2の応用 - 武漢バタフライエフェクト株式会社

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16838 (2022) この記事を引用

669 アクセス

2 オルトメトリック

メトリクスの詳細

ここでは、キラル第二級アルコールの絶対配置を解明するためのキラルプローブとしての 2-デオキシ-d-グルコース誘導体の応用を紹介します。プローブはグリコシル化反応を介して研究対象の分子に結合し、得られた生成物は一連の標準的な 2D NMR 実験によって検査されます。プローブに結合するオキシメチン炭素原子の絶対配置は、診断用双極子カップリング (NOE/ROE) のセットに基づいて確立されます。形成されたグリコシド結合の構造上の自由度が著しく欠如しているため、これらの相関関係は診断に役立つと考えられる場合があります。一方、診断シグナルが観察される可能性は、結果として生じるグリコシドがα-アノマーである場合に最も高くなります。 2-デオキシ-D-グルコースは、α-グリコシドの形成を強く好むことが知られているため、プローブとして選択されました。

第二級ヒドロキシル基は、天然および合成の有機化合物に見られる最も一般的かつ重要な機能の 1 つであり、ほとんどの場合、分子にキラリティーを導入します。数十年前、Mosher らは、第 2 級アルコールの絶対配置を解明する方法を提案しました。この方法は、MTPA の両方の鏡像異性体と研究対象の分子との反応と、NMR スペクトルにおける遮蔽/脱遮蔽効果の注意深く観察することに基づいていました。この方法は、数十の修正を加えて、第二級アルコールや他のクラスのキラル分子の研究に使用されましたが、成功は限られていました 2、3、4、5、6、7。このアプローチは依然として標準として考えられていますが、明確な結果が保証されているわけではないため、多くの場合、危険な仮定を負っており、誤った結論につながる可能性があります8、9。

少し前に、私たちのグループは、第二級アルコールの立体化学を割り当てる新しい方法を提案しました。これはすでに世界の文献に反映されています10、11、12、13、14。それはアムホテリシン B に関するモデル研究に由来しています。その完全な歴史的背景は、前回の記事で説明しました。簡単に言うと、このアプローチは、ピラノースと事実上あらゆるキラルアグリコンとの間に形成されるグリコシド結合が、ほぼ非立体配座の自由を示すという観察に基づいています。これは、得られるグリコシドのアルファアノマーとベータアノマーの両方に当てはまりますが、アルファアノマーではピラノースプローブがアグリコンの近くに定着するため、プロトン NMR スペクトルで診断用双極子カップリングを観察することができます。

これまでに、私たちのグループは、2-ブタノールの絶対配置の解明に未修飾の D-グルコース、D-マンノース、L-ラムノースが適用できることを証明してきました15。これらの研究では、アルファアノマーのみが有用であることが証明されました。その後、D-マンノースのテトラ-O-ベンジル誘導体により、いくつかの天然化合物に関する立体化学的研究が成功しました16。 (+)-メントールの場合、アルファアノマーとベータアノマーの両方が診断用の双極子結合を示しましたが、ベータグリコシドの形成は一般に合併症として考えられており、合成、単離、NMR 研究のプロセスが単純化されません。

可能な限り最良の糖プローブを絶え間なく探索する中で、私たちは 2-デオキシグルコースに注目しました。このヘキソースの一般的な化学は説得力があり、完全には理解されていませんが、この単糖のベータグリコシドの合成はかなり困難であることが知られています 17,18。そのため、ベータアノマーは決してグリコシド化の重要な副産物として現れません。プロセス。したがって、本研究では、2-デオキシグルコースのトリ-O-ベンジルおよびトリ-O-ベンゾイル誘導体の形成プロセスと、キラル第二級アルコールの絶対配置を解明するためのキラルプローブとしてのそれらの応用を検討しました。

提案された概念では、糖モチーフ（2-デオキシグルコースの場合）は、結合を形成することによって選択されたキラル第二級アルコールに導入される、立体化学的に定義された分子プローブの役割を果たします。その結合の構成要素の 1 つには、テストされた不斉炭素が含まれています。この方法の有用性は、異性体 (1S,2R,5S)-(+)-メントール、(-)-ボルネオール、(S)-2-ブタノールなどのキラル第二級アルコールの提案されたモデルで確認できます。提案された方法の概念は、プローブとアグリコン間の O-グリコシド結合の形成に関連する化学合成と、その後の炭水化物単位のプロトン間のオーバーハウザー効果の観察を含む一連の 2D NMR 分光研究を想定しています。、アルコールユニット、および作成されたシステムの相互作用をシミュレートする分子モデリング技術の使用。以下に、提案された手法の一般的な概念を示します (図 1)。

この図は、この方法の一般的な概念を示しています。(a) 提案されたプローブの合成と、選択されたキラル第 2 級アルコールとの反応。 (b) NMR 実験と 1 次元および 2 次元スペクトルの分析。（c）双極子接続および二重壁角度ΦおよびΨの定義に関連する選択されたデータによるプローブ-アグリコンシステムのコンピューターシミュレーション。 (d) NMR 結果と MD の比較。

D-マンノース足場を使用したポリエンマクロライドとキラルプローブに関する以前の研究では、単糖とアグリコンの間に最も頻繁に現れる双極子カップリングの登録が可能になりました 15,16。第二級アルコールの立体配置を決定する一般的な方法には、少なくとも 2 つの診断シグナル (同核双極子カップリング) の検索が含まれます。 ROESY スペクトルに現れる最初の診断シグナルは、1'H/1H プロトン空間の相互作用に関連しています。このリンクの存在は、グリコシド結合周囲の接続の回転自由度が阻害されていることを示します (図 2a)。上述の双極子結合を観察した結果、より多くのオーバーハウザー効果を探索することになります。 L1およびL2リガンドのプロトンと単糖の間の可能な空間相互作用を(図1d)に示します。テストした分子の左側では、2'H および 3'H のプロトンは L1 とのみ結合できますが、右側では 5'H および場合によっては 6'H のプロトンが双極子で L2 と相互作用できます。上記で示した考えられる ROE 効果が ROESY 実験ですべて現れることはありませんが、相互方向性を確立するにはそのうちの 1 つで十分です。 2'H および 5'H プロトンと残りのアルコールのリガンドとの双極子結合が最もよく観察されます (図 2b)。特定の配糖体投影の確認の結果、その後に求められるプロトン間の相互関係は、特定のリガンドの位置の決定に関連します。この記事の後半では、2-デオキシ-d-グルコース足場を使用してプローブとアグリコンの間のプロトン間相互作用が観察された研究を紹介します。

双極子カップリングを使用した第二級アルコールの絶対配置の決定：（a）最初の診断信号。 (b) 第 2 の診断信号。

キラルグリコシドプローブは 2 つのバージョンで調製されました。1 つ目は 2-デオキシグルコースのヒドロキシル基をベンジル保護した古典的なもので、2 つ目はそれほど一般的ではないベンゾイル保護基を使用したものです (図 3)。ベンジル保護を有するプローブを通常の方法で調製した。最初のステップでは、メチル 2-デオキシグルコシドを調製し、次に臭化ベンジルでアルキル化しました。アノマーメチル基を弱酸性条件で除去して、キラル第二級アルコールとの最終カップリングの準備が整った化合物 5a を得ました。ベンゾイル化糖の場合、最初のステップですべてのヒドロキシル基をベンゾイル化し、続いてアノマー位置を選択的に脱保護するという 2 ステップのアプローチを適用しました。このステップでは、ベンジルアミンまたはエタノールアミンを使用して脱保護を適用しようとしましたが、これは成功しませんでした。これは、臭化グリコシルへの変換とそれに続く銀カチオンによる加水分解による 5b の形成を伴う 2 段階のワンポット脱保護に最適な方法であることが判明しました。最後のステップでは、シュミット法を適用しました。最初のステップは、触媒量の強塩基の存在下でのトリクロロアセトニトリルによる単糖誘導体の O-活性化でした。シュミット反応の第 2 ステップは、O-グリコシド結合の形成でした。この目的のために、(1S,2R,5S)-(+)-メントール、(-)-ボルネオール、(S)-2-ブタノールなどの市販の光学活性第二級アルコールを使用しました。反応は触媒量の酸の存在下で実施した。使用したアルコールの立体障害が大きいため、調製したプローブの収率が低下しました。さらに、あるケースでは脱水配糖体 2B を単離しましたが、これも分光学的研究に有用であることが判明しました。化学合成の結果、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２Ａ、２Ｂ、２Ｃが得られた（図４）。

キラルプローブ合成の一般的手順：（経路Ａ）ｏ－メチルグリコシドの形成：ＭｅＯＨ、１％ＡｃＣｌ／２４時間、ＲＴ； (パス B) ベンジル化: BnBr、DMF、NaH / atm Ar、18 時間、0 °C; (経路 D) ベンゾイル化: BzCl、DMAP、Py / atm Ar、72 時間、室温。 (パス C/E) アノマー炭素からの基の除去: C AcOH、HCl / 1 時間、55 °C; Ｅ１．４５％ＨＢｒ／ＮＯＡｃ／ａｔｍＡｒ、２．５時間、室温２．Ａｇ２ＣＯ３、アセトン、Ｈ２Ｏ／１時間、室温；シュミット法: (パス F) トリクロロアセトニトリル O-活性化: Cl3CCN / 塩基、(パス G) キラル第二級アルコール R3OH / 酸による O-グリコシド化。

O-グリコシド 1A、1B、1C、2A、2B、および 2C を受け取りました。

化合物 1A、1B、1C、2A、2B および 2C をアセトン-d6 またはベンゼン-d6 中で NMR 研究に供しました。標準的な DQF-COSY、TOCSY、HSQC、nd-HSQC、HMBC、および ROESY 実験を使用して、得られたグリコシドの各分離スピン系におけるすべての接続を簡単な方法で追跡しました。NMR による絶対配置割り当ての詳細な手順は、次のとおりです。分子 1A のインスタンスに表示されます。

nd-HSQC スペクトルでは、1A 分子の結合定数 1J CH は 171.1 Hz (図 5a および図 S6) であり、これはアルファアノマーが得られることと同義です。ベータアノマー 1B では、158.1 Hz の 1 J CH 値が観察されます (図 5b および図 S15)19。グリコシドの立体構造を確認する追加の要因は、一次元スペクトルにおける C1' (表 1) シグナルの高い化学シフトです。 1'H プロトンシフト (表 2) は、エステル基 -COPh のシールド効果によるものです。

以下の 1J C-H 結合定数の値を含む nd-HSQC スペクトル: (a) 分子 1A - アルファアノマー。 (b) 1B 分子 - ベータアノマー。

1A 分子の分析により、シクロヘキサン環 (アグリコン) の置換基がエクアトリアル位置にあることが確認されました。カップリングおよび双極子カップリングのビシナル定数の解釈により、(C1-(S*)、C3-(R*)、C5-(S*)) の絶対配置を定義できます。

プローブであるアグリコン ROE は、最初の診断シグナルである H'1/H1 であることを証明しました。アノマープロトンとオキシメチンのプロトンの間のこの双極子結合は、O-グリコシド結合の周囲で部分的な阻害を示しているため、必ず発生するはずです。さらに、1A では、アグリコンユニットのプロトンとキラルプローブのプロトンの間にさらに 2 つの ROE、すなわち 5'H/7H および 5'H/8H - 診断シグナルが観察されました (表 3)。 ROESY NMR実験により、MD技術を使用してシミュレートされた空間で観察された相関が確認されました（図S49）。これらの言及された ROE により、1A の絶対構成の決定が可能になりました (図 6a)。 1A 分子の双極子結合はすべて ROESY スペクトルで観察できます (図 7)。

1A、1B、1C、2A、2B、2C の絶対配置である S*/R* の決定。診断 ROE は双方向の矢印で示されています (青 - 1A - 2C の最初の診断信号 1'H/1H、赤 - 1A 5'H/7H、5'H/8H、1C 5'H/5ex、赤 - 1A の 2 番目の診断信号)。 2A 5'H/8H、5'H/7H、6'aH/8H、2B 5'H/7H、2C 5'H/4H）。

すべての双極子結合を含む分子 1A の ROESY スペクトル (診断シグナルは円でマークされています)。

ベータ 1B アノマーの場合、ROESY スペクトルにより、O-グリコシド結合の部分的阻害を示す 1'H/1H シグナルが存在することが明らかになりました (表 S6)。ただし、プローブとアグリコン間の他の診断相関は観察できないため、ベータアノマーは分子1Bの絶対配置を決定するためのキラルプローブとしては適していません（図6bおよび図S17）。 1B 分子の双極子結合はすべて ROESY スペクトルで観察できます (図 8)。分子1Bの場合、コンピューターシミュレーションの結果は分光学的研究によっても確認されました（図S51）。

すべての双極子結合を含む分子 1B の ROESY スペクトル (診断シグナルは円でマークされています)。

nd-HSQCスペクトルによれば、得られた化合物2Cはアルファアノマーである。結合定数 1J CH の値は 168.3 Hz です (図 9、図 S47)。アグリコンシグナル（この場合）は、単純で小さな2-ブタノール分子が化学シフトスケールの別の領域に集中し、その後、2-デオキシ-d-グルコースのベンジル誘導体に由来するプロトンと炭素シグナルが集中します（図S42）（図S42）。 .S43)。アグリコンは O-グリコシド結合の構成要素であるため、アグリコンの C2 および 2H 化学シフトが最も高くなります (表 4、5)。

分子 2C-アルファアノマーの 1J C-H 結合定数の値を含む HSQC-nd スペクトル。

2C 分子の場合、最初の診断シグナル、1'H/1H が観察されました (表 6)。 2 番目の診断信号を含む、他の双極子結合も確認されました。この例では、2番目の比較的弱い診断信号ROE-5'H/4Hも記録され、2-(S)-ブタノールの絶対配置が確認されました（図6f）。これらの考察の観点から、2C 分子のオーバーハウザー効果の観察は、提案手法のアイデアにとって非常に重要でした。示されている双極子カップリングの存在は、このような小さなアグリコンの O-グリコシド結合周りの回転が阻害されていることを示しています。 2-ブタノールは、最小の光学活性第二級アルコールの 1 つです。 NMR 実験の結果と分析により、以前のコンピューターシミュレーションが確認されました。 2C 分子の双極子結合はすべて ROESY スペクトルで観察できます (図 10 および図 S48)。

すべての双極子結合を含む分子 2C の ROESY スペクトル (診断シグナルは円でマークされています)。

nd-HSQC スペクトルによれば、得られた化合物 1C、2A および 2B はアルファアノマーです。結合定数 1J CH の値は、171.2 Hz、168.4 Hz、165.6 Hz、(図 S23)、(図 S31)、(図 S39) と順番に表示されます。ベンゾイル誘導体の NMR スペクトルは、ベンゾイル誘導体の NMR スペクトルほど複雑ではありません。これは、プローブの化学プロトンまたは炭素のシフトに重畳される -CH2- シグナル（-OBn に由来する）を含まないためです（図 S34）、（図 S35）。一方、これらの信号は ppm スケールの特定の範囲内に集中しているため、区別できます。

すべての分子 1C、2A、および 2B について、ROESY スペクトルにより、プローブの 1'H プロトンとアグリコンの 1H プロトンの間の最初の診断シグナルの存在が確認されました (表 S9)、(表 S12)、(表 S15)。さらに、各ケースで 2 番目の診断信号が観察されました。 1C の場合、プローブとアグリコン間の次の双極子カップリングは 5'H/5exH です。両方の相互作用により、空間内のアグリコンの位置を決定できるため、1C-(R*)ボルネオールの絶対配置が割り当てられます（図6cおよび図S25）。 2A では、プローブ - アグリコン関係 - 5'H/7H、5'H/8H、および 6'aH/8H で 3 つのオーバーハウザー効果が観察されました。これらの相互依存性は、メントールオキシメチン炭素の C1-(S*) を示しています (図 6d および図 S33)。同様に、2B 分子の場合、ROESY スペクトルは、別の双極子カップリングの発生を証明します。これは、現在の検査の観点から重要です。これは、C1-(S *) アグリコンの認識を可能にする 5'H/7H です。 (図6eおよび図S41)。

2-デオキシ-d-グルコース誘導体によって形成されるグリコシド結合が実際に制限された構造的自由度を示すかどうかを評価するために、1A、1B、1C、2A、2B、および2Cの一連の分子モデルを分子動力学研究に供しました。さらに、2-デオキシ-d-グルコースベースのプローブが結合した研究対象の第二級アルコールの反対の鏡像異性体のモデル、すなわち1A'、1B'、1C'、2A'、2B'および2C'も同じ方法で検査されました。計算手法。

研究した12のシステムすべてで、グリコシド結合の立体構造の自由度が顕著に欠如しており、これはラマチャンドランプロットによって証明されました（図11a〜fおよび図S49〜S60）。研究されたグリコシドは、単糖プローブのアノマー1'Hプロトンとアグリコンのオキシメチン1Hプロトンがsyn型立体配座にあるという幾何学形状をほぼ即座にとりました（図S61）。このタイプの幾何学形状は、研究されたすべての分子の全体的なエネルギー最小値に関連付けられていたため、残りのシミュレーション時間を通じて維持されました。おそらく最も素晴らしい例は、比較的小さなアグリコン、つまり 2-ブタノール部分を含む 2C および 2C' 系でした。 2-ブタノールは可能な限り最小のキラル第二級アルコールの1つですが、（図11fおよび図S60A）に示すように、そのグリコシドは依然としてグリコシド結合のかなり制限された立体配座の自由度を示しました。この結果は、提示されたアプローチの多用途性を強く裏付けています。グリコシド結合の「遮断」は、アグリコンのサイズや形状に関係なく、2-デオキシ-D-グルコースベースのプローブに内在する特徴であるようです。

1A、1B、1C、2A、2B、および 2C のラマチャンドランプロット。

最後に、MD 研究は、1'H/1H ROE が、調査されたすべてのシステムの ROESY スペクトルで観察される可能性があり、実際に観察されたことを示唆しています。それにもかかわらず、分子モデリング計算に基づいて、研究された 12 個の配糖体すべての場合に 1'H/1H 双極子カップリングが予想されるため、観察されたすべての診断用双極子カップリング、つまり 1 個の双極子カップリングを一度に表示するには分子の幾何学的な要件が必要です。 'H、5'H、および 6'H プロトンは、1A、1C、2A、2B、および 2C によってのみ満たされました。たとえば、1A' の場合、MD シミュレーションでは、1'H/1H ROE が記録された場合、それぞれのプロトン間の平均距離が長すぎるため、ROE 5'H/7H および 5'H/8H は記録できなかったことが示されています。 (図S50)。一方、1A の MD シミュレーションから抽出されたペア 1'H/1H、5'H/7H、および 5'H/8H の平均原子間距離は、観察された ROESY 相関と完全に一致しました (図 12)。これらの観察は、アグリコンエナンチオマー（1C-1C'、2A-2A'など、図S51-S60を参照）に基づく残りのペアでも同一であり、提示された2-デオキシ-d-の適用可能性を強く裏付けました。第二級アルコールの絶対配置を解明するグルコースベースのアプローチ。

化合物 1A: (a) 1'H/1H (b) 1'H/6eqH (c) 1'H/9H (d) 5'H/7H (e) 5'H/8H 距離および (f) のヒストグラム構造。

市販の試薬は、Sigma-Aldrich または Acros から購入しました。ジクロロメタン (DCM) を五酸化リン (P4O10) 乾燥剤で蒸留し、モレキュラーシーブ (4 Å) 上で保管しました。アルゴン雰囲気下でカリウムからトルエンを蒸留し、モレキュラーシーブ（4Å）上で保管した。薄層クロマトグラフィー (TLC) 分析は、アルミニウムゲルプレート SiliaPlate SILICYCLE UltraPure 上で実行され、波長 254 nm の UV ランプで視覚化されました。主要生成物のTLC分析にはセリウムモリブデン現像液を使用しました。 BUCHI Pure C-815フラッシュクロマトグラフを使用して精製を実施しました。精製プロセスでは、FlashPure ID カートリッジ (シリカ 40 µm 不規則) を使用しました。

3,4,6-トリ-O-ベンゾイル-2-デオキシ-(α,β)-d-グルコース(375mg、0.788mmol)を無水DCM(3.6ml)に溶解した。 4Åモレキュラーシーブを導入しました。次にトリクロロアセトニトリル(324μl)を加え、混合物の温度を0℃まで下げた。反応は、触媒量のNaHを添加することによって開始されました。１時間後、得られた懸濁液をシリカゲル系（ＡｃＯＥｔ：シクロヘキサン；１：７）の薄いパッドに通した。０．３９６ｇの粗生成物（トリクロロアセトイミデート３，４，６－トリ－Ｏ－ベンゾイル－２－デオキシ－（α，β）－ｄ－グルコース）を黄色油の形態で得た（ＲＦ＝０．２８）。トリクロロアセトイミデート 3,4,6-トリ-O-ベンゾイル-2-デオキシ-(α,β)-d-グルコース (275 mg、0.443 mmol) を無水 DCM (3.3 ml) に溶解しました。４Åのモレキュラーシーブを溶液に添加し、続いて、（１Ｓ、２Ｒ、５Ｓ）－（＋）－メントール（６５ｍｇ、０．４１５ｍｍｏｌ）および触媒量のＴＭＳＯＴｆを添加した。反応は室温で２４時間実施した。次に、数滴の Et3N (30 μl) を加えました。得られた混合物を濃縮し、フラッシュクロマトグラフィー(AcOEt:ヘキサン系1% Et3N; 1:15)により精製した。１２２ｍｇの生成物を白色固体（５０：５０％；α：β）の形態で得た（ＲＦ＝０．３３、ＡｃＯＥｔ：ヘキサン系１％Ｅｔ３Ｎ；１：１５）。次に、得られた混合物をアルファアノマーとベータアノマーに分離しました (詳細はサポート情報ページ S6 ～ S7 を参照)。

3,4,6-トリ-O-ベンゾイル-2-デオキシ-(α,β)-d-グルコース(247mg、0.519mmol)を無水DCM(2.4ml)に溶解した。 4Åモレキュラーシーブを導入しました。次いで、トリクロロアセトニトリル（２１４μｌ）を室温で加えた。触媒０．１７２ｇの粗生成物（トリクロロアセトイミデート３，４，６－トリ－Ｏ－ベンゾイル－２－デオキシ－（α，β）－ｄ－グルコース）を添加することによって反応を開始し、黄色の固体の形態で得た。オイル (RF = 0.28)。トリクロロアセトイミデート 3,4,6-トリ-O-ベンゾイル-2-デオキシ-(α,β)-d-グルコース (172 mg、0.277 mmol) を無水 DCM (1.8 ml) に溶解しました。４Åモレキュラーシーブを溶液に添加し、続いて(-)-ボルネオール(39mg、0.252mmol)および触媒量のTMSOTfを添加した。反応は室温で２４時間実施した。次に、数滴の Et3N (20 μl) を加えました。得られた混合物を濃縮し、フラッシュクロマトグラフィー(AcOEt:ヘキサン系1% Et3N; 1:3)により精製した。２８ｍｇの生成物を白色固体（９０：１０％；α：β）の形態で得た（ＲＦ＝０．３１、Ａ：Ｈ系１％Ｅｔ３Ｎ；１：３）。 NaHの量。１時間後、得られた懸濁液をシリカゲル系（ＡｃＯＥｔ：シクロヘキサン；１：７）の薄いパッドに通した。

3,4,6-トリ-O-ベンジル-2-デオキシ-(α,β)-d-グルコース(86mg、0.2mmol)を無水DCM(3ml)に溶解した。 4Åモレキュラーシーブを導入しました。次に、トリクロロアセトニトリル(200μl、2mmol、10当量)を室温で加えた。反応は、油中の触媒量のNaHを添加することによって開始されました。２時間後、得られた懸濁液をシリカゲル系（ＡｃＯＥｔ：ヘキサン；１％Ｅｔ３Ｎを含む１：３）の薄いパッドに通した。粗生成物（トリクロロアセトイミデート 3,4,6-トリ-O-ベンジル-2-デオキシ-(α,β)-d-グルコース）を黄色油の形態で得て、直ちに次の工程に使用した。粗製トリクロロアセトイミデート 3,4,6-トリ-O ベンジル-2-デオキシ-(α,β)-d-グルコースを無水DCM (3 ml)に溶解した。４Åモレキュラーシーブを溶液に添加し、続いて適切なアルコール（メントールまたは（Ｓ）－２－ブタノール）（０．６ｍｍｏｌ）および触媒量（１５μｌ）のＴＭＳＯＴｆを添加した。反応は室温で２４時間実施した。次に、(300μl)のEt3Nを添加した。得られた混合物を濃縮し、フラッシュクロマトグラフィー(AcOEt:ヘキサン; 1:10、1% Et3Nを含む)によって精製して、適切な第二級アルキル3,4,6-トリ-O-ベンジル-(α,β)-2-デオキシ-を得た。白色固体の形態の D-グルコピラノシド。

１Ｈおよび１３ＣＮＭＲスペクトルは、ＶａｒｉａｎＩＮＯＶＡ５００分光計でそれぞれ５００ＭＨｚおよび１２５ＭＨｚで記録した。 1H NMR スペクトルは、アセトン-d6 またはベンゼン-d6 溶液中で標準パラメーター (周囲温度、45° パルス長、取得時間 2 秒、遅延時間 1 秒) で収集しました。化学シフトは、内部標準としてアセトン-d6 (2.05 ppm) またはベンゼン-d6 (7.16 ppm) からの 1H (残留) を使用して、δ (ppm) 単位で報告されます。 13C NMR スペクトルは、アセトン-d6 またはベンゼン-d6 溶液中で標準パラメーター (周囲温度、45° パルス長、1 秒の取得時間および 1 秒の遅延時間) で収集されました。

二次元 NMR スペクトルは、アセトン-d6 またはベンゼン-d6 溶液中で周囲温度で記録されました。各化合物の 2D スペクトルのセットには、gDQCOSY、zTOCSY、ROESYAD、gHSQCAD、非デカップリング gHSQCAD、gHMBCAD 実験が含まれます。実験の詳細については、サポート情報ファイル (ページ S4 ～ S64) に記載されています。

1A、1A'、1B、1B'、1C、1C'、2A、2A'、2B、2B'、2C、および 2C' の分子モデルのパラメーターは、CHARMM 炭水化物固有の力場 20 から取得されました。部分原子電荷は、GAUSSIAN09 ソフトウェア 21 を使用して MP2/6-31G* 理論レベルで再計算されました。 NMR 研究で使用した溶媒に応じて、研究したすべての化合物はアセトンまたはベンゼンの立方体ボックス (約 600 個の溶媒分子) 中で明示的に溶媒和されました。アセトンとベンゼンのパラメータは、CHARMM36 Generalized Force Field22 から取得されました。最初の 100 ns の平衡化の後、12 個のシステムすべてが 200 ns の MD 実行の対象となりました。すべてのシミュレーションは、GROMACS 2020.4 ソフトウェア 23 を使用し、タイムステップ 2 fs のリープフロッグスキームを使用して実行されました。カットオフ 1 nm およびグリッド間隔約 1 nm の粒子メッシュ Ewald 技術。静電力の評価には 0.1 nm を使用しました。ファンデルワールス相互作用は、カットオフ 1 nm の Lennard-Jones ポテンシャルを使用して計算されました。シミュレーションは、Parrinello-Rahman 圧計を使用し、緩和時間それぞれ 0.1 ps および 0.5 ps で、298 K の一定温度および 1 bar の一定圧力で実行されました。すべての共有結合の長さは、P-LINCS および SETTLE アルゴリズムを使用して制限されました。すべてのラマチャンドランプロットとヒストグラムは、R プログラミング言語 v 4.1.224 を使用して作成されました。

この貢献において、我々は、キラル第二級アルコールの立体化学の解明に対する 2-デオキシ-d-グルコースベースのプローブの適用可能性を証明しました。プローブの基礎となる 2-デオキシ-d-グルコースは比較的安価で、一般的に入手可能です。その O-ベンジルおよび O-ベンゾイル誘導体の合成は比較的簡単です。研究されたプローブはほぼ選択的にα-グリコシドを生成するため、第二級アルコールのグリコシル化もかなり単純であり、立体化学の研究にははるかに有用です。研究対象のアルコールのオキシメチン炭素原子の絶対配置は、一連の標準的な 2D NMR 実験によって割り当てることができます。 NMR と分子モデリング計算の両方で証明されるように、プローブとアグリコンのグリコシド結合には立体構造上の自由度がないことが証明されているため、結果は明確です。私たちの研究は、単糖類の保護基のプロトン共鳴が 2-デオキシグルコースのシグナルと重畳しないため、一般に 3,4,6-トリ-O-ベンゾイル-2-デオキシ-d-グルコースがより優れたプローブである可能性を示唆しています。

おそらく、NMR と MD の両方の研究から得られた最も重要な観察は、2-デオキシ-d-グルコースベースのキラルプローブが 2-ブタノールの場合に成功したことが証明されたという事実でした。この分子は、可能な限り最小で立体障害の少ないキラル第二級アルコールの 1 つです。 ROESY スペクトルと MD 計算の両方で、2C 系の場合、そのグリコシド結合の立体配座の自由度が大幅に制限されていることは明確に証明されていますが、2-ブタノールよりも「嵩高い」第二級アルコールも実行可能な標的であると合理的に結論付けることができます。議論されたプローブを組み込んだ立体化学研究用。この仮定は、ここで提示したメントールおよびボルネオールのモデルに関する研究によって裏付けられました。より複雑なアグリコンを考慮した追加の例は、近い将来調査される予定です。それにもかかわらず、この寄稿で提案された方法は、天然化合物、つまりヘプタエンマクロライド抗真菌抗生物質に触発されていることを認識する必要があります。これには、天然に存在するキラルプローブ（ほとんどの場合、マイコサミン部分）に結合した巨大な第二級アルコールアグリコンが含まれています25,26。これらの化合物の多くの立体化学は、本明細書で論じたのと同じ概念に基づいて解明された 27、28、29、30。したがって、2-デオキシ-d-グルコースの誘導体をキラルプローブとして組み込む場合、研究対象の二級アルコールの立体障害はプローブの結合段階でのみ問題となる可能性があり、有機合成の総収率が低下する可能性があります。

現在の研究で提示されているデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

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