CCS Chemistry综述推荐 | 糖合成的现状与未来

近日,中国科学院上海有机化学研究所俞飚院士团队,联合上海交通大学朱大鹏副研究员、华东理工大学杨友教授和中国科学院上海药物研究所文留青研究员,发表了题为“Synthesis of Glycans: State of the Art and Future Perspectives”的综述论文。论文从糖苷化方法开发、糖苷键精准控制、糖分子组装策略等方面,梳理了近年来糖合成领域的重要进展,并探讨了糖合成的未来发展方向



背景介绍:
糖是重要的生命分子,在信号传导、免疫反应和疾病发生发展等方面都发挥着关键作用。糖分子的化学结构高度复杂,不仅具有多样的糖序列结构,连接糖单元的糖苷键还具有立体化学属性,糖链上的大量羟基也具有丰富的后修饰形式。然而,天然的糖分子具有微观不均一性,难以通过分离纯化或者培养表达获得足量的均质糖分子。糖分子的精准构建和高效获取是限制糖科学发展的关键瓶颈。

近年来,糖合成领域不断取得突破,复杂糖分子的合成已经逐渐变得可能且可行。本论文总结了近年发展的糖苷化新方法和糖苷键立体与区域控制新策略,并通过典型案例解析了糖链化学合成与化学酶法合成的新进展,同时也进一步探讨了糖分子合成研究的未来发展方向


本文亮点

1、梳理糖苷键构建方法和立体控制思路

论文梳理了近年来开发的基于双键和三键活化的糖苷化新方法,以俞氏糖苷化为例描述了典型的反应历程,并介绍了糖基自由基参与的新型糖苷化反应。同时,论文也总结了常见的糖苷键立体控制思路,包括SN1类型糖苷化中常用的邻基/远程参与、受体导向和构象控制,以及SN2类型糖苷化中新发展的离去基和催化剂辅助的苷元转移。这些方法学创新为糖分子的精准构建提供了丰富的工具。


2、解析复杂糖分子的糖链组装策略

论文通过典型合成案例分析,总结了基于固相合成的自动糖组装、基于俞氏糖苷化的迭代指数糖组装、基于硫苷预活化的液相乘法糖合成以及基于正交活化的一釜多步糖合成等糖链快速组装策略。另外,论文也简要介绍了化学酶法在复杂糖分子构建中的新进展。


总结与展望:

虽然糖分子的精准合成已经取得长足进展,但均质糖分子的获得性问题还远未获得解决。糖苷化反应结果高度依赖底物结构和反应条件,缺少高效、通用、温和、可预测的糖苷化方法。糖合成步骤繁杂,需要反复进行保护基操作,并对合成路线不断进行试错探索。复杂糖分子的合成,比如超长糖链的组装、多种后修饰基团的精准引入、稀有糖的高效构建等,仍然极具挑战。


本论文从三个方面展望了糖合成的未来发展方向:(1)融合化学合成和生物合成,解决糖苷键精准构建问题;(2)拥抱智能化和自动化合成,推动糖分子智造能力提升;(3)贯通糖分子合成与糖功能解析,加速糖药物和糖疫苗等功能糖分子的开发。该综述勾勒了糖合成领域的前沿全貌,并为领域的未来发展指引了方向。

文章详情:

Synthesis of Glycans: State of The Art and Future Perspectives

Jiahao Fan, Shengzhou Ma, Weizhun Yang, Liuqing Wen*, You Yang*, Dapeng Zhu* and Biao Yu*

Cite this: 10.31635/ccschem.026.202607552

文章链接:https://doi.org/10.31635/ccschem.026.202607552