 3.54 (t, 1H, J3,4 9.2 Hz, H3 or H4),
3.45-3.42 (m, 1H, H5), 3.33 (dt, 1H, J 4.0 Hz, J 10.4 Hz, H1’), 3.06 (q, 1H, J1,2 = J2,NH 8.0 Hz,
H2), 2.25-2.20 (dsp , 1H, J2’,7’ 2.0 Hz, JCH,CH3 7.0 Hz, H7’), 1.86-1.83 (m, 1H, H6’e), 1.75 (s, 3H,
COCH3), 1.56-1.53 (m, 2H, H3’e, H4’e), 1.24-1.18 (m, 1H, H5’), 1.13 (m, 1H, H2’), 0.89-0.64 (m,
3H, H3’a, H4’a, H6’a), 0.80 (d, 6H, JCH,CH3 7.0 Hz, CHCH3), 0.72 (d, 3H, JCH,CH3 7.0 Hz, CHCH3). 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 170.6 (COCH3), 139.0, 138.6, 138.5, 128.6, 128.6, 128.2, 128.1,
127.9, 127.9, 127.9, 127.7 (Ar), 98.0 (C1), 81.0 (C3), 79.7 (C4), 77.9 (C1’), 75.0, 74.9, 73.9 (C5,
3 PhCH), 69.5 (C6), 58.8 (C2), 48.0 (C2’), 41.1 (C6’), 34.8 (C3’ or C4’), 31.6 (C5’), 25.3 (C7’),
23.8 (COCH3), 23.2 (C3’ or C4’), 22.5 (CH3), 21.3 (CH3), 16.0 (C8’). [ ] o2.5296 −Dα (c, 1, CCl3)
HRMS(ES+) calcd. for C39H51O6NNa: 652.3614; found: 652.3619
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
74
17: 6-O-(2-acetamido-3,4,6-tri-O-benzyl-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl)-1,2:3,4-di-O-isopropylidene-α-D-galactopyranose
OBnOBnO
NHAc
OBn
O
OO
OO
O
Colorless syrup. Purified by column chromatography (pentane-EtOAc 3 : 1→ 1 : 1). Rf: 0.25
(Pentane-EtOAc, 2:1) ,1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.34-7.17 (m, 15H, ArH), 5.55 (d, 1H, JNH,2
8.0 Hz, NH), 5.50 (d, 1H, J1,2 5.2 Hz, H1’), 4.80 (d, 1H, Jgem 11.2 Hz, PhCH) 4.76 (d, 1H, Jgem
11.2 Hz, PhCH), 4.70 (d, 1H, J 7.6 Hz, H1), 4.68 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH), 4.62 (d, 1H, Jgem
12.0 Hz, PhCH), 4.57-4.51 (m, 3H, PhCH, H3’), 4.28 (dd, 1H, J 2.4 Hz, J1,2 5.2 Hz, H2’), 4.16
(dd, 1H, J 1.6 Hz, J 6.4Hz, H6a), 4.00 (dd, 1H, J 3.6 Hz, J 7.2 Hz, 6a’), 3.96-3.88 (m, 2H, H4’,
H2), 3.76-3.64 (m, 5H, H3, H4, H5’, H6b, H6a), 3.57-3.53 (m, 1H, H5), 1.89 (s, 3H, COCH3),
1.50, 1.41, 1.30, 1.29 (4s, 12H, 4 CH3) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 170.8 (COCH3), 138.7,
138.5, 138.4 (ipso-C) 128.6, 128.6, 128.3, 128.1, 128.0, 128.0, 127.9, 127.8 (ArC), 109.6, 108.9
(2x(CH3)2CO2), 101.4 (C1), 96.5 (C1’), 81.5, 78.6, 75.2 (PhCH), 74.9, 74.7, 73.7, 71.4, 70.9,
70.7, 69.2, 69.0, 68.1( C2’, C3, C3’, C4,C4’, C5, C5’, C6, C6’), 56.4 (C2), 26.3, 26.2, 25.3, 24.6,
23.8 (2x(CH3)2CO2, COCH3)
LRMS(ES+) calcd. For C41H51NO11Na:756.34; found 756.3
Spectral Data is in accordance with previously values 102
102 Kiso, M.; Anderson, L. Carbohydr. Res., 1985, 136, 309-323
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
75
18: Methyl O-(2-N-acetylamino-2-deoxy-3,4,6-tri-O-benzyl-β-D-glucopyranosyl)-(1-6)-2,3,4-tri-O-benzyl-α-D-glucopyranoside
White Syrup. Purified by column chromatography (CH2Cl2 : EtOAc, 5 : 1). Rf 0.19 (CH2Cl2-
EtOAc 5:1 ) 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.36-7.20 (m, 30H, ArH), 5.45 (d, 1H, JNH,2 7.6 Hz,
NH), 4.98 (d, 1H, Jgem 11.2 Hz, PhCH), 4.85 (d, 1H, J1,2 7.6 Hz, H1), 4.83 (d, 1H, Jgem 10.8 Hz,
PhCH), 4.82 (d, 1H, Jgem 10.8 Hz, PhCH), 4.81 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz PhCH), 4.78 (d, 1H, Jgem
12.0 Hz, PhCH), 4.65 (d, 1H, Jgem 12.4 Hz, PhCH), 4.64 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH), 4.60 (d,
1H, Jgem 11.2, PhCH), 4.59 (d, 1H, Jgem 10.8, PhCH), 4.58 (d, 1H, Jgem 10.8, PhCH), 4.55-4.50
(m, 2H, PhCH, H1), 4.10 (dd, 1H, J 1.6 Hz J 10.4 Hz, H6a’), 3.99 (t, 1H, J 9.2 Hz, H3), 3.79-3.66
(m, 4H, H2, H3’, H4, H6b), 3.61-3.60 (m, 2H, H5, H6a), 3.45 (q, 1H, J 8.0 Hz, H2’), 3.56-3.50
(m, 2H, H5’, H6b’), 3.36 (s, 3H, OCH3), 1.72 (s, 3H, HNCOCH3) 13C (100 MHz, CDCl3) δ 170.4 (COCH3), 139.1, 138.7, 138.6, 138.5, 138.4, 138.3 (ipso-ArC),
128.7, 128.7, 128.6, 128.6, 128.4, 128.2, 128.2, 128.1, 128.1, 128.1, 128.0, 128.0, 127.9, 127.8,
127.8, 127.7 (Ar) 100.1 (C1), 98.3 (C1’) 82.3, 80.4, 80.0, 79.0, 77.9, 76.0, 75.2, 75.0, 74.8, 74.8,
73.6, 69.8, 69.4, 67.7 (PhCH, C3, C3’, C4, C4’, C5, C5’, C6, C6’, OCH3) 57.0, 55.3 (C2, C2’)
23.8 (COCH3)
LRMS(ES+) calcd. For C57H63NO11Na:960.43; found 960.4
Spectral Data is in accordance with previously values103
103 Liu, Jing; Gin, D.Y. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9789
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
76
19: Methyl-O-(2-N-acetylamino-2-deoxy-3,4,6-tri-O-benzyl-β-D-glucopyranosyl)-(1-6)-2,3,4-tri-O-benzoyl-α-D-glucopyranoside
White syrup. Purified by column chromatography (CH2Cl2-EtOAc 8 : 1). Rf: 0.23 (CH2Cl2-EtOAc
8 : 1) 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.89 (d, 2H, J 7.6 Hz, ArH), 7.85 (d, 2H, J 7.6 Hz, ArH), 7.75
(d, 2H, J 7.6 Hz, ArH), 7.47-7.10 (m, 24H, ArH), 6.06 (t, 1H, J3’,4’ 9.6 Hz, H3’ or H4’), 5.89 (d,
1H, JNH,2 8.0 Hz, NH), 5.54 (t, 1H, J3’,4’ 9.6 Hz, H3’ or H4’), 5.18-5.14 (m, 2H, H1, H2’) 4.72 (t, 2H,
Jgem 10.8 Hz, PhCH), 4.64 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH), 4.48 (d, 1H, Jgem 12.4 Hz, PhCH), 4.48
(d, 1H, Jgem 12.4 Hz, PhCH), 4.40-4.41 (m, 2H, PhCH, H1’), 4.13-4.05 (m, 2H, H2, H4), 3.83-
3.78 (m, 1H, H6a’), 3.71 (q, 1H, J 8.0 Hz, H3), 3.63 (dd, 1H, J6a,5 2.4 Hz J6a,6b 10.8 Hz, H6a)
3.60-3.53 (m, 2H, H6b, H3) 3.48 (dd, J 4.0 Hz, J 11.2 Hz, H5’) 3.42 (ddd, 1H, J6a,5 2.4Hz J 5.2
Hz J 10.8 Hz, H5), 3.37 (s, 3H, OCH3), 1.87 (s, 3H, COCH3) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 170.7(COCH3), 165.9 (PhCO), 138.7, 138.4, 138.3, 133.9, 133.5, 133.3 (ipso-C), 130.1, 130.1,
129.8, 129.5, 129.4, 129.0, 128.8, 128.6, 128.6, 128.5, 128.3, 128.1, 128.0, 127.9, 127.8 (ArC),
101.5 (C1), 97.2 (C1’), 81.9, 78.6, 75.4, 74.9, 73.6, 72.2, 71.0, 69.4, 69.2, 68.6, 68.0, 56.4 (C3,
C3’, C4, C4’, C5, C5’, C6. C6’, PhCH, OCH3), 55.8, 53.7(C2, C2’), 23.7 (COCH3)
HRMS(ES+) calcd. For C57H57NO14Na:1002.3677; found 1002.3655
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
77
20: N-(9-Fluorenylmethoxycarbonyl)-(2-acetamido-2-deoxy-3,4,6-tri-O-benzyl- β-D-glucopyranosyl)-L-serine methyl ester
White Syrup Purified by column chromatography (CH2Cl2-EtOAc 6 : 1). Rf: 0.44 (CH2Cl2-EtOAc 5
: 1) 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.67 (d, 2H, J 7.2 Hz, FmocPh), 7.57 (t, 1H, J 5.6 Hz, FmocPh),
7.31 (t, 2H, J 7.2 Hz, FmocPh), 7.24-7.11 (m, 24H, ArH, FmocPh), 5.97 (d, 1H, J 8.4 Hz, NH),
5.96 (d, 1H, J 8.4 Hz, NH), 5.56 (d, 1H, J 6.8 Hz, NH), 4.80-4.69 (m, 3H, H4, PhCH), 4.61-4.34
(11H, m, PhCH, CH-Ser, CH2Fmoc, H1), 4.26 (t, 1H, J 7.2 Hz, H6a), 4.15 (m, 2H, CHFmoc,
CHHSer), 3.91 (t, 1H, J 9.8 Hz, H6b), 3.76 (dd, J 2.8 Hz J5,6b 9.8 Hz, H5), 3.64 (s, 3H, CO2CH3),
3.60-3.55 (m, 3H, H3, H4), 3.49-3.46 (m, 1H) 3.36-3.29 (m, 1H) 1.74 (s, 3H, COCH3) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 177.8, 171.1, 170.7 (COCH3), 156.5, 144.2, 144.0, 141.5, 138.5,138.2
(ipso-C) 128.8, 128.7, 128.6, 128.6, 128.4, 128.4, 128.2, 128.2, 128.0, 128.0, 127.9, 127.3
(ArC), 125.5, 125.4, 120.2 (FmocArC), 100.6 (C1), 80.6, 78.6 (PhCH), 75.2, 74.8, 73.7, 69.1,
68.9, 67.3, 56.8, 54.7, 52.8, 47.4(C2, C3, C4, C5, C6, SerCα, OCH2CH, PhCH), 29.8, 23.6
(COCH3), HRMS(ES+) calcd. for C48H50N2O10Na: 837.3363; found: 837.3363
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
78
24: O-tetra-3,4,6-acetyl-α,β-D-glucopyranose
To a solution of pentaacetate glucose (1g, 2.56mmol) in dry THF was added BnNH2 (420 μL,
3.84 mmol) and the reaction was stirred for 5 days. The reaction was diluted with water and
extracted with CH2Cl2. The organic layer was washed with 1M HCl, NaHCO3(aq), brine and
water. Then dried over MgSO4 and concentrated in vacuo. The residual syrup was purified by
column chromatography (Pentane-EtOAc 3 : 2). White syrup Yield (546 mg, 61 %) (α/β, 3.8:1)
Rf: 0.28 (Pentane-EtOAc 3 : 2) 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 5.53 (t, 1H, J3,4 10.0 Hz, H3), 5.47
(t, 1H, J1,2 3.6 Hz, H1α) 5.08 (t, 1H, J4,5 10.0 Hz, H4), 4.91 (dd, 1H, J1α,2 3.6 Hz, J2,3 10.0 Hz, H2)
4.74 (t, J1β,2 8.4 Hz, H1β) 4.29 - 4.22 (m, 2H, H5, H6a), 4.17 -4.12 (m, 1H, H6b) 2.10, 2.09,
2.03, 2.02, (4s, 3H, CH3) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 171.1, 171.0, 170.4, 169.9 (O=CCH3),
95.7 (C1’), 90.4 (C1) 71.3, 70.1, 68.7, 67.4, 62.2 (C2, C3, C4, C5, C6), 20.9, 20.9, 20.8, 20.8
(O=CCH3)
Spectral Data is in accordance with previously values 104
104 Sim, M. M.; Kondo, H.; Wong, C. H. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 2260
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
79
25: O-trichloroacetimidate-O-tetra-2,3,4,6-acetyl-α-D-glucopyranoside
2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α,β-D-glucopyranose (500 mg, 1.44 mmol) and trichloroacetonitrile (2.16
mL, 21.53 mmol) was dissolved in dry CH2Cl2 under N2. Catalytic amount of DBU was added.
The reaction mixture was stirred for 4 h and was concentrated with reduced pressure. Purified
by column chromatography (Pentan-EtOAc 3 : 1) and product was obtained as colorless syrup.
Yield (624 mg, 88 %). Rf: 0.27 (Pentane-EtOAc 3 : 1) 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 8.61(s, 1H,
C=NH), 6.50 (d, 1H, J1,2 3.6 Hz, H1), 5.50 (t, 1H, J3,4 10.4 Hz, H3), 5.12 (t, 1H, J3,4 10.4 Hz, H4),
5.07 (dd, 1H, J2,3 10.4 Hz, J1,2 3.6 Hz, H2) 4.21 (dd, 1H, J5.6a 4.0 Hz, J6a,6b 12 Hz, H6a), 4.15
(ddd, 1H, J5,6b 2 Hz, J5,6a 4 Hz, J4,5 10.4 Hz, H5), 4.07 (dd, 1H, J5,6b 2.0 Hz, J6a,6b 12.0 Hz, H6b),
1.98, 1.98, 1.97, 1.95 (4s, 12 H, 4 x CH3) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 170.7, 170.2, 170.0,
169.7 (COCH3), 93.1 (C1), 90.9 (CCl3), 70.2, 70.1, 69.9, 68.0, 61.6 (C2, C3, C4, C5), 20.9, 20.8,
20.6 (COCH3) LRMS(ES+) calcd. For C16H20Cl3O10Na:514.01; found 514.10
Spetral data in accordance with date previously reported105
105 Cook, B. N.; Bhakta, S.; Biegel, T.; Bowman, K. G.; Armstrong, J. I.; Hemmerich, S.; Bertozzi, C. R., J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 8612
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
80
28: Acetyl-2-acetamido-O-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside
A: 2-acetamido-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside (460mg, 0.94mmol) and
pyridinium chloride (178mg, 1.55 mmol) was dissolved in dry pyridine (5 mL).The reaction
mixture was heated to 100°C and Ac2O (129mg, 1.27mmol) was added after 1h of stirring. After
addition of Ac2O the reaction was cooled down to rt overnight. The reaction mixture was poured
into water and extracted with CH2Cl2. The organic phase was washed with both acidic and basic
waterphases. Then the organic phase was dried over MgSO4. Purified by column
chromatography (Et2O-Toluene-MeOH 1 : 1 : 0.03). Yield (131 mg, 25 %) B: Benzyl-2-acetamido-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy-D-glucopyranoside was dissolved in THF (30
mL). HCl 3M (22 mL) was added and the reaction was heated to 75°C and stirred for 4 days.
Reaction mixture was concentrated in vacuo. Precipitation was filtred off and washed with 1 M
HCl. Crude was was dissolved in 4M NaOH and methanol. Then p-anisaldehyde was added and
the reaction was stirred for 40 min. Reaction mixture was diluted with toluene and concentrated
under reduced pressure. The resulting mixture was extracted with Et2O and washed with water.
Organic phase was dried over Na2SO4 and concentrated in vacuo. Crude was treated with Ac2O
in dry pyridine. Additional 1 ml of Ac2O was added after 2 h and 4 h. After 5 h of stirring the
reaction mixture was poured into water and extracted with CH2Cl2. The organic phase was dried
over Na2SO4 and concentrated in vacou. Then it was dissolved in acetone and the oilbath was
heated to 30°C. HCl (5M) was added to the reaction mixture and stirred for 30 min. Then it was
cooled down to rt, diluted with Et2O and concentrated in vacou. The resulting mixture was
extracted with CH2Cl2 and washed with basic waterphase. Organic phase was dried over
Na2SO4 and concentrated in vacou. Crude was dissolved in CH2Cl2 and Ac2O and Et3N was
added. After 1 h the reaction mixture was poured into to water. The resulting mixture was
washed with both acidic and basic water phases. The organic phase was dried over MgSO4.
Purified by column chromatography (Et2O-Toluene-MeOH 1 : 1 : 0.03). Yield (120 mg, 26%). Rf: 0.55 (EtOAc) Mp (uncorr.): 130-133 ° C 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.34 - 7.19 (m, 15H, ArH),
5.83 (d, 1H, J2,NH 8.6 Hz, NH), 5.72 (d, 1H, J1,2 8.6 Hz, H1), 4.82 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH),
4.77 (d, 1H, Jgem 10.8 Hz, PhCH), 4.70 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH) 4.61(d, 1H, Jgem 12.0 Hz,
PhCH) 4.57 (d, 1H, Jgem 10.8 Hz, PhCH), 4.50 (d, 1H, Jgem 12.0 Hz, PhCH), 4.09 (q, 1H, J1,2 =
J2,NH 8.6 Hz, H2), 3.81-3.73 (m, 4H, H3, H4, H6a, H6b), 3.67-3.69 (m, 1H, H5), 2.06 (s, 3H,
COCH3), 1.82 (s, 3H, COCH3)
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
81
13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 170.2, 170.0 (COCH3), 138.3, 138.1, 138.0 (ipso-C) 128.8, 128.7,
128.6, 128.5, 128.2, 128.1, 127.9 (ArC), 92 (C1), 80.7, 77.7, 75.8, 74.8, 74.4, 73.7, 68.7(C3, C4,
C5, C6, PhCH), 53.8 (C2), 23.6, 21.3 (COCH3)
LRMS(ES+) calcd. For C31H35NO7Na:556.21; found 556.2
Spetral data in accordance with date previously reported 102
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
82
29: Benzyl-2-acetamido-O-tri-3,4,6-acetyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside
A: O-acetyl-2-acetamido-tri-3,4,6-acetyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside (3.00g, 7.71 mmol),
benzylalcohol (2.5g, 23.11 mmol), Yb(OTf)3 (717 mg, 1.16 mmol) was dissolved in dry CH2Cl2.
The reaction mixture was MW in 1h at 80°C. The reaction mixture was diluted with CH2Cl2 and
washed with brine and water. No further purification was needed. Yield (2.75 g, 82 %).
B: 4-Pentenyl-2-acetamido-3,4,6-tri-acetyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside (200 mg, 0.48mmol), 1-
BnOH (148μL, 1.44 mmol), NIS (271 mg, 1.20 mmol) and Cu(OTf)3 (26 mg, 0.072 mmol) was
dissolved in dry CH2Cl2 (2 mL) and heated to reflux. After 4 h the reaction mixture was diluted
with CH2Cl2 and washed with both NaHCO3 and Na2S2O3. The organic phase was dried over
MgSO4 and concentrated in vacuo. Purified by column chromatography (pentane-EtOAc 1 : 1 →
EtOAc). Yield (85 mg, 41 %). Rf: 0.58 (EtOAc) Mp (uncorr.): 165-167 °C 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.35-7.26 (m, 5H, 5 Ar-H), 5.55 (s, 1H, NH), 5.20 (dd, J2,3 = J3,4 9.8 Hz, 1H, H3), 5.07
(t, 1H,J3,4 = J4,5 9.8 Hz, H4), 4.88 (d, 1H, Jgem12.0 Hz, CH2Ph), 4.64 (d,1H, J1,2 8.4 Hz, H1), 4.59
(d, 1H, Jgem 12.0 Hz, PhCH2), 4.26 (dd, 1H, J5,6a 4.8 Hz, J6a,6b 12.4 Hz, H6a), 4.15 (dd, J5,6b 2.4
Hz, J6a,6b 12.4 Hz, 1H, H6b), 3.96 (q, J1,2 = J2,3 = JNH,2 8.8 Hz, 1H, H2), 3.67 (ddd, 1H, J5,6b 2.4
Hz J5,6a 4.8 Hz J4,5 9.8 Hz, H5), 2.10 (s, 3H, CH3), 2.01 (s, 6H, 2 CH3), 1.90 (s, 3H, CH3) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 171.2, 171.0, 170.3, 169.6 (COCH3), 137.11 (ipso-C), 128.7, 128.3,
128.3 (Ar), 99.7 (C1), 72.7, 72.1, 70.9, 68.8, 62.4 (C3, C4, C5, C6, OCH2), 54.75 (C2), 23.51
(CH3), 20.99 (CH3), 20.90 (CH3), 20.84 (CH3); LRMS(ES+) calcd. For C28H26O9Na:460.16; found
460.22
Spectraldata in accordance with reference106
106 Aguilera, B., Fernández-Mayoralas, A., Jaramillo, C.; Tetrahedron, 1997, vol. 53, 5863-5876
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
83
30: Benzyl-2-acetamido-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside
A: Benzyl-2-acetamido-tri-3,4,6-acetyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside(2.65g, 6.06 mmol) was
dissolved in dry MeOH and Na(s). After 5 min percipiate occoured . The reaction was stirred for
1 h and then evaporated. The formed percipitate was dissolved in dry DMF (35 mL) on icebath
and then NaH(60%)(727 mg, 18.18 mmol) and BnBr (3.6 mL, 30.3 mmol) was added. After 2
days NaH (242 mg, 6.06 mmol) and BnBr (1.2 mL, 10.1 mmol) was added and after 2h of
additional stirring the reaction mixture was poured into water and percipitate was formed.
Purified by column chromatography (CH2Cl2-EtOAc 4 : 1). Yield (2.92 g, 83 %).
B: N-acetyl glucoseamine (1.00 g, 4.52 mmol ) was dissolved in dry DMF. NaH (60 %) ( 542
mg, 13.56 mmol) and BnBr ( 2.14 mL, 18.08 mmol) was added, while cooling with icebath. After
1 day NaH (60 %) (181 mg, 4.52 mmol) was added and additional NaH (60 %) (181 mg, 4.52
mmol) after 2 days. After 50 h the reaction mixture was poured into water and percipitate was
formed. Percipitate was extracted with EtOAc and recrystalised in EtOAc to give pure β-anomer.
Yield (1.13g, 43%) Rf: 0.66 (CH2Cl2-EtOAc 3:1) Mp (uncorr.): 155-157 °C 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.35-7.20 (m, 20 H, ArH), 5.57 (d, 1H, J 8.0 Hz, NH), 4.90 (d, 1H, Jgem 12.0 Hz, PhCH),
4.84 (d, 1H, J1,2 8.0 Hz, H1), 4.80 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH), 4.79 (d, 1H, Jgem 11.2 Hz, PhCH),
4.66 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH), 4.63 (d, 1H, Jgem 12.8 Hz, PhCH), 4.60 (d, 1H, Jgem 11.2 Hz,
PhCH), 4.58 (d, 1H, Jgem 12.0 Hz, PhCH), 4.56 (d, 1H, Jgem 12.4 Hz, PhCH), 4.04 (dd, 1H, J3,4
8.0 Hz J 9.6 Hz, H4), 3.79 (dd, 1H, J5,6a 2.6 Hz J6a,6b 10.6 Hz, H6a), 3.74 (dd, 1H J5,6b 4.4 Hz,
J6a,6b 10.6 Hz, H6b), 3.68 (t, 1H, J3,4 8.0 Hz, H3), 3.61 (ddd, 1H, J5,6a 2.6 Hz J5,6b 4.4 Hz, J5,4 7.2
Hz, H5), 3.57 (q, 1H, J1,2 = J2,NH 8.0 Hz, H2), 1.82 (s, 3H, COCH3) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ
170.5 (COCH3), 138.7, 138.5, 138.3, 137.9 (ipso-C), 128.7, 128.7, 128.6, 128.6, 128.2, 128.2,
128.1,128.0, 128.0, 127.9 (ArC), 99.6(C1), 80.0, 78.7, 75.1, 74.8, 74.7, 73.7, 70.9, 69.3(C3, C4,
C5, C6, PhCH2O), 56.6 (C2), 23.8 (CH3)
LRMS (ES+): calcd. For C36H39NO6Na:604.27; found 604.27
Spectraldata in accordance with reference 107
107 Liu, J.; Gin, D. Y. J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 9789-9797
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
84
31: 2-acetamido-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy-D-glucopyranose
benzyl-2-acetamido-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside was dissolved in dry MeOH.
Pd/C and ammonium format was added and the oilbath was heated to 70° C. Ammonium format
was added after 4h, 22h, 26h. The reaction was stopped after 30 h and the reaction mixture was
filtred through celite. Subseqeuntly percipitate was formed. Percipitate was recrystallised in
toluene-MeOH to give product. Yield (740 mg, 58 %) Rf: 0.31(CH2Cl2-MeOH, 19 : 1) Mp (uncorr.): 197-199 ° C 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.39 - 7.17 (m, 15H, ArH), 5.38 (d, 1H, JNH,2
9.6 Hz, NH), 5.22 (d, 1H, J 3.6 Hz, H1), 4.85 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH2), 4.81 (d, 1H, Jgem 11.2
Hz, PhCH), 4.64 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH2), 4.59 (d, 1H, Jgem 12.0 Hz, PhCH2), 4.53 (d, 1H,
Jgem 10.8 Hz, PhCH2), 4.52 (d, 1H, Jgem 12.4 Hz, PhCH), 4.14 (ddd, 1H, J 3.6 Hz, J 9.2 Hz, J
14.4 Hz, H5) 4.06 (dt, 1H, J 3.6 Hz, J 10.0 Hz, H3) 3.81-3.61 (m, 4H, H4, H2, H6a, H6b), 1.81 (s,
3H, CH3) 13C-NMR (100 MHz, DMSO) δ 170.0 (COCH3), 139.6, 139.1, 139.0, 128.9, 128.9,
128.8, 128.4, 128.3, 128.2, 128.1, 128.0 (Ar), 91.8 (C1), 80.6, 79.3, 74.7, 73.0, 70.4, 69.8 (C3,
C4, C5, C6, PhCH2-O), 54.0 (C2), 23.3 (COCH3) LRMS (ES+): calcd. For C29H33NO6Na:514.22;
found 514.1
Spectral data in accordance with date previously reported108
108 Williams, J. R.; Gong, H.; Hoff, N.; Olubodun, O. I. J. Org. Chem., 2005, 70, 10732-10736
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
85
35: 2-Methyl-(1,2-dideoxy-5,6-O-isopropyIidene-α-D-glucofurano)-[2,1-d]-2-oxazoline
Anhydrous iron(III)chloride ( 7.33 g, 0.45 mmol) was added to a suspension of N-acetyl
glucoseamine (5.0 g, 0.023 mmol) in dry acetone (50 mL). The mixture was heated to reflux for
20 min. Then the reaction was quenched with triethylamine (10 mL) and the excess of acetone
was removed with reduced pressure. The mixture was extracted with CH2Cl2 (4 x 100 mL) and
the combined organic phases was dried with anhydrous MgSO4 and concentrated under
reduced pressure to give brownish syrup (3.46 g, 63 %). Rf (EtOAc-MeOH, 6:1) 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ 6.15 (d,1H, J1,2 4.8 Hz, H1), 4.44 (m,1H, H2), 4.39 (m, 1H, H3), 4.31 (m, 1H,
H5), 4.14 (dd, 1H, J5,6 6.0 Hz, J6a,6b 8.8 Hz ,H6a), 4.00 (dd, 1H, J5,6b 4.8 Hz, J6a,6b 8.8 Hz H6b),
3.74 (dd, 1H, J3,4 2.4 Hz, J4,5 8.0 Hz, H4), 2.62 (s, 1H, OH), 2.02 (s, 3H, N=CCH3), 1.41 (s, 3H,
CCH3), 1.35 (s, 3H, CCH3) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 167.3 (CH3CNO), 109.3 ((CH3)CO2),
107.2 (C1), 81.9, 78.3, 74.3, 72.8, 67.3 (C2, C3, C4, C5, C6), 26.8, 25.2((CH3)CO2), 14.1
(CH3CNO)
Spectral data in accordance with date previously reported109
109 Furneaux, R. H.; Gainsford, G. J.; Lynch, G. P.; Yorke, S. C., Tetrahedron, 1993, 49, 9602
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
86
36: Pivaloyl-2-acetamido-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside
OBnOBnO
AcHN
OBn
O
O 2-acetamido-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy-β-D-glucopyranoside (194 mg, 0.39 mmol ) and
pivaloylchloride ( 52 mg, 0.43 mmol) was dissolved in dry pyridine and stirred at rt. After 24 h the
reaction was diluted with Et2O and washed with 2M HCl. Organic phase dried over MgSO4 and
concentrated in vacuo. Purified by column chromatography(CH2Cl2-EtOAc 1 : 4). Product could
not be purified to get readable NMR.
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
87
37: Methoxyacetyl-2-acetamido-O-tri, 3,4,6-benzyl-2-deoxy-α/β-D-glycopyranoside
2-acetamido-tri-3,4,6-benzyl-2-deoxy-D-glucopyranoside (100 mg, 0.20 mmol) was dissolved in
dry pyridine (5 mL) at 0 ⁰ C. Then methoxyacetylchloride (37 μL, 0.41 mmol) was added slowly
and precipitate formation after 2 min. The reactionmixture was concentrated in vacuo. The
resulting mixture was washed twice with 2 M H2SO4 (10 mL), NaHCO3 (30 mL), Brine (30 mL).
Organic phase was dried over MgSO4 and concentrated. Purified by column chromatography
(CH2Cl2-EtOAc 5 : 2). White Syrup (85 mg, 62 %) Rf: 0.30 (CH2Cl2-EtOAc 5 : 2) 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ (Major product, α) 7.37-7.20 (m, 15H, ArH), 6.25 (d, 1H, J1,2 3.6 Hz, H1),
5.08 (d, 1H, J2,NH 8.0 Hz, NH), 4.88 (d, 1H, Jgem 12.0 Hz, PhCH), 4.82 (d, 1H, Jgem 10.8 Hz,
PhCH), 4.65 (d, 1H, Jgem 11.6 Hz, PhCH), 4.59 (d, 2H, Jgem 10.0 Hz, PhCH), 4.51(d, 1H, Jgem
12.0 Hz, PhCH), 4.32 (ddd, 1H, J5,6b 3.6 Hz, J 8.8 Hz, J 11.4, H5), 4.00 (m, 2H, PhCH, H4), 3.88-
3.76 (m,2 H, H2, H6a), 3.74 (dd, 1H, J5,6b 3.6 Hz, J 11.4 Hz, H6b), 3.67 (t, 1H, J 10.4 Hz, H3),
3.41 (s, 3H, OCH3), 2.04 (s, 2H, COCH2OCH3) 1.77 (s, 3H, COCH3) 13C-NMR (100 MHz, CDCl3) δ 170.2, 168.7 (CO), 138.4, 138.1, 138.0 (ipso-C), 128.9, 128.8, 128.7, 128.6, 128.6, 128.4,
128.4, 128.3, 128.2, 128.1, 128.1(ArC), 92.4(C1), 78.9, 78.0, 74.8, 73.9, 73.8, 69.8, 68.3, 60.0,
(C2, C3, C4, C5, C6, PhC) 51.9 (COCH2OCH3), 23.4 (OCH3) LRMS (ES+): calcd. For
C32H37NO8Na:586.24; found 586.1
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
88
Appendiks 1 NMR-Spektre
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
0
500
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
89
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
ppm (f1)50100150
0
5000
10000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
90
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.08.0
0
50
100
150
200
250
ppm (f1)050100150
0
500
1000
1500
2000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
91
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
ppm (f1)50100
0
5000
10000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
92
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.08.0
0
100
200
300
400
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
93
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
0
100
200
300
400
500
600
ppm (f1)050100150200
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
94
ppm (f1)0.05.010.0
0
100
200
300
400
500
600
ppm (f1)050100150200
0
500
1000
1500
2000
2500
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
95
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.08.0
0
50
100
150
200
250
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
96
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
0
50
100
150
200
ppm (f1)50100150
0
500
1000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
97
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
0
100
200
300
400
500
ppm (f1)50100150
0
500
1000
1500
2000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
98
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.08.0
0
100
200
300
400
ppm (f1)50100150
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
99
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
0
50
100
150
200
250
300
ppm (f1)50100150
0
500
1000
1500
2000
2500
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
100
ppm (f1)0.05.010.0
0
50
100
150
200
250
ppm (f1)50100150
0
500
1000
1500
2000
2500
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
101
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
0
50
100
150
200
250
ppm (f1)50100150
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
102
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
0
100
200
300
400
ppm (f1)50100150
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
103
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.08.0
0
500
1000
ppm (f1)50100150
0
500
1000
1500
2000
2500
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
104
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
0
50
100
150
200
250
ppm (f1)050100150
0
500
1000
1500
2000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
105
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
0
50
100
150
200
250
300
350
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
106
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
0
500
1000
ppm (f1)50100150
0
500
1000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
107
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.0
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
ppm (f1)50100150
0
1000
2000
3000
4000
5000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
108
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.08.0
0
50
100
150
200
250
300
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
109
ppm (f1)1.02.03.04.05.06.07.08.0
0
100
200
300
400
ppm (f1)050100150
0
1000
2000
3000
4000
Direkte dannelse af β-glycosider af N-acetylglucosamin med pentenyl-, acetyl- og methoxyacetyldonorer
110
Appendiks 2