533-67-5/2-脫氧核糖的制備方法

背景及概述^[1]

2-脫氧核糖分子式C₄H₉O₃CHO。2-脫氧核糖是核糖的一個2－位羥基被氫取代的衍生物，在細胞核中作為脫氧核糖核酸DNA的組分，十分重要；最早由胸腺核苷中析離得到。α-D-2－脫氧核呋喃糖的熔點78～82℃，比旋光度[α]_D-55°;β-異構體熔點96～98℃，[α]_D-91°→-58°。D-2－脫氧核糖與苯胺形成結晶的半縮醛胺，熔點175～177℃，[α]_D+46°，常用于D-2－脫氧核糖的分離提純和貯存，需要時將半縮醛胺與苯甲醛反應，即得2-脫氧核糖。2-脫氧核糖可進行多種特殊顏色反應，并可進行定量測定。常用的方法是2-脫氧核糖在硫酸和乙酸存在下與二苯胺反應得藍色，與硫酸亞鐵反應也得藍色，稱為凱勒－基連尼反應。D-2-脫氧核糖甚易與乙醇－HCl作用形成糖苷，這種糖苷甚易水解。脫氧核糖的合成方法有多種，收率為5％～10％。

制備^[2-3]

方法1：

1）酸性樹脂(10-20%w/w)，甲醇，4℃過夜反應b）1，3-二氯-1，1，3，3-四異丙基二硅氧烷吡啶室溫反應一小時c）三苯基磷，咪唑，碘，甲苯回流8小時d)三乙胺甲醇Pd/C在飽和氫氣中反應24小時。0℃下，在100ml的燒瓶中加入3g化合物1D-核糖，同時加入50ml無水甲醇和酸性樹脂(10-20%w/w)充分攪拌溶解。然后將溫度上升到4℃下反應過夜。利用TLC跟蹤，反應完全后，抽濾旋干，得到無色油狀液體，產率為100%。1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ=3.25(s，3H，OCH3)，3.46(dd，JH，H=6.4，12.5Hz，1H，5-H)，3.65(dd，JH，H=3.1，12.5Hz，1H，5-H)，3.83-3.89(m，2H，3-H，4-H)，4.01(dd，JH，H=4.8，7.0Hz，1H，2-H)，4.75(s，1H，1-H)ppm.

2）室溫下，將產物2(1.5709g，9.58mmol)放入25ml的燒瓶中，加入10ml的吡啶充分溶解，然后在冰水浴下緩慢滴加3.67ml(1.2eq，11.49mmol)1，3二氯-1，1，3，3-四異丙基二硅氧烷，充分攪拌后放入室溫反應，利用TLC跟蹤反應，2小時后，反應完全，加入300ml乙酸乙酯，每次用50ml水萃取，重復六次，再用50ml飽和碳酸氫鈉萃取，重復兩遍。最后合并有機相，加入無水硫酸鈉干燥，抽濾，減壓旋干。硅膠柱層析(EA：PE=1：9Rf=0.5）得到2.73g無色油狀物，產率為81.5%。1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ=1.03-1.11(m，28H，TIPS)，3.33(s，3H，OCH3)，3.71-3.79(m，1H，5-H)，3.99-4.12(m，3H，5-H，2-H，4-H)，4.49-4.52(m，1H，3-H)，4.83(s，1H，1-H)ppm.

3）室溫下，將化合物3(2.0000g，5.1151mmol)放入100ml的燒瓶中同時加入三苯基膦(6.444g，15.3453mmol)，咪唑(1.6707g，15.3453mmol)溶于40ml甲苯，100℃下將其溶解，完全溶解后加入碘單質(6.4961，25.5755mmol)，將溫度升溫至回流溫度，八小時后，TLC跟蹤反應顯示反應完全，先加入10ml飽和碳酸氫鉀猝滅反應至無氣泡產生，后加入200ml乙酸乙酯用水萃取三次，最后用飽和氯化鈉萃取一次。合并有機相加入無水硫酸鈉，抽濾旋干。1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ=1.01-1.16(m，28H，TIPS)，3.36(s，3H，OCH3)，3.77-3.83(m，1H，5-H)，3.90-3.95(m，1H，2-H)，3.98-4.01(m，1H，5-H，)，3.09-4.12(m，1H，4-H)4.63-4.67(m，1H，3-H)，4.74-4.73(s，1H，1-H)ppm.13CNMR(75MHz，CDCl3)：δ=12.4-16.6，55.4，102.96，83.71，81.85，66.29，55.44，29.49，17.55，17.49，17.39，17.24，16.99，16.96，13.59，13.36，12.84，12.44ppm.HR-MS(ESI+)：539.1116[M+Na](calcd.forC18H37IO5Si2Na：539.1116).

4）室溫下，將化合物4放入25ml燒瓶中，加入10ml無水甲醇4ml三乙胺802.4mg 10%Pd/C在飽和氫氣狀態反應，24小時后點板，反應完全抽濾旋干，硅膠柱層析(EA：PE=1：100)得到1.35mg無色油狀物，化合物3和化合物4兩步收率55%。1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ=0.98-1.06(m，28H，TIPS)，1.98-2.05(m，1H，2-H)，2.13-2.28(m，1H，2-H)，3.36(s，3H，OCH3)，3.64-3.69(m，1H，5-H，)，3.78-3.83(m，1H，5-H)，3.93-3.97(s，1H，4-H)，4.54-4.59(s，1H，3-H)，4.85-4.86(s，1H，1-H)ppm.13CNMR(75MHz，CDCl3)：103.93，84.84，74.21，66.41，54.49，42.05，31.51，30.21，29.70，17.59，17.44，17.28，17.10，16.97，13.39，12.88，12.57 ppm.HR-MS(ESI+)：451.21780[M+HCOO](calcd.forC18H38O6Si2HCOO：451.21780).

5）室溫下，將化合物5(90.4mg，0.2407mmol)放入10ml的燒瓶中，加入1.5ml1mol/L的H2SO4（水：甲醇：EA=1：1：1）室溫反應4小時后，用碳酸鋇猝滅反應，抽濾旋干，硅膠柱層析（EA：乙醇=5：1）得到白色固體28.1mg，收率為93.6%。[α]25D-47°(H2O)1HNMR(400MHz，D2O)δ=1.3-2.0(m1.3H)，2.17-2.28(m，4.8H)，2.4(s，0.6H)，2.42-2.51(m，1.2H)，2.62-2.6(m，0.3H)，2.83-2.91(m，0.3H)，3.38-3.41(m，0.6H)，3.62-4.04(m，2.8H)，4.15-4.22(m，4H)，4.30-4.35(m，4H)，4.41-4.45(m，1H)，4.85-4.87(m，2H)，5.62-5.68(m，3H)ppm;13CNMR(400MHz，D2O)98.2，97.9，94.1，91.6，86.4，85.6，73.1，71.2，71.4，69.8，69.2，68.5，67.6，67.4，67.3，66.5，66.3，64.7，63.0，62.5，61.2，415，41.1，33.7，33.1ppm;

方法2：

1）芐基-3，4-O-異丙叉基-β-L-阿拉伯吡喃糖苷(Ⅲ)的制備

0℃時將氯化氫氣體通入25mL苯甲醇中至飽和，靜置40min后，稱取L-阿拉伯糖(5g，33mmol)加入反應液中，室溫攪拌10h，其間有白色固體物緩慢析出。加入37.5mL乙酸乙酯使固體沉淀完全，過濾，用乙酸乙酯洗滌，干燥，得7.8g白色固體產物Ⅱ：263.0(M+Na+)，503.0(2M+Na+)。不需純化可直接進行下步反應。上步產物Ⅱ(28g，120mmol)和2，2-二甲氧丙烷(50mL，41mmol)溶于丙酮(315mL)中，另稱取對甲苯磺酸(p-TsOH·H2O)0.635g(4mmol)加入反應物中，室溫攪拌2h，然后滴加三乙胺至中性，減壓蒸餾得到29.4g黃色液態產物Ⅲ，硅膠柱層析分離，用V(正己烷)∶V(乙酸乙酯)=3∶1洗脫，得無色液體，產率98%。從L-阿拉伯糖到產物Ⅲ的產率為90%。1HNMR(CDCl3)δ：7.41～7.21(m，5H，C6H5)，4.73(d，J=11.8Hz，1H，OH)，4.25～4.10(m，2H，CH2)，3.85(s，2H，CH)，3.77～3.68(m，1H，CH)，2.40(d，J=6.7Hz，1H，CH)，1.53(s，3H，CH3)，1.33(s，3H，CH3);303.0(M+Na+)，583.0(2M+Na+)。以上數據符合產物結構特征。

2）芐基-3，4-O-異丙叉基-2-O-[(亞甲基)硫代酰基]-β-L-阿拉伯吡喃糖苷(Ⅳ)的制備

將化合物Ⅲ(4.27g，16mmol)溶于50mL無水THF中，攪拌，于0℃慢慢加入NaH(0.61g，16mmol)，當初始反應由劇烈到減緩，移去冰浴，室溫下繼續攪拌30min，快速加入二硫化碳(1.83mL，30mmol)，繼續攪拌30min，而后在室溫下緩慢滴加CH3I(1.90mL，30mmol)，繼續攪拌30min，加入5mL水，減壓蒸餾至溶液體積減少一半，水相用乙酸乙酯萃取3次，有機相用鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，過濾，濃縮得4.97g黃色漿狀產物Ⅳ，產率88%，不必進一步純化1HNMR(CDCl3)δ：7.38～7.20(m，5H，C6H5)，5.75(dd，J=11.3Hz，J=1.3Hz，1H，OH)，5.18(d，J=6.3Hz，1H，CH)，4.50(dd，J=11.3Hz，J=1.3Hz，1H，CH)，4.30～4.21(m，1H，CH)，4.00～3.95(m，2H，CH2)，2.58(s，3H，CH3)，1.55(s，3H，CH3)，1.39(s，3H，CH3);393.0(M+Na+)。以上數據符合產物結構特征。

3）芐基-2-脫氧-β-L-赤型吡喃糖苷(Ⅴ)的制備

將上步得到的Ⅳ(2g，5.5mmol)加入50mL無水甲苯中，加熱至回流，同時通氮氣保護。另外將三丁基錫化氫(2.19mL，8mmol)和偶氮二異丁腈(0.09g，0.54mmol)加入到10mL無水甲苯中制成溶液，再將其慢慢滴入反應溶液，滴畢，另稱取0.09g偶氮二異丁腈溶于10mL甲苯中，同樣緩慢滴入反應液中，繼續攪拌30min。減壓蒸餾濃縮，再用w(NaOH)=5%的水溶液洗滌，加入無水硫酸鎂干燥，過濾，真空濃縮得產品和苯酚的混合物。用硅膠柱層析分離，以V(正己烷)∶V(乙酸乙酯)=12∶1洗脫，得0.78g產物Ⅴ，產率55%：1HNMR(CDCl3)δ：7.40～7.21(m，5H，C6H5)，5.73(dd，J=11.3Hz，J=1.4Hz，1H，OH)，5.00(d，J=6.3Hz，1H，CH)，4.53(dd，J=11.3Hz，J=1.3Hz，1H，CH)，4.30～4.25(m，1H，CH)，4.05～4.00(m，2H，CH2)，1.53(s，3H，CH3)，1.42(s，3H，CH3);287.0(M+Na+)。以上數據符合產物結構特征。

4）2-脫氧-L-核糖(Ⅰ)的制備

將產物Ⅴ(73g，0.28mol)加入到350mLw(醋酸)=80%的水溶液中，室溫攪拌18h，加入三乙胺中和后將混合物轉移到分液漏斗中，用乙酸乙酯洗滌(3×500mL)，將水相蒸干，剩余液體用乙醇和甲苯共蒸兩次，用硅膠柱層析分離，以V(正己烷)∶V(乙酸乙酯)=12∶1洗脫，得34g產品Ⅰ，本步產率92%，從L-阿拉伯糖到Ⅰ的總產率為40%。157.2(M+Na+);元素分析結果：實測值(理論值)/%，w(C)=43.97(43.87)，w(H)=7.24(7.26);[α]D+55°(c0.27，水)，以上數據符合產物結構特征。

主要參考資料

[1] 中國大百科全書（化學卷）

[2] 2-脫氧-D核糖的新合成方法研究

[3] 2-脫氧-L-核糖的合成方法改進