2-脱氧-D-葡萄糖的合成研究

作为糖类衍生物的一种，脱氧糖具有重要的生理功能，如2-脱氧核糖是DNA重要的骨架组成部分，对生物遗传信息的完整及传递方面具有重要的功能和作用。在其他方面，脱氧糖片段经常出现在强心苷、抗生素及抗癌药物中。

研究发现上述生物活性的化合物中的糖链部分调控着药物动力学性质，在药物与作用靶点的识别、药物的转运中起重要的作用。其中，2-脱氧-D-葡萄糖不仅是许多生物活性物质的组成片段，其本身还具有多种生物活性，被广泛地应用到药品、食品和农业领域。2-脱氧-D-葡萄糖具有抗多种病毒的作用，同时也具有抑制多种恶性肿瘤的作用，也可作为食品添加剂使用。2-脱氧-D葡萄糖被广泛应用到农业生产领域，例如它可以抑制水果和蔬菜的腐败，提高产肉家禽转化率等作用。

由于自然界中2-脱氧-D-葡萄糖较少，主要是通过人工合成的方法得到。主要合成方法有以下几种：以D-葡萄糖糖烯为起始原料，矿物质酸作催化剂催化水解得到2-脱氧-D-葡萄糖；以葡萄糖衍生物为起始原料经多步转化合成；以D-阿拉伯糖为起始原料与硝基甲烷反应后，经乙酰化反应、还原反应和水解反应得到2-脱氧-D-葡萄糖。以上方法反应步骤长，反应总收率较低，纯化困难。

在研究活化DMSO时，偶然发现在碘化钾存在下氯甲基甲硫醚具有温和的路易斯酸性，于是将其用在催化水合葡萄糖糖烯制备2-脱氧-D-葡萄糖的反应中。

2-脱氧-D-葡萄糖的制备

葡萄糖糖烯的催化水合

室温下，向溶有27.2g(0.1mol)3，4，6-O-三乙酰基-D-葡萄糖糖烯(1)的500mL乙腈溶液中加入1.0g(0.01mol)CH3SCH2Cl、1.7g(0.01mol)KI和3.6g(0.2mol)水，TLC监测反应，原料消失后，将250mL乙酸乙酯和150mL饱和硫代硫酸钠溶液加入反应液中，有机相经水洗、饱和食盐水洗、干燥后减压浓缩。粗品经75mL乙醚重结晶得到25.3g白色固体3，4，6-O-三乙酰基2-脱氧-D-葡萄糖(2)，收率87.0%。

脱保护

将20.0g(0.069mol)化合物2溶于138mL无水甲醇中，加入0.4g(0.0069mol)新制备的甲醇钠，室温搅拌6h，加入2.0g酸性离子交换树脂，室温搅拌1h后，过滤，滤液减压浓缩。粗品用正丁醇、甲醇的混合溶液重结晶得到10.1g白色固体2-脱氧-D-葡萄糖，收率89.2%

反应机理

根据实验结果，对葡萄糖糖烯水合反应提出了可能的反应机理，如下图所示。首先，氯甲基甲硫醚和碘化钾在乙腈溶液中生成碘甲基甲硫醚(A)。物质A可共振为催化活性物质亚甲基甲硫醚离子(B)。催化活性物质B与糖烯结合生成中间体C。水分子进攻中间体C生成化合物D。经过质子分子内迁移后，化合物D转化为化合物E。化合物E释放出催化活性物质B，同时生成化合物E'。化合物E'生成化合物2，脱保护后，最终生成目标产物2-脱氧-D-葡萄糖。