Automatisierte Polysaccharidsynthese: Herstellung eines Mannosyltriakontamers (30‐mer)

Abstract

Kohlenhydrate sind strukturell hochkomplexe und diverse Biopolymere [1] mit einer Vielzahl an biologischen Funktionen.[2] Da die Isolation von Kohlenhydraten aus natürlichen Quellen schwer, teilweise sogar unmçglich ist, stellt die chemische Synthese eine gute Alternative für den Zugang zu reinen Oligosacchariden dar. Während Peptide [3] und Oligonucleotide [4] mittlerweile routinemäßig durch die automatisierte Festphasensynthese gewonnen werden kçnnen, entwickelt sich diese Methode für die Synthese von Oligosacchariden nur langsam. Dies liegt auch daran, dass die Notwendigkeit der Regio-und Stereoselektivität bei der Ausbildung einer glycosidischen Bindung eine deutlich grçßere präpara-tive Herausforderung darstellt. Dennoch hat die automatisierte Oligosaccharidsynthese die Herstellung komplexer Kohlenhydrate beschleunigt.[5] Während Polysaccharide in der Natur sehr häufig vorkommen, werden synthetische Oligosaccharide mit mehr als 20 Bausteinen kaum hergestellt. Die automatisierte Oligonucleotidsynthese, die routinemäßig ganze Gene mit bis zu 200 Bausteinen herstellen kann, dient als Inspiration für die Herstellung langkettiger Polysaccharide. [6] Wir beschreiben hier die Herstellung eines a-(1,6)-Oligomannosyltriakontamers (30-mer) als eine beispielhafte Machbarkeitsstudie für die Synthese langer Kohlenhydratketten durch die automatisierte Kohlenhydratsynthese. Um die Reinigung der Zielmoleküle zu ermçglichen, wurde eine Catch-Release-Strategie entwickelt, bei der das Volllängen-saccharid mit einer Markierung versehen wird, mit der es an magnetische Partikel gebunden werden kann. Nach der Abtrennung von den Deletionssequenzen durch Waschen der Partikel und magnetunterstütztes Dekantieren kann das Zielmolekül wieder von diesen abgespalten werden.Als permanente Schutzgruppen für den Phosphatbaustein 1 wurden Benzoylester gewählt, da diese zum einen durch die Nachbargruppenbeteiligung die Bildung der transglycosidischen Bindung sicherstellen und zum anderen sich einfach durch basische Bedingungen entfernen lassen. Für die Kettenverlängerung wurde die C6-Hydroxygruppe mit Fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc) geschützt, da sich diese Schutzgruppe selektiv und schnell mit Piperidin entfernen lässt. Dibutylphopsphat als Abgangsgruppe ermçglicht eine schnelle und effektive Glycosylierungen von 1 nach Aktivierung mit Lewis-Säure. [7] Das mit einem photolabilen o-Nitrobenzyl-Linker [8] funktionalisierte Merrifield-Harz 2 diente als Festphase für die automatisierte Synthese (Schema 1).Mit dem Mannosephosphat 1 und dem funktionalisierten Merrifield-Harz 2 wurden im automatisierten Kohlenhydratsynthesizer[5b] verschiedene a-(1,6)-Oligomannoside hergestellt (Schema 1). Für die Dreifachglycosylierungen, die mit drei ¾quivalenten des Bausteins 1 bei À15 8C durchgeführt wurden, diente TMSOTf als Aktivator. Die nachfolgende Entfernung der temporären Fmoc-Schutzgruppe an C6 Schema 1. Automatisierte Synthese von a-(1,6)-Polysacchariden. Reaktionen und Bedingungen: a) Glycosylierung: 1, TMSOTf, CH 2 Cl 2 , À15 8C (45 min) ! 0 8C (15 m...

Zuckersüß und richtig wichtig

“…Einen Zugang zu den benötigten Mengen der komplexen Kohlenhydrate bieten automatisierte Synthesen, wie sie für Proteine und DNA‐Sequenzen standardmäßig und kommerziell erhältlich sind. Nach einem ähnlichen Prinzip sollen Synthesizer an der festen Phase aus passend vorfunktionalisierten Monosaccharidbausteinen über Nacht beliebige Strukturen darstellen 15…”