The Selective Activation of The Anomeric Position in Unprotected Sugars

Abstract

The one-step conversion of unprotected sugars to sugar intermediates invented by the Shin-ichiro Shoda group at Tohoku University in Japan by using 2-chloro-1,3-dimethyl-imidazolinium chloride (DMC) as a dehydrative condensing agent is a relatively new way to synthesize carbohydrate derivatives. A great effort has been done to investigate the minimum requirement of bases, the suitable dehydrative condensing agent that can be used to promote the reaction, and the effect of different bases on the yield and the α/β ratio of the products. This work aims to investigate the effect of different nucleophiles in the one-step conversion of the unprotected monosaccharides glucose (Glc), mannose (Man), and N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc) to glycosyl compounds. The reactions carried out have been followed by thin-layer chromatography (TLC) and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS). The isolated products were analyzed by nuclear magnetic resonance (NMR). More analysis is needed to confirm that the conversion has happened. The one-step procedure is a promising way to synthesize different glycosyl compounds that can be extended to cover other nucleophiles and other sugars.

Popular Abstract (Swedish)

De flesta är medvetna om kolhydraters betydelse som näringsämnen och energikälla, men vad många förmodligen inte känner till är att kolhydrater är viktiga byggstenar i kroppen då de binder till olika proteiner och lipider och bildar så kallade glykoproteiner och glykolipider som finns bland annat i våra cellmembran. En viktig klass av kolhydrater är glykosider som består av en sockerdel som kallas för glykon och en annan del som består av något annat och som kallas för aglykon. Glykosider är naturligt förekommande molekyler som finns som pigment i olika växter och frukter, fungerar som byggstenar till nukleinsyror i alla organismer och utgör en stor del av läkemedel som till exempel aspirin och streptomycin.

Då glykosider är väldigt viktiga har en hel del forskning ägnats åt att syntetisera dom med olika sockertyper som startmaterial. Dock behöver kolhydrater skyddas om man vill göra en selektiv substitution av startmaterialet på grund av reaktiva hydroxylgrupper. Detta är mycket tidskrävande och resulterar i ett lågt utbyte av den önskade produkten vilket gör hela processen ineffektiv. Detta problem har länge funnits och man har alltid behövt använda sig av skyddsgrupper i syntesen av glykosider och andra typer av kolhydrater.

Mitt projekt handlar om att utreda frågan om det går att glykolysera den anomera positionen utan att använda skyddsgrupper genom att använda en ett-stegprocedur som det nyligen har rapporterats om och prova olika nukelofiler i den proceduren. En nukelofil är en elektronrik molekyl som har lätt att reagera med en positivt laddad molekyl. Alla nukleofiler som provades under projektet har bevisats fungera med hjälp av TLC och LC-MS. Dock behövs det mer analys av de isolerade produkterna innan man kan dra den slutsatsen då produkterna inte helt har kunnat identifieras med hjälp av NMR-spektroskopi. Den här reaktionsvägen är en mycket lovande teknik att syntetisera glykosider som antingen kan vara önskvärda mål eller som kan fungera som socker intermediärer inom läkemedelskemin och kan därför ersätta den traditionella reaktionsvägen som involverar många steg av skyddande och oskyddande av hydroxylgrupperna.

• author: Alissa, Saher
• supervisor: Joachim Björklund
• organization: Department of Chemistry
• course: KEMK10 20231
• year: 2023
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Chemistry
• keywords: Anomeric position, carbohydrates, DMC, glycosides, one-step conversion, organic chemistry, unprotected sugars
• language: English
• id: 9123808
• date added to LUP: 2023-06-20 11:51:16
• date last changed: 2023-06-20 11:51:16