蛋白质氮连接聚糖的化学合成研究进展

糖是自然界种类最丰富、结构最多样的一类生物分子,参与了许多重要的生命过程.糖在生物体内通常以糖脂、糖蛋白等缀合物的形式存在,发挥着十分重要的生物学作用.氮连接聚糖(N-linked glycan)是糖蛋白的重要组成部分,但是在自然界中通常以微观非均一的形式存在,均一结构的糖链难以获取,这极大地阻碍了糖科学的相关研究.化学合成是获取均一结构聚糖、进而用以研究其生物学功能的重要手段.本综述着重总结了通过化学方法制备真核蛋白质中最为常见的一类糖链——复杂型氮连接聚糖的最新研究进展.     

与癌症相关的糖类抗原Globo-H六糖的全合成进展

Globo-H作为一种和乳腺癌、前列腺癌相关的复杂糖类抗原,其发现为糖类疫苗开发和癌症免疫治疗带来了机遇,但如何高效、高纯地获得合成糖类抗原,以供研究和临床应用,也向寡糖合成方法学提出了挑战.综述了1995年Danishefsky首次以糖烯组装策略全合成Globo-H以来的各种新方法,如:Schmidt的三氯乙酰亚胺酯法、Boons的双向糖苷化法、Wong的基于糖基给体活性差异的一锅煮策略、Seeberger的液相线性合成和固相自动组装法、Huang的多组份反复预活化一锅煮法和最新报道的酶法.就糖合成方法学而言,硫苷法依旧可称为"明星方法",糖烯、三氯乙酰亚胺酯和氟代糖也普遍采用,磷酸酯糖基给体在固相合成中的应用正显示出其新的活力.这些方法代表了当今糖化学的水平和发展趋势.     

含磷糖生物缀合物的合成

糖生物缀合物具有许多重要的生物功能.因而,建立化学合成各种新型糖类缀合物的方法,进一步研究其结构与生物功能之间的关系,对于探索其生物学功能具有十分重要的理论意义和实际应用价值.本文通过改进的化学方法合成了56种结构新颖的糖基-1-磷酰氨基酸甲酯衍生物,所有目标化合物的结构均被NMR和MS等方法确认,并研究了它们NMR谱学特征和在质谱中的裂解规律.     

多糖化学合成研究进展

多糖是一类结构复杂的生物大分子,广泛分布于微生物、植物、动物等生物体中,参与众多重要的生命过程.然而,多糖研究一直受限于难以获得足量结构均一的多糖物质,这使得多糖的结构和功能研究及其相关的应用研究进展缓慢.近几十年来,随着糖合成技术的进步,糖的化学合成效率不断提高,人们开始关注复杂多糖的化学合成,并取得了一些进展.本文主要对多糖化学合成所涉及的糖基化方法、糖组装策略和代表性的合成工作进行综述,并对研究前景进行展望.     

点击反应在糖聚肽及其类似物合成中的应用

糖聚肽是一类由聚肽/聚氨基酸与糖类化合物共价相连构成的高分子化合物,因其良好的生物相容性及独特的生物学性能,在自组装、组织工程、药物输送等领域均显示出广泛的应用前景,成为近年来蓬勃发展的热点领域.高效合成结构规整可控的糖聚肽是该领域的热点和难点.点击化学的快速发展为糖聚肽的合成提供了高效便捷的途径.系统综述了点击反应在糖聚肽两种合成策略中的应用——通过聚合后修饰法将糖分子引入到聚氨基酸前体侧链上以及对糖苷化的α-氨基酸-N-羧酸酐(glyco-NCA)"可点击"化学单体的开环聚合反应,同时也总结了通过点击反应将含糖功能基元化学偶联到聚氨基酸链末端合成糖聚肽类似物的策略,并对其优缺点和发展方向进行了简要讨论.     

肝素类寡糖合成研究进展

肝素(heparin,HP)和硫酸乙酰肝素(heparan sulfate,HS)是糖胺聚糖(glycosaminoglycans,GAGs)家族中的一类线性硫酸化多糖,其结构复杂、牛物活性多样.为了深入研究其结构序列与小同生物活性之间的关系,近年来针对肝素类寡糖的合成与功能研究成为糖化学和糖牛物学研究的一个热点领域,涌现出一些新的合成方法与合成策略.选取了2001年以来国际上一些在肝素类寡糖的化学合成和酶法合成方面的代表性工作予以综述.     

糖衍生的手性膦配体的合成及在不对称催化中的应用

糖是广泛存在于自然界的手性天然产物 ,例如蔗糖、甜菜糖及壳聚糖等 ,它们价格便宜且易获得纯品 .在生物学上对糖的研究比较深入 ,糖在手性化合物的合成中可以转化成多样有趣的手性产物 ,但用于立体选择性合成却是近 2 0年的事 ,主要原因可能是其结构太复杂 ,手性中心、官能团太多 .但也正是由于多官能团和多手性中心共同存在于同一糖分子中 ,因此可以直接通过衍生物立体选择性转化 ,得到用于控制不对称合成的有效的手性配体 .自从 1 976年 Kauabata第一个以聚糖 -纤维素为手性原料合成手性膦配体 (见 1式 )之后 ,人们用糖作手性原料合成了…     

作为信息分子的糖类

糖生物学是生物化学中最后一个重大的研究前沿。糖类研究的复杂性在于其结构的复杂多变, 但是近年来对糖类结构, 特别是糖复合物中的糖部分的测定取得了很大进展。糖结构的复杂性, 也使糖类成为携带着最大信息量的生物分子。作为信息分子的糖类在生物体内发挥多方面的生物作用: 决定了分子的抗原性和细胞的表型; 在很多生理和病理过程中起了关键的识别作用; 也可作为动态和时空调节的信号。     

化学遗传学和多样性合成

多样性合成是化学合成思维上的一个突破 ,是化学生物学、组合化学、新药研究相互交叉、相互渗透的产物。多样性合成运用正向合成分析 ,通过选择合适的构建模块、立体化学控制因素和分支反应路径 ,灵活运用产生结构复杂性的反应和构象分析策略 ,构建结构复杂多样的化合物库。多样性合成与化学遗传学的结合使得系统地利用小分子解决生物学课题成为可能     

寡糖的立体选择性合成策略

研究寡糖及缀合物的生物活性日益显现出重要的生物学意义, 采用化学合成方法研究特定的或糖苷键的构建对复杂寡糖及缀合物的合成极其重要. 到目前为止, 寡糖及其缀合物化学偶联立体选择性设计与合成策略是糖化学领域中十分活跃和引人注目的热点, 受到特别的关注. 综述了多年来高立体选择性寡糖的合成的研究进展.     

聚糖化学合成的挑战和可能的凝聚态化学问题

聚糖是自然界含量最丰富的有机高分子,是各类生命体中重要的结构支撑和能量储存物质;而且,细胞表面的聚糖在细胞识别、分化、发育、癌变和免疫等生命过程中发挥重要作用。相比于核酸和蛋白质,对于聚糖类功能的研究远远落后,这与难以获取结构明确的聚糖及缺乏在体内精确操控聚糖的手段相关。聚糖的合成化学在最近几十年里得到了飞速发展,为聚糖,特别是寡聚糖的结构和功能研究提供了强有力的工具。然而,相比于核酸和蛋白质的合成,聚糖的合成仍然效率低下,特别是对于其中一些具有特殊结构糖链的合成仍然是挑战性的课题。在聚糖的合成实验中,经常会出现意外的结果,多种因素可能影响特定糖苷键的合成效率和立体选择性。聚糖分子可以通过分子间非共价作用力形成聚集体,从而影响合成。特别是在脱除保护基的过程中,聚糖分子溶解性的巨大变化对反应历程产生决定性影响。这些由于聚集体形成而对反应性的影响尚没有深入研究;在具体合成中,仍然需要通过实验的不断试错来完成聚糖的合成。另外,生命体中的聚糖和糖缀合物也通过形成超分子结构来发挥功能。因此,研究聚糖和聚糖合成中的凝聚态化学具有重要意义。     

非糖类化合物合成碳环糖*

碳环糖是一类呋喃或吡喃糖环中的氧原子被亚甲基取代后形成的糖类似物。碳环糖作为糖类化合物的类似物,和糖类化合物有着不同的活性和稳定性,已经引起了人们的广泛关注。本文综述了从非糖类化合物合成五元及六元碳环糖研究的最新进展。重点介绍了以环二烯基硅烷、奎宁酸、降冰片烯等碳环化合物为原料合成碳环糖的进展。     

多效价树枝状糖苷配体的合成

许多生命过程如细胞间的识别、信号传递等通常依赖于细胞表面的多个配体和受体的协同作用.多效价树枝状糖基配体的合成是研究生物体内蛋白质与糖类、糖类与糖类相互作用的重要途径.本文综述了多效价树枝状糖基配体这类合成配体的最新研究进展,包括以树枝状聚合物、环糊精、糖环、芳烃和大环等为框架的多效价树枝状糖基配体的合成.     

糖化学研究进展

本文简要地介绍了过去30年人们对糖这一类重要的生命物质的生物学重要性的重新认识。介绍了有关糖的结构分析,糖的合成研究,特别是寡糖合成策略的研究现状和一些重要进展,并讨论了日前糖化学中所存在的问题及其发展前景。     

光电驱动的糖化学反应

糖类是自然界中最丰富的有机化合物,在医药、材料、能源和环境等领域发挥着重要作用。糖类化合物的分子极性大、结构复杂且存在微观不均一性,分离纯化难度极大,其合成问题已成为制约糖科学发展的瓶颈,发展高效的糖类化合物合成新方法是糖化学研究的核心内容。利用光子/电子能量驱动的反应通常能在温和的条件下发生,符合绿色化学理念和可持续发展要求,是当代有机合成化学中的研究热点之一。近些年,随着光电合成技术的进步,光/电驱动的糖化学反应也得到了快速发展。本综述从反应类型、反应机理以及研究现状方面较为系统地总结了光/电驱动的糖化学反应的研究进展,并在此基础上概括了光电驱动的糖化学反应目前面临的挑战及新的机遇。     

天然产物中环丙烷官能团的构筑策略

环丙烷天然产物一般具有良好的生物活性,并且有着开发成先导药物的潜力.天然产物中环丙烷官能团环张力的存在使其化学合成和生物合成都富有极大的挑战性,但是由于这类化合物的重要性,环丙烷官能团的构筑无论是在化学合成还是在生物合成领域都取得了重要的进展.简要归纳和总结了化学合成和生物合成构筑环丙烷的策略.化学合成策略包括(i)卡宾的参与、(ii)分子内SN2反应和(iii)环异构化等.生物合成策略包括(i)碳正离子的参与、(ii)碳负离子的参与和(iii)碳自由基的参与.化学合成和生物合成是相互促进的,化学合成的策略可以指导科学家设计新的生化反应,而新的生化反应的发现也能启迪合成化学家设计新的合成路线.     

糖基磷脂酰肌醇及其锚定蛋白的合成研究进展

在真核生物中,蛋白质的C-末端以共价键形式与糖基磷脂酰肌醇（GPI）相连是一种常见的翻译后修饰,GPI修饰的蛋白质可以通过GPI锚定在细胞膜的外叶.GPI锚及其锚定蛋白的结构复杂、多样,在众多生物学过程中扮演着不可或缺的重要作用.化学合成结合酶催化反应是获得结构明确、纯度高的GPI锚及GPI锚定蛋白的重要方法,为在分子水平上深入探索此类化合物的结构和生物学功能奠定了基础.本文对此合成领域中所涉及的光学纯且差异性保护的肌-肌醇衍生物的制备、天然来源GPI的合成策略、以结构多样性为导向的GPI衍生物的合成,以及GPI锚定蛋白的合成策略进行综述.     

二氰胺1-羟乙基-3-甲基咪唑离子液体的合成及对糖类化合物的溶解性能

根据离子液体结构-性能的关系,设计合成了一种新的低熔点、低黏度的功能化离子液体二氰胺1-羟乙基-3-甲基咪唑[Hemim][N(CN)2],并在298.2～353.2K的温度范围内测定了α-D-木糖、α-D-葡萄糖、D-果糖、蔗糖、D-乳糖、麦芽糖、棉子糖和木聚糖在该离子液体中的溶解度,计算了糖类化合物在离子液体中的标准溶解热力学参数.实验结果表明,除木聚糖外其他糖类化合物在[Hemim][N(CN)2]中均具有较高的溶解度,且其溶解度随着温度的升高显著增大.木聚糖属于多聚糖,溶解度较小,但温度效应非常明显.糖类化合物的溶解热力学参数SΔGo、TΔSSo和ΔHSo均为正值,且ΔHSoTΔSSo,说明溶解为焓控制过程.红外光谱结果表明,在溶解过程中木聚糖的氢键受到了一定程度的破坏,但它的结构并未发生明显的变化.     

阿拉伯、半乳和果呋喃寡糖的生物来源及合成进展

由呋喃型阿拉伯糖、半乳糖和果糖构成的寡糖及其糖缀合物广泛分布于自然界,主要存在于植物和低等生物,如细菌、原生动物、真菌,是细胞壁糖肽、糖脂和核苷酸糖类的重要组成部分,具有广泛的生物学意义,其合成和化学生物学研究一直备受关注.综述了近年这些呋喃寡糖的生物来源及合成研究进展.     

糖苷化学合成研究进展

糖苷是一类非常重要的化合物,广泛存在于天然产物中,并具有多样的生物活性。糖苷的高效合成引起了越来越多研究者的关注。目前研究最多的是不断探索更高效、高选择性的合成方法。本文主要介绍了近年来糖苷化学合成的研究进展,包括以卤代糖、硫代糖、三氯乙酰亚胺酯糖、全乙酰糖、原酸酯糖、葡萄糖、磷酸酯糖作为糖基供体的合成方法。