專利名稱：三氧化鉬催化碳鏈重排合成d-葡萄庚酮糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及D-葡萄庚酮糖的合成方法，尤其涉及三氧化鉬水溶液催 化碳鏈重排合成D-葡萄庚酮糖的方法，屬于精細化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碳水化合物在水溶液體系中與金屬離子的配位作用，己經(jīng)被進行了 廣泛而深入的研究。糖分子的羥基構(gòu)型決定了糖鏈與金屬離子的配位作 用，例如，二價C^+對吡喃醛糖有很強的配位作用，而對呋喃醛糖的配 位作用，只有當1,2-OH處于順式的時候才能顯示出來。硼酸、鎢酸、 砷酸以及鉬酸等金屬酸根離子，都能與糖分子的羥基發(fā)生很強的配位作 用，前三者將生成穩(wěn)定、活性差的配位產(chǎn)物，只有鉬酸的配位產(chǎn)物具有 較強的活性，進而發(fā)生立體專一性的碳鏈重排。由此，近年來對于鉬酸 或鉬酸鹽催化碳鏈重排應(yīng)用于糖類化合物的合成，已成為糖化學研究的 扭占2一。
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葡萄庚酮糖是在鱷梨(avocado)中提取的一種天然七碳稀有糖，有 抑制胰島素分泌和預(yù)防、治療先天免疫疾病的藥用功效。據(jù)早期文獻報 道，葡萄庚酮糖的合成多以生物發(fā)酵為主，應(yīng)用范圍受到限制；而采用 傳統(tǒng)的化學法合成法，多要經(jīng)過保護、脫保護、官能團轉(zhuǎn)化等多步反應(yīng)， 其反應(yīng)條件較為苛刻，且后處理過程繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供D-葡萄庚酮糖的一種比較簡便的合成方法，即 利用三氧化鉬水溶液催化碳鏈重排，從而合成D-葡萄庚酮糖。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是——三氧化鉬催化碳鏈重排合成D-葡萄庚酮糖的方法，包括以下步驟
① 以D-甘露糖為原料，經(jīng)過基團保護后，在堿催化下與甲醛水溶液
反應(yīng)，制備2，3:5,6-二-0-異丙叉-2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖；
② 酸性溶解脫異丙叉保護基，得到2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖；
③ 在三氧化鉬水溶液體系里，回流制備D-葡萄庚酮糖。
進一步地，本發(fā)明提出的三氧化鉬催化碳鏈重排合成D-葡萄庚酮糖 的方法，其中步驟①中，先將D-甘露糖在碘單質(zhì)催化下與丙酮生成 2,3:5,6-二-0-異丙叉-D-甘露呋喃糖，然后在碳酸鉀催化、甲醇溶解下， 與甲醛水溶液進行反應(yīng)，生成2,3:5,6-二-0-異丙叉-2-C-羥甲基-D-甘露呋 喃糖；步驟②是將2,3:5，6-二-0-異丙叉-2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖與稀鹽 酸進行反應(yīng);步驟③是將2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖與三氧化鉬水溶液進 行反應(yīng)。
更進一步地，上述的三氧化鉬催化碳鏈重排合成D-葡萄庚酮糖的方 法，其中，所述步驟①中，參與反應(yīng)的甲醛水溶液過量。
再進一步地，上述的三氧化鉬催化碳鏈重排合成D-葡萄庚酮糖的方 法，其更為詳細的步驟是
1) 將丙酮加入到D-甘露糖、碘粒中，25"C下攪拌2 3小時，再加 入20XNa2S2O3溶液，萃取、洗滌、濃縮；
2) N2保護下，將甲醇加入到2,3:5,6-二-0-異丙叉-D-甘露呋喃糖及 碳酸鉀中，于室溫下加入甲醛水溶液，室溫攪拌l小時，升溫至85。C， 回流2d，加入10XH2SO4中和至中性，萃取、洗滌、濃縮，柱色譜分離；
3) 3M鹽酸溶液加入到20mL甲醇溶解的2，3:5,6-二-0-異丙叉-2《-羥甲基-D-甘露呋喃糖中，室溫攪拌4小時，濃縮，陽離子樹脂交換；
4) 0.2X三氧化鉬溶液加入到2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖中，90。C回 流反應(yīng)36小時，硅藻土吸附，濃縮，陽離子樹脂交換。本發(fā)明為七碳稀有糖的制備提供了新的技術(shù)支持，與現(xiàn)有技術(shù)相 比，本發(fā)明提出的合成方法具有如下優(yōu)點①原料易得，制備過程簡單; ②三氧化鉬催化劑可以回收使用；③工藝路線簡短，生產(chǎn)成本低。
具體實施例方式
為彌補現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明提出了一種利用三氧化鉬水溶液催 化碳鏈重排，從而合成D-葡萄庚酮糖的新方法。
本發(fā)明以D-甘露糖為原料，經(jīng)過異丙叉保護、C-2上引入羥甲基側(cè) 鏈、異丙叉脫保護，以及三氧化鉬水溶液催化碳鏈重排等步驟，合成D-葡萄庚酮糖，產(chǎn)率18%，并對其乙?；a(chǎn)物進行了表征。
其合成路線如下式所示(式中"1、 2、 3、 4/4a/4b、 5/5a/5b"為相 應(yīng)的物質(zhì)代號，便于下文表述時引用)。
上式所示主要反應(yīng)過程及收率情況是首先，以D-甘露糖為原料， 在碘催化下進行異丙叉保護，產(chǎn)率90%;接著，在碳酸鉀催化下與甲醛水溶液親核加成反應(yīng)，85。C下回流48小時，在C-2上引入羥甲基側(cè)鏈， 產(chǎn)率40%;然后，在稀鹽酸條件下異丙叉脫保護，產(chǎn)率92%;最后， 在三氧化鉬水溶液催化下，90。C回流反應(yīng)36h， C-2上的羥甲基在鉬酸 作用下發(fā)生遷移，同時C-2上的羥基構(gòu)型發(fā)生翻轉(zhuǎn)，碳鏈重排合成葡萄 庚酮糖，產(chǎn)率56。X 。按D-甘露糖計，總產(chǎn)率18% 。
以下結(jié)合具體實例，進一步詳細闡述本發(fā)明的技術(shù)方案和實施效 果。需要說明的是，這僅是本發(fā)明技術(shù)方案的典型應(yīng)用范例，不視為對 本發(fā)明的應(yīng)用限制。凡操作條件的等同替換或等效變換，均落在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
一、 2，3:5，6-二-0-異丙叉-D-甘露呋喃糖(2)的制備
5g (27.8mmoD D-甘露糖和1.5g (6mmo1) 12加入到200mL丙酮中， 25°C，攪拌2h， TLC (Rf=0.63，氯仿甲醇=20:1)顯示反應(yīng)完全。加 入20X的Na2S2O3溶液至體系變?yōu)闊o色，以停止反應(yīng)。濃縮反應(yīng)混合物， 用100mL CHCl3溶解，3x200mL水洗滌，無水Na2S04干燥，濃縮，得 白色粉末狀固體(2)6.51g(90X)。 mp: 120-121°C (文獻值mp: 121-122 。C)， iHNMR(300固z， CD3C1)， S: 1.32-1.46 (m,12H,-CH3); 4.02-4.09
(m,2H,H-6a，卩)；4.16-4.18 (m,lH,H-5a，(3); 4.39-4.41 (m,lH,H國4a,p); 4.53-4.62 (m，lH,H-2a,卩)；4.74-4.82 (m,lH，H-3a,(3); 5.00 (s,H-l(3); 5.37
(s ，H-la)。
二、 2，3:5，6-二-0-異丙叉-2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖(3)的制備
N2保護下向5.5g (21mmo1)化合物(2)和4.0g (29mmol) K2C03 中滴加75mL甲醇，以及40mL、 40%甲醛溶液，室溫攪拌lh，升溫至 85°C，回流2d， TLC (Rf=0.64，乙酸乙酯石油醚=3:1)顯示反應(yīng)完 全。滴加10%H2SO4中和至中性，濃縮反應(yīng)混合物，用100mL CHC13 溶解，3x200mL水、200mL飽和NaCl溶液洗滌，無水Na2S04干燥，過 濾，濃縮，硅膠柱層析(乙酸乙酯石油醚=2:1)得淡黃色糖漿(3)2.40g(40%)。HNMR (300MHz， CD3C1)， S: 1.23-1.56 (m,12H，-CH3); 3.74-3.87 ( m，lH,H-4a,p ) ; 4.02-4.12 ( m，2H,H畫2a,(3 ) ; 4.07-4.16
(m,2H,H-6a,p); 4.34-4.43 (m，lH，H-5a,p); 4.64 (d，H-3(3,1.77Hz); 4.65
(d，H-3a，1.86Hz); 4.92 (s，H-l卩)；5.36 (s，H畫la)。
三、 2-C-羥甲基-D-甘露糖(4a)以及全乙酰化2-C-羥甲基-D-甘露 糖(4b)的制備
4mL、 3M鹽酸溶液加入到20mL甲醇溶解的0.90g G.lmmol)化 合物(3)，室溫攪拌4h， TLC (乙酸乙酯:石油醚=3:1)顯示反應(yīng)完全。 濃縮反應(yīng)混合物，經(jīng)732型陽離子樹脂交換，去離子水和甲醇溶液反復(fù) 洗脫，濃縮，得淡黃色糖漿(4a) 0.60g (92%)。
10mL吡啶溶解0.30g(1.4mmol)化合物(4a)， (TC下分批加入15mL 乙酸酐，并于該溫度下反應(yīng)6h， TLC(Rf=0.46，乙酸乙酯:石油醚=1:2) 顯示反應(yīng)完全。濃縮反應(yīng)混合物，50mLCHCl3溶解，依次用3xl00mL 的5%醋酸溶液、2xl00mL飽和NaCl溶液洗滌，無水Na2S04干燥，過 濾，濃縮，硅膠柱層析(乙酸乙酯:石油醚二l:3)得無色糖漿(4b)0.59g (90%)。 iHNMR (300MHz， CD3C1)， S: 1.98-2.12 (m,18H，-COCH3); 4.20-4.24 (m，lH，H-6); 4.41-4.45 (m，lH,H-2，)； 4.42-4.48 (m,lH，H-6); 4.72-4.73 (m，lH,H-2,); 5.10-5.13 (m,lH,H國4); 5.14-5.17 (m,lH,H畫5); 5.32-5.38 (m,lH，H-3); 9.68 (d,lH，H-l,J=1.65Hz)。
四、 葡萄庚酮糖(5a)以及全乙酰化葡萄庚酮糖(5b)的制備 15mL0.2X三氧化鉬溶液加入到0.30g (1.4mmo1)化合物(4a)， 90
。C回流反應(yīng)36h。反應(yīng)混合物經(jīng)硅藻土吸附，濃縮，經(jīng)732型陽離子樹 脂交換，去離子水和甲醇溶液反復(fù)洗脫，活性炭脫色，濃縮，得淡黃色 糖漿(5a) 0.16g (56%)。
5mL吡啶溶解0.15g (0.7mmo1)化合物(5a)， (TC下分批加入8mL 乙酸酐，并于該溫度下反應(yīng)6h， TLC(Rf=0.65，乙酸乙酯:石油醚=1:2)顯示反應(yīng)完全。濃縮反應(yīng)混合物，用50mLCHCV溶解，依次用3xl00mL 的5%醋酸溶液、2xl00mL飽和NaCl溶液洗滌，無水Na2S04干燥，過 濾，濃縮，硅膠柱層析(乙酸乙酯:石油醚=1:3)得無色糖漿(5b) 0.29g
(88%)。 'HNMR G00MHz， CD3C1)， S: 1.99-2.15 (m，18H,-COCH3); 3.91-3.93 (m,lH，H-7); 4.02-4.13 (m,lH,H-7); 4.53-4.57 (m,lH，H-6); 4.72-4.73 (m,lH，H-5); 5.24 (s，2H,H-l); 5.09-5.29 (m,lH，H-4); 5.32-5.47
(m，lH，H-3)。
權(quán)利要求
1.三氧化鉬催化碳鏈重排合成D-葡萄庚酮糖的方法，其特征在于包括以下步驟①以D-甘露糖為原料，經(jīng)過基團保護后，在堿催化下與甲醛水溶液反應(yīng)，制備2，35，6-二-O-異丙叉-2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖；②酸性溶解脫異丙叉保護基，得到2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖；③在三氧化鉬水溶液體系里，回流制備D-葡萄庚酮糖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三氧化鉬催化碳鏈重排合成D-葡萄庚酮 糖的方法，其特征在于步驟①中，先將D-甘露糖在碘單質(zhì)催化下與丙酮生成2,3:5,6-二-0-異丙叉-D-甘露呋喃糖，然后在碳酸鉀催化、甲醇溶解下，與甲醛水溶液 進行反應(yīng)，生成2，3:5，6-二-0-異丙叉-2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖；步驟②是將2,3:5,6-二-0-異丙叉-2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖與稀鹽 酸進行反應(yīng)；步驟③是將2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖與三氧化鉬水溶液進行反應(yīng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三氧化鉬催化碳鏈重排合成D-葡萄庚酮 糖的方法，其特征在于所述步驟①中，參與反應(yīng)的甲醛水溶液過量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三氧化鉬催化碳鏈重排合成D-葡萄庚酮 糖的方法，其特征在于1) 將丙酮加入到D-甘露糖、碘粒中，25"C下攪拌2 3小時，再加 入20XNa2S2O3溶液，萃取、洗滌、濃縮；2) N2保護下，將甲醇加入到2,3:5,6-二-0-異丙叉-D-甘露呋喃糖及 碳酸鉀中，于室溫下加入甲醛水溶液，室溫攪拌l小時，升溫至85"C， 回流2d，加入10Q/^H2SO4中和至中性，萃取、洗滌、濃縮，柱色譜分離；3) 3M鹽酸溶液加入到20mL甲醇溶解的2,3:5,6-二-0-異丙叉-2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖中，室溫攪拌4小時，濃縮，陽離子樹脂交換；4) 0.2X三氧化鉬溶液加入到2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖中，90。C回 流反應(yīng)36小時，硅藻土吸附，濃縮，陽離子樹脂交換。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三氧化鉬催化碳鏈重排合成D-葡萄庚酮糖的方法，其主要步驟是①以D-甘露糖為原料，經(jīng)過基團保護后，在堿催化下與甲醛水溶液反應(yīng)，制備2，35，6-二-O-異丙叉-2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖；②酸性溶解脫異丙叉保護基，得到2-C-羥甲基-D-甘露呋喃糖；③在三氧化鉬水溶液體系里，回流制備D-葡萄庚酮糖。本發(fā)明為七碳稀有糖的制備提供了新的技術(shù)支持，該方法原料易得，制備過程簡單；三氧化鉬催化劑可以回收使用；工藝路線簡短，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C07C69/00GK101293901SQ200810123960
公開日2008年10月29日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者方志杰, 王立成, 杰 程, 亞 蔡, 凱 陳 申請人:南京理工大學;常州市牛塘化工廠有限公司