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• 核苷碱基的阿拉伯糖苷具有广泛的生理和药理活性，如阿拉伯糖腺苷(vidarabine，9-β-D-阿拉伯呋喃糖基腺嘌呤)广泛用于治疗疱疹病毒、巨细胞病毒、乙型肝炎病毒引起的疾病以及急性白血病^[1]。从结构上来看，这些物质均为β构型，其差向异构体α-阿拉伯糖苷也是一类重要的活性物质。如α-阿拉伯糖腺苷(2a)是较好的抑制肿瘤细胞的先导药物(Scheme 1)，具有和vidatabine类似的抗病毒活性^[2]。α-构型核苷的结构存在于维生素B12及其同族维生素中^[3]。其独特的结构特点也产生了独特的生物学性质^[4]。但迄今为止，α-阿拉伯糖苷一直作为合成β构型的副产物，收率一般在5%以下^[5]。α-阿拉伯糖苷的单一构型合成并未引起合成工作者的关注。

  图式 1

  

  Scheme 1.  Structures of α-vidarabine(2a) and vidarabine(1)

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  传统方法中糖苷键的生成均是在有机溶剂中，需要路易斯酸催化^[6]。微波辅助的无溶剂、无催化剂条件具有操作简便、环境友好的优点，得到了有机化学工作者的密切关注，但是在糖苷键生成反应上的应用仅有一例非环核苷的报道^[7]。

  本文以廉价易得的卤代嘌呤(3)和1, 2, 3, 5-四-O-乙酰基-β-D-阿拉伯糖(4)为原料，在无溶剂、无催化剂条件下，加热熔融反应，即可生成糖苷键，得到缩合物，然后经脱除乙酰基、氨解等步骤，高选择性地得到α-腺嘌呤阿拉伯糖苷及其类似物，无β-异构体的产生(Scheme 2)。

  图式 2

  

  Scheme 2.  Synthetic route toward α-vidarabine

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  1.   实验部分

  1.1   试剂和仪器

  6-氯嘌呤(≥98%)、2-氟-6-氯嘌呤(≥98%)、2-氨基-6-氯嘌呤(≥98%)、1, 2, 3, 5-四-O-乙酰基-β-D-阿拉伯糖(≥98%)购自新乡拓新医药股份有限公司；SnCl₄、对甲苯磺酸(TsOH)、Triflic acid和其他常规溶剂购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，均为分析纯试剂；所用溶剂未经进一步处理。

  AC 400型核磁共振仪(NMR, 德国Bruker公司)，DMSO-d₆或CDCl₃为溶剂，四甲基硅烷(TMS)为内标；UPLC-QTOFMS型高分辨质谱(HRMS, 美国Waters公司)；XRC-1型显微熔点仪(四川大学科仪厂，温度计未校正)；MAS-Ⅰ型微波合成仪(上海新仪微波化学科技有限公司)。

  1.2   实验方法

  1.2.1   9-α-D-(2′, 3′, 5′-三-O-乙酰基)阿拉伯糖基-6-氯嘌呤(5a)的合成

  6-氯嘌呤(0.308 g，2 mmol)，1, 2, 3, 5-四-O-乙酰基-β-D-阿拉伯糖(0.763 g，2.4 mmol)加入到反应瓶中，混合均匀，置于微波反应器内，设定最高功率为200 W，温度120 ℃，反应20 min，降至室温，TLC检测原料基本消失，加入无水乙醇(50 mL)，加热至溶解，加入活性炭(0.2 g)脱色，趁热过滤，滤液真空浓缩，得淡黄色油状物0.759 g，收率85%。

  ¹H NMR(CDCl₃, 400 MHz), δ:9.03(s, 1H), 8.41(s, 1H), 6.67(d, J=4.4 Hz, 1H), 5.49(t, J=4.0 Hz, 1H), 5.40(t, J=3.2 Hz, 1H), 4.44~4.36(m, 2H), 4.27~4.24(m, 1H), 2.09(s, 3H), 2.04(s, 3H), 1.79(s, 3H); ¹³C NMR(CDCl₃, 100 MHz), δ:170.3, 169.6, 169.4, 152.8, 151.0, 149.0, 143.8, 134.6, 86.5, 80.4, 73.1, 70.5, 63.0, 20.8, 20.6, 20.4;HRMS计算值C₁₆H₁₇ClN₄NaO₇[M+Na]⁺ 435.0678, 实测值435.0678。

  1.2.2   9-α-D-(2′, 3′, 5′-三-O-乙酰基)阿拉伯糖基-2-氟-6-氯嘌呤(5b)的合成

  2-氟-6-氯嘌呤(0.346 g，2 mmol)，1, 2, 3, 5-四-O-乙酰基-β-D-阿拉伯糖(0.763 g，2.4 mmol)加入到反应瓶中，混合均匀，置于微波反应器内，设定最高功率为200 W，温度120 ℃，反应25 min，降至室温，TLC检测原料基本消失，加入无水乙醇(50 mL)，加热至溶解，加入活性炭(0.2 g)脱色，趁热过滤，滤液真空浓缩，得淡黄色油状物0.689 g，收率80%。

  ¹H NMR(CDCl₃, 400 MHz), δ:8.27(s, 1H), 6.48(d, J=4.4 Hz, 1H), 5.47~5.45(m, 1H), 5.34(t, J=3.6 Hz, 1H), 4.46~4.38(m, 2H), 4.27~4.23(m, 1H), 2.12(s, 3H), 2.08(s, 3H), 1.86(s, 3H); ¹³C NMR(CDCl₃, 100 MHz), δ:170.3, 169.4, 168.4, 159.8(d, J_C—F=215.6 Hz), 153.1(d, J_C—F=16.2 Hz), 151.0(d, J_C—F=15.5 Hz), 144.8(d, J_C—F=2.8 Hz), 132.4(d, J_C—F=4.2 Hz), 83.0, 80.2, 75.5, 74.6, 62.5, 20.6, 20.5, 20.1. HRMS计算值C₁₆H₁₆ClFN₄NaO₇[M+Na]⁺ 453.0584, 实测值453.0586。

  1.2.3   9-α-D-(2′, 3′, 5′-三-O-乙酰基)阿拉伯糖基-2-氨基-6-氯嘌呤(5c)的合成

  2-氨基-6-氯嘌呤(0.338 g，2 mmol)，1, 2, 3, 5-四-O-乙酰基-β-D-阿拉伯糖(0.763 g，2.4 mmol)加入到反应瓶中，混合均匀，置于微波反应器内，设定最高功率为200 W，温度120℃，反应30 min，降至室温，TLC检测原料基本消失，加入无水乙醇(50 mL)，加热至溶解，加入活性炭(0.2 g)脱色，趁热过滤，滤液真空浓缩，得淡黄色油状物0.657 g，收率77%。

  ¹H NMR(CDCl₃, 400 MHz), δ:8.40(s, 1H), 6.66(d, J=4.4 Hz, 1H), 5.48(t, J=6.8 Hz, 1H), 5.39(t, J=3.2 Hz, 1H), 4.43~4.35(m, 2H), 4.26~4.23(m, 1H), 2.08(s, 3H), 2.03(s, 3H), 1.78(s, 3H); ¹³C NMR(CDCl₃, 100 MHz), δ:170.3, 169.5, 169.3, 152.7, 150.9, 148.9, 143.7, 134.6, 86.4, 80.3, 73.0, 70.5, 62.9, 20.7, 20.5, 20.3;HRMS计算值C₁₆H₁₈ClN₅NaO₇[M+Na]⁺ 450.0787, 实测值450.0789。

  1.2.4   α-阿拉伯糖腺苷(2a)的合成

  NH₃/MeOH氨解法  上述化合物5a加入到高压反应罐中，加入饱和NH₃/MeOH溶液(100 mL)，密封，100 ℃反应10 h(反应罐压力：0.2 MPa)，冷却至室温，缓慢释放压力，反应液减压浓缩，得到淡黄色油状物，加入无水乙醇(20 mL)，加热溶解，加入活性炭(0.1 g)脱色，趁热过滤，滤液减压浓缩，得到白色固体2a 0.95 g，收率79%。

  一锅法  上述化合物5a加入到高压反应罐中，用MeOH(50 mL)溶解，加入Na₂CO₃(5.3 mg)，室温搅拌1 h，TLC检测原料5a消失，再加入饱和NH₃/MeOH溶液(50 mL)，密封，100 ℃反应10 h(反应罐压力：0.1 MPa)，冷却至室温，缓慢释放压力，反应液减压浓缩，得到淡黄色固体，加入无水乙醇(20 mL)，加热溶解，加入活性炭(0.1 g)脱色，趁热过滤，滤液减压浓缩，得到白色固体2a 1.2 g，收率92%。纯度＞98%[HPLC归一化法：色谱柱Kromasil C18柱(4.6 mm×150 mm，5 μm)；流动相(V(水):V(乙腈)=1:1)；检测波长254 nm；流速1 mL/min；进样量10 μL]。

  白色固体，mp 212~214 ℃(文献[8] mp 213 ℃)。¹H NMR(DMSO-d₆, 400 MHz), δ:8.35(s, 1H), 8.14(s, 1H), 7.37(brs, 2H), 6.02(d, J=4.4 Hz, 1H), 5.48(t, J=6.0 Hz, 2H), 5.23(d, J=4.4 Hz, 1H), 4.64~4.59(m, 1H), 4.16~4.13(m, 1H), 3.98~3.96(m, 1H), 3.70~3.53(m, 2H); ¹³C NMR(DMSO-d₆, 100 MHz), δ:155.9, 152.4, 149.4, 140.3, 118.2, 84.0, 83.6, 75.6, 74.9, 60.8;HRMS计算值C₁₀H₁₄N₅O₄[M+H]⁺ 268.1040, 实测值268.1046。

  类似方法合成化合物2b和2c。

  α-2-氟腺嘌呤阿拉伯糖苷(2b)  白色固体，mp 223~225 ℃。¹H NMR(DMSO-d₆, 400 MHz), δ:8.17(s, 1H), 7.75(brs, 2H), 6.06(d, J=4.4 Hz, 1H), 5.66(d, J=5.6 Hz, 1H), 5.57(d, J=4.8 Hz, 1H), 5.12(d, J=5.2 Hz, 1H), 4.18~4.09(m, 2H), 3.79~3.76(m, 1H), 3.68~3.49(m, 2H); ¹³C NMR(DMSO-d₆, 100 MHz), δ:159.6(d, J_C—F =230 Hz), 157.6(d, J_C—F=3.1 Hz), 150.8(d, J_C—F=20 Hz), 140.6, 116.6(d, J_C—F=4 Hz), 84.1, 83.8, 75.6, 74.8, 60.8;HRMS计算值C₁₀H₁₃FN₅O₄[M+H]⁺ 286.0946, 实测值286.0948。

  α-2-氨基腺嘌呤阿拉伯糖苷(2c)  白色固体，mp 246~248 ℃。¹H NMR(DMSO-d₆, 400 MHz), δ:7.79(s, 1H), 6.66(brs, 2H), 6.13(d, J=4.4 Hz, 1H), 5.76(brs, 2H), 5.64(d, J=5.6 Hz, 1H), 5.52(d, J=4.4 Hz, 1H), 5.13(t, J=5.2 Hz, 1H), 4.09~4.03(m, 2H), 3.74(t, J=4.4 Hz, 1H), 3.66~3.46(m, 2H); ¹³C NMR(DMSO-d₆, 100 MHz), δ:160.2, 156.0, 151.6, 137.1, 112.4, 84.1, 83.3, 75.6, 61.1;HRMS计算值C₁₀H₁₅N₆O₄[M+H]⁺ 283.1149, 实测值283.1153。

  2.   结果与讨论

  2.1   缩合反应的优化

  以6-氯嘌呤和1, 2, 3, 5-四-O-乙酰基-β-D-阿拉伯糖的缩合为模板反应，考查溶剂、催化剂、投料比、反应时间、反应温度及反应规模对缩合产物收率的影响。结果见表 1。

  表 1

  

  表 1  反应条件优化^a

  Table 1.  Optimization of reaction conditions^a

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  Entry	n(3): n(4)	Solvent	Catalyst(equiv.)	Temperture/℃	Reaction time/min	Yield/%c
  1	1:1	Cl(CH2)2Cl	SnCl4(0.2)	80	120	32
  2	1:1	Cl(CH2)2Cl	TsOH(0.2)	80	120	31
  3	1:1	Cl(CH2)2Cl	Triflic acid(0.2)	80	120	42
  4	1:1	CH3CN	Triflic acid(0.2)	80	120	29
  5	1:1	C6H5Cl	Triflic acid(0.2)	80	120	19
  6	1:1	0	Triflic acid(0.2)	80	120	57
  7	1:1	0	0	80	120	62
  8	1:1	0	0	100	120	65
  9	1:1	0	0	120	120	70
  10	1:1.2	0	0	120	120	75
  11	1:1.5	0	0	120	120	76
  12	1:1.2	0	0	120	120	78
  13	1:1.2	0	0	120	120	80
  14d	1:1.2	0	0	120	20	85
  15d	1:1.2	0	0	120	25	83
  a.3(0.308 g, 2 mmol), solvent(5 mL); b.entries 1~14, 120 min, entry 15, 20 min, entry 16, 25 min; c.isolated yield; d.MWI, 0~200 W.

  由表 1可知，n(3):n(4)=1:1，以二氯乙烷为溶剂，80 ℃反应2 h，以0.2倍化学计量的SnCl₄为催化剂，收率为32%。催化剂改变为TsOH时，收率相当。当催化剂改变为Triflic acid时，收率提高到42%。再进一步筛选溶剂，发现乙腈和氯苯均不能很好反应。令人高兴的是，当不使用溶剂，直接将原料混合熔融反应，收率可以提高到57%。如果不加入催化剂，收率稍有增加，达62%。于是在无催化剂和无溶剂条件下继续优化反应条件。反应温度升高可以促进反应的发生。当反应温度为120 ℃时，收率达70%。继续升高温度，会使原料变黑碳化，同时会造成操作不便，未进一步升高温度。进一步地，增加原料4的比例至1.2倍化学计量，收率提高到75%，继续增加至1.5倍化学计量，收率基本不再增加，所以以n(3):n(4)=1:1.2为最优。进一步，尝试在微波辐射下进行该反应，20 min时收率即可以得到85%，显示出微波对反应有较好的促进作用，继续延长反应时间，收率不再增加，所以以微波辐射下120 ℃的反应为最优。综上，最优的反应条件为：n(3):n(4)=1:1.2，微波辐射，120 ℃，20 min，收率85%。

  2.2   氨解条件的选择

  参考文献[9]，缩合物5a在饱和NH₃/MeOH溶液中高压反应，在脱除糖环上的乙酰基的同时，使6-Cl氨解。但是在反应的同时产生3倍化学计量的乙酰胺，乙酰胺溶解在溶剂中，使产物难以析出。为了解决这个问题，先加入相对于缩合物5a摩尔分数为5%的Na₂CO₃固体，室温搅拌1 h，酯交换脱除乙酰基，然后不需要分离，直接加入饱和NH₃/MeOH溶液，高压氨解，得到产物2a，这样避免了产生过量的乙酰胺，产物2a很容易从反应体系中析出，不需要柱层析(Scheme 3)。

  图式 3

  

  Scheme 3.  Deacetylation step of 9-α-D-(2′, 3′, 5′-tri-O-acetyl)-6-chloropurineside

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  2.3   反应机理

  得到的产品均是α-构型，糖基1′位氢与2′位氢偶合常数J≈4.0 Hz。因为1, 2, 3, 5-四-O-乙酰基-β-D-核糖与6-氯嘌呤缩合，得到的是单一的β构型产物，而1, 2, 3, 5-四-O-乙酰基-β-D-阿拉伯糖与6-氯嘌呤缩合，得到的是单一的α构型产物。因此，可能的反应机理是：1, 2, 3, 5-四-O-乙酰基-β-D-阿拉伯糖在加热后，生成环鎓离子，由于2位羟基的位阻效应，6-氯嘌呤单一性地从α位进攻端头碳，得到α-构型产物(Scheme 4)。原料3中吸电子基团Cl或F原子对于缩合反应非常关键，带有给电子基团氨基或甲氧基等，反应不能发生。

  图式 4

  

  Scheme 4.  Proposed mechanism of the synthsis of α-vidarabine

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  3.   结论

  发展了一种在无溶剂、无催化剂条件下有效合成α-腺嘌呤阿拉伯糖苷及其类似物的方法。以卤代嘌呤和1, 2, 3, 5-四-O-乙酰基-β-D-阿拉伯糖为原料，在微波辐射下，无溶剂、无催化剂地在熔融状态发生缩合反应，得到缩合物；缩合物在Na₂CO₃催化下脱除乙酰基，“一锅”加入饱和NH₃/CH₃OH溶液氨解，以2步和76%的总收率得到α-腺嘌呤阿拉伯糖苷。缩合反应可以扩大到100 g的反应规模，收率没有降低。2-氟-6-氯嘌呤、2-氨基-6-氯嘌呤也能很好地反应。推测的反应机理显示，碱基从位阻较小的α位进攻环鎓离子，从而单一性地得到α构型产物。对比传统方法，该方法避免使用重金属催化剂和有机溶剂，操作简便，中间体及产物可以通过结晶的方法纯化得到，为α-腺嘌呤阿拉伯糖苷及其类似物的合成及活性研究提供了有益的参考，同时显示出潜在的应用价值。

  辅助材料(Supporting Information)[产物及中间体的¹H NMR和¹³C NMR图谱]可以免费从本刊网站(http://yyhx.ciac.jl.cn/)下载。

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     Theobald R J. Vidarabine[M]. 2016, Elsevier Inc.

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  Scheme 1  Structures of α-vidarabine(2a) and vidarabine(1)

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  Scheme 2  Synthetic route toward α-vidarabine

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  Scheme 3  Deacetylation step of 9-α-D-(2′, 3′, 5′-tri-O-acetyl)-6-chloropurineside

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  Scheme 4  Proposed mechanism of the synthsis of α-vidarabine

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  表 1  反应条件优化^a

  Table 1.  Optimization of reaction conditions^a

  Entry	n(3): n(4)	Solvent	Catalyst(equiv.)	Temperture/℃	Reaction time/min	Yield/%c
  1	1:1	Cl(CH2)2Cl	SnCl4(0.2)	80	120	32
  2	1:1	Cl(CH2)2Cl	TsOH(0.2)	80	120	31
  3	1:1	Cl(CH2)2Cl	Triflic acid(0.2)	80	120	42
  4	1:1	CH3CN	Triflic acid(0.2)	80	120	29
  5	1:1	C6H5Cl	Triflic acid(0.2)	80	120	19
  6	1:1	0	Triflic acid(0.2)	80	120	57
  7	1:1	0	0	80	120	62
  8	1:1	0	0	100	120	65
  9	1:1	0	0	120	120	70
  10	1:1.2	0	0	120	120	75
  11	1:1.5	0	0	120	120	76
  12	1:1.2	0	0	120	120	78
  13	1:1.2	0	0	120	120	80
  14d	1:1.2	0	0	120	20	85
  15d	1:1.2	0	0	120	25	83
  a.3(0.308 g, 2 mmol), solvent(5 mL); b.entries 1~14, 120 min, entry 15, 20 min, entry 16, 25 min; c.isolated yield; d.MWI, 0~200 W.

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