Transcript sacharidy_p6

Étery sacharidov
• Deriváty sacharidov, v ktorých jeden alebo viac atómov
vodíka hydroxylových skupín sacharidu (s výnimkou
poloacetálovej hydroxylovej skupiny, vtedy sú to
glykozidy) je nahradený alkylovou, aralkylovou alebo
arylovou skupinou R.
• Z éterov mono- a oligosacharidov najvýznamnejšie sú
metyl- (R = CH3), benzyl (R = CH2C6H5), trityl- (R =
C(C6H5)3) a trimetylsilylétery sacharidov (R = Si(CH3)3).
Hydroxyetyl, dietylaminoetyl- a karboxymetylétery sú
dôležité étery polysacharidov. Podľa stupňa substitúcie
sa étery sacharidov rozdeľujú na čiastočné a úplné
étery.
Metylétery sacharidov
• Sirupovité alebo kryštalické látky s nízkou teplotou topenia,
destilovateľné alebo sublimovateľné. Majú obvykle horkú chuť, sú
dobre rozpustné vo vode i organických rozpúšťadlách. Sú odolné voči
väčšine kyslých a bázických činidiel podobné ako ostatné
metylalkylétery. Pôvodný sacharid sa z nich môže regenerovať
účinkom chloridu boritého pri nízkych teplotách alebo pôsobením
Fentonoveho činidla (peroxid vodíka v prítomnosti železnatých iónov),
prípadne oxidáciou oxidom chromitým v kyseline octovej na formiáty
sacharidov (estery) a následnou ich hydrolýzou.
• Metylétery sacharidov sa obvykle pripravujú Purdieho, Haworthovou,
Kuhnovou alebo Hakomoriho metódou. Pomerne vysoká prchavosť
metyléterov sacharidov sa využíva v plynovochromatografických a
hmotnostnospektrometrických metódach štruktúrnej analýzy
sacharidov. Napr. tzv. metylačná analýza spočíva v plnej O-metylácii
oligosacharidu alebo polysacharidu a po hydrolýze, redukcii a po Oacetylácii sa zo získaných a rozdelených parciálne O-metylovaných
alditolov zisťuje miesto napojenia glykozidových väzieb a
polymerizačný stupeň oligo- alebo polysacharidu.
• Značný počet parciálnych metyléterov sacharidov sú prírodné látky a
vyskytujú sa v polysacharidoch, glykozidoch, antibiotikách, atď.
Metylétery sacharidov
•
•
•
•
Purdieho metóda – Ag2O; MeI; (MeI)
Haworthova metóda – NaOH; Me2SO4; voda
Kuhnova metóda - BaO, Ba(OH)2; MeI; DMF
a modifikácie – NaH, NaOH; MeI, MeBr, Me2SO4; DMF, DMSO
Hakomoriho metóda – NaH; MeI; DMSO (homogénne reakčné podmienky)
NaH
+
H3C S CH3
_
+
[H3C S CH2] Na
+
H2
O
O
roztok Na(CH2-SO-CH3)
v DMSO
[H2C S
_
+
CH3] Na
O
O
O
OH
O Na
roztok sacharidu v DMSO
•
Pre sacharidy zvlášť citlivé na bázy – CH2N2, BF3.Et2O
MeI
O
+
OMe
CH2 OH
O
HO
A
Metylačná
analýza
O
CH2
OH
HO
...
O
O
B
CH2 OMe
O
MeO
2.
OH
1.
3.
O
A
MeO
...
O
C
HO
OH
HO
1.
CH2 OH
O
O
CH2
OMe
...
O
O
B
...
O
C
OMe MeO
MeO
4.
CH2 OMe
O
O
5.
OMe
Metylácia
hydroxylových
skupín
Hydrolýza
glykozidových väzieb
Redukcia karbonylov
(poloacetálov)
Acetylácia
novovzniknutých
hydroxylov
GC-MS analýza
2.
CH2 OH
CH2 OMe
O
MeO
A
O
OH
+
HO
OH
B
+
HO
OH
C
MeO
OMe
MeO
OMe
MeO
CH2 OMe
O
OMe
3.
CH2 OH
CH2 OH
OMe
MeO
MeO
A
MeO
+
OH
CH2 OMe
OH
OH
CH2 OH
+
4.
MeO
OH
C
CH2 OAc
OMe
MeO
MeO
B
CH2 OAc
CH2 OH
OH
CH2 OMe
MeO
+
MeO
A
OAc
CH2 OMe
CH2 OAc
MeO
MeO
MeO
OAc
B
OAc
CH2 OAc
+
MeO
OAc
C
OAc
CH2 OMe
Metylačná analýza
spočíva v plnej O-metylácii oligosacharidu
alebo polysacharidu, pričom po hydrolýze a
po redukcii sa zo získaných a rozdelených
parciálne O-metylovaných alditolov zisťuje
miesto napojenia glykozidových väzieb a
polymerizačný stupeň oligo- alebo
polysacharidu.
CH2OAc
OMe
CH2OH
O
...
MeO
O
O
HO
...
AcO
OAc
OH
4)--D-galaktopyranozyl-(1
CH2OMe
1,4,5-tri-O-acetyl-2,3,6-tri-O-metyl-D-galaktitol
CH2OAc
OMe
CH2OH
MeO
O
O ...
...
O
AcO
OAc
HO
OH
5)--D-galaktofuranozyl-(1
CH2OMe
1,4,5-tri-O-acetyl-2,3,6-tri-O-metyl-D-galaktitol
Keďže metylačná analýza neposkytuje jednoznačné a kompletné výsledky, ako
doplňujúce sa používajú ďalšie chemické, biochemické a fyzikálno-chemické metódy
stanovenia štruktúry oligosacharidov a polysacharidov.
Oxidačné štiepenie alfa-diolov cez cyklické intermediáty
OH
OH
IO4
O
O
OH
O
OH
O
I
(H5 IO6)
O
+ IO3 + H2O
O
OH
CH2OH
O
HCH=O
OH
O
OH
O
Me
Me
OH
OH
OH
O
HCOOH
O
O
OH
HCOOH
O
Oxidačné štiepenie alfa-diolov v analýze sacharidov
CH2OH
O
glycerín
O
HO
CH2
OH
HO
...
O
CH2OH
OH
CH2OH
OH
O
O
etylénglykol
O
HO
CH2OH
O
O
NaBH4
CH2OH
OH
...
HO
OH
O
HO
HO
OH
HO
OH
D-erytritol
CH2OH
O
O
CH2OH
O
O
O
O
O
O
CH2
OH
O
O
+
H3O
O
HO
CH2
O
...
OH
NaIO 4
CH2OH
O
HCOOH
HO
OH
HO
O
O
...
NaBH4
CH2OH
O
O
...
O
O
O
O
HO
OH
HO
OH
Po redukcii karbonylových skupin, hydrolýze a opakovanej redukcii je možné zo zloženia alditolovej
zmesi, ale aj zo spotreby jodistanu na oxidáciu, rekonštruovať štruktúru pôvodneho sacharidu.
...
Benzylétery sacharidov
• Pripravujú sa reakciou sacharidov s benzylhalogenidmi
v prítomnosti oxidu strieborného alebo bárnatého prípadne
hydroxidu alebo hydridu sodného v dimetylformamide
alebo dimetylsulfoxide.
CH2OBn
CH2OH
OH
HO
O
OMe
OH
metyl-α-Dglukopyranozid
O
1. DMF, NaH
2. BnBr
OBn
BnO
Bn = H2C
OMe
OBn
metyl-2,3,4,6-tetra-O-benzylα-D-glukopyranozid
Benzylétery sacharidov
• Často sú to nekryštalické látky. Odolné sú voči
bázickým a pomerne dobre voči kyslým činidlám, čo
dovoľuje hydrolyzovať aj glykozidové alebo acetálové
väzby v ich prítomnosti.
CH2OBn
O
OBn
BnO
OMe
OBn
CH2OBn
H3O+
O
OBn
OH
BnO
OBn
2,3,4,6-tetra-O-benzylα,β-D-glukopyranóza
Benzylétery sacharidov
• Hydrogenolýzou na paládiovom katalyzátore poskytujú
pôvodný sacharid a toluén. Táto ich vlastnosť sa hojne využíva
v syntéze sacharidov, pretože väčšina ostatných chrániacich
skupín (okrem trityléterov sacharidov, benzylidénových acetálov
sacharidov a podobných chrániacich skupín obsahujúcich
fenylalkylové zvyšky) sú za týchto podmienok stabilné.
CH2OBn
O
H2
C
O
OBn
BnO
CH2OH
H2, Pd/C
O
OBn
BnO
OBn
OH
EtOAc
OMe
OBn
O
H2
C
O
HO
OH
HO
OH
O
OMe
OH
Tritylétery (trifenylmetylétery) sacharidov
• Pripravujú sa reakciou sacharidu s trifenylchlórmetánom
(tritylchloridom) v pyridínovom roztoku a reakcia prebieha prednostne
na primárnej hydroxylovej skupine sacharidu. Tritylchlorid sa v
dôsledku stabilizujúceho účinku jeho troch fenylových skupín podobá
už viac na acylchloridy ako arylalkylchloridy. Preto je možné tritylácie
robiť v pyridíne, podobne ako acylácie.
CH2OTr
CH2OH
OH
HO
O
OMe
OH
metyl-α-Dglukopyranozid
TrCl
pyridín
OH
HO
C6H5
O
Tr =
OMe
OH
metyl-6-O-tritylα-D-glukopyranozid
C C6H5
C6H5
Tritylétery (trifenylmetylétery) sacharidov
• Tritylácia prebieha prednostne na primárnej hydroxylovej
skupine sacharidu aj vtedy, keď táto hydroxylová
skupina je súčasťou poloacetálu cyklickej formy
sacharidu.
O OH
TrCl (2 móly)
TrO
HO
OH
HO
OH
HO
O
pyridín
OTr
OH
OH
1,6-di-O-tritylβ-D-fruktofuranóza
β-D-fruktopyranóza
TrCl (1 mól)
O
TrO
O
OH
OH
pyridín
HO
OH OH
α,β-D-ribopyranóza
OH OH
5-O-trityl-α,β-D-ribofuranóza
Zdroj: Monosaccharides. Their Chemistry and Their Roles in Natural Products, P.M.
Collins, R.J. Ferrier, Wiley, Chichester, 1995.
Tritylétery (trifenylmetylétery) sacharidov
• Odolné sú voči bázickým činidlám, takže ich voľné
hydroxylové skupiny sa možu alkylovať aj acylovať.
CH2OTr
CH2OH
HO
OH
O
TrCl, Py
HO
OH
O
OMe
OH
OMe
OH
metyl-α-Dgalaktopyranozid
CH2OTr
1. NaH, DMF
2. BnCl
AcCl, Py
CH2OTr
OAc
O
OBn
metyl-6-O-tritylα-D-galaktopyranozid
AcO
BnO
O
OMe
OAc
metyl-2,3,4-tri-O-acetyl-6-Otrityl-α-D-galaktopyranozid
OMe
OBn
metyl-2,3,4-tri-O-benzyl-6-Otrityl-α-D-galaktopyranozid
Tritylétery (trifenylmetylétery) sacharidov
• V kyslom prostredí sa rýchlo hydrolyzujú na pôvodný
sacharid a trifenylmetanol. Za podmienok
hydrogenolýzy sú labilné podobne ako benzylétery
sacharidov.
CH2OH
BnO
CH2OTr
HCl
O
OBn
OMe
OBn
CH2OH
CH2OTr
BnO
O
OBn
H2, Pd/C
EtOAc
OMe
OBn
HO
OH
O
OMe
OH
Et2O
BnO
O
OBn
OMe
OBn
Silylétery sacharidov
• Trimetylsilylétery [-OSi(CH3)3] sa pripravujú reakciou
sacharidov s trimetylchlórsilánom alebo 1,1,1,3,3,3hexametyldisilazánom [(CH3)3SiNHSi(CH3)3], prípadne s
inými silylačnými činidlami obvykle v pyridínovom roztoku.
• Sú to destilovateľné, väčšinou olejovité látky. Za
normálnych podmienok pri vylúčení vzdušnej vlhkosti sú
stabilné a hydrolyzovať na pôvodný sacharid ich možno
zahrievaním vo vodných alkoholoch. Hydrolýza prebieha
prednostne na primárnej hydroxylovej skupina.
• Podobne ako metylétery sacharidov sa využívajú na
plynovochromatografické a hmotnostnospektrometrické analýzy.
Silylétery sacharidov
• Synteticky významné sú terc-butyldimetylsilylétery
(-OSiMe2Bu-t) a terc-butyldifenylsilylétery (-OSiPh2Bu-t)
CH2OSiMe2Bu-t
CH2OH
OH
HO
O
OMe
OH
t-BuMe2SiCl, Py
OH
HO
O
OMe
OH
• terc-butyldimetylsilylétery (-OSiMe2Bu-t) sú 1000-krát odolnejšie
voči kyslej hydrolýze ako trimetylsilylétery (-OSiMe3)
• terc-butyldifenylsilylétery (-OSiPh2Bu-t) sú 105-krát odolnejšie
voči kyslej hydrolýze ako trimetylsilylétery (-OSiMe3)
Praktická deprotekcia silyléterov sacharidov
CH2OSiMe2Bu-t
CH2OSiMe2Bu-t
OH
HO
O
OMe
OH
O
1. DMF, NaH
2. BnBr
OBn
BnO
OMe
OBn
CH2OH
+ Bu4N F
THF, AcOH
O
OBn
BnO
OMe
OBn
Na deprotekciu silyléterov sacharidov sa najčastejšie používajú fluoridy v
mierne kyslom prostredí