Введение. 
Синтез производных D-глюкозамина, содержащих новую ортогональную защитную группу при гликозидном центре

Главная особенность химии углеводов заключается в использовании в качестве исходных соединений доступных моносахаридов, например глюкозы, галактозы, маннозы, глюкозамина, рамнозы, в которых только определенные функции включаются в химические превращения.

Особо важную роль в проведении направленной модификации сахаров играют защитные группы. Причем, если в пептидном синтезе необходимо избирательно вводить защитные группы в принципиально различающиеся по химической природе функции, в первую очередь, по карбоксильной и аминогруппе, то в углеводном синтезе необходимо уметь избирательно защищать определенные гидроксильные группы. Обеспечение селективной защиты функциональных групп является одной из центральных проблем химии углеводов.

Основные требования, предъявляемые к защитным группам:

избирательность введения, устойчивость защитных групп в условиях основной реакции, селективное удаление в условиях обеспечивающих сохранность, целевых продуктов.

Также необходимо, чтобы реакции введения и удаления защитных групп проходили с высокими выходами, иначе весь многостадийный синтез будет сопровождаться значительными потерями 1. Защитные группы могут существенно влиять на реакционную способность производных углеводов, например в реакции гликозилирования. Поэтому выбор стратегии введения и удаления защитных групп является важным подготовительным этапом в химии углеводов, и этому аспекту следует уделять особое внимание при планировании любого синтеза сахаридов.

Разумный выбор аномерных блокирующих групп, часто имеет решающее значение для успешного исхода олигосахаридного синтеза. Важным условием для таких групп, является их высокоселективное деблокирование, в результате которого может быть получен гликозил-донор или производное, которое в свою очередь может быть преобразовано в гликозил-донор с помощью последующих манипуляций. Так, защита аномерного центра в моносахаридах может быть осуществлена трансформацией сахара в алкилили арилгликозид, который затем может быть использован в качестве стартового соединения для введения других защитных групп (схема 1).

Схема 1

В случае, если для защиты аномерного центра служат бензилили аллилгликозидные функции, то их удаление проводится в значительно менее жестких условиях. Бензильную группу можно селективно удалить гидрогенолизом на Pd-катализаторе, а аллильную изомеризацией с последующим кислотным гидролизом образующегося винилового эфира.

Образование внутримолекулярного гликозида (то есть формирование 1,6-ангидросахаров) является другим важным инструментом временного блокирования аномерного центра (схема 2).

При этом происходит изменение конформации гексопиранозы с 4C1 на 1C4, что переводит малореакционноспособные аксиальные гидроксилы (например, в производных D-галактозы) в экваториальные, делая их более реакционноспособными.

Схема 2

Защита аномерного центра с помощью силильных групп также является возможным вариантом временной защиты этого положения. Наиболее часто используется для этой цели трет-бутилдиметилсилильная группа (TBDMS), наличие которой позволяет проводить ряд стандартных манипуляций, связанных с введением или удалением других защитных групп (ацилирование и бензилиденирование). Специфической особенностью силильной защиты при аномерном центре является ее миграция во 2-ое положение, что было использовано для получения важного лактозосодержащего «строительного» блока [2] (схема 3). Удаление силильной защиты достигается действием тетрабутиламмонийфторида. Альтернативными методами удаления является метанолиз в присутствии кислотного катализатора, например, под действием HCl в MeOH или трифторида бора в MeOH.

Важнейшим условием, предъявляемым к аномерной защитной группе, является возможность ее селективного удаления или преобразования в активированное производное, которое может быть использовано для последующего гликозилирования. Большинству этих условий удовлетворяет [2-(триметилсилил)этил] (Me3SiEt) защитная группировка, которая не только может быть селективно удалена в мягких условиях, но и обеспечивает преобразование в соответствующие полуацетальные, 1-О-ацильные, или гликозилхлоридные производные с высокими выходами, даже в случае больших олигосахаридов, которые содержат чувствительные функциональности [3−6].

Схема 3