类糖鞘脂化合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种类糖鞘脂化合物及其制备方法与应用。该类糖鞘脂化合物的结构通式如式I所示，所述式I中，R为-CH2C17H35或该化合物在促进B16细胞的MMP-9的表达方面具有与天然神经节苷GM3类似的功能。与现有的类糖鞘脂合成方法相比，该方法省去了合成中繁杂的保护、脱保护及寡糖还原端活化过程，实现了高效、快速地合成糖鞘脂类似物，且合成的类糖鞘脂结构较天然糖鞘脂结构简单，具有与天然糖鞘脂类似的生物活性。

【技术实现步骤摘要】
类糖鞘脂化合物及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种类糖鞘脂化合物及其制备方法与应用。
技术介绍
糖鞘脂(glycosphingolipid)是糖脂的一种，由寡糖和神经酰胺两部分组成，疏水部分神经酰胺由鞘氨醇的氨基被脂肪酸酰化而成，亲水部分寡糖的还原末端与鞘氨醇的伯羟基相连。构成糖鞘脂寡糖的单糖有葡萄糖、半乳糖、岩藻糖、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰半乳糖胺、唾液酸等6种，这些单糖连接形成多种寡糖，疏水脂肪链的长短等也存在变化，从而组成了成员众多的糖鞘脂家族。糖鞘脂主要分布在哺乳动物细胞膜脂双层结构中，疏水的长脂肪链埋在外侧脂层中，亲水的糖链伸展到胞外水相中。作为真核细胞膜的重要组成之一，糖鞘脂不仅维持细胞的正常结构，也参与细胞的社会行为。随着生物技术和分析测试技术的快速发展，多种糖鞘脂的结构和生物学功能得到进一步明确，在细胞分裂、信号转导、细胞识别、癌症、免疫、炎症、微生物感染等众多生命过程和疾病形成过程中，糖鞘脂都扮演着非常重要的角色。因此，获得结构明确的糖鞘脂，对于糖鞘脂的生物学研究和相关疾病的新药研发具有重要意义。目前市场上可以获得的糖鞘脂主要来自天然(如牛脑、海绵等)，但天然产物的分离、纯化和结构鉴定难度较高，得到的糖鞘脂种类和数量有限，而且可能带来潜在的朊病毒或其它感染源的污染，而人工合成可以避免这些缺点，是实现糖鞘脂或类糖鞘脂化合物快速、规模化制备的发展趋势，也是糖生物学研究领域中的一个重要学科增长点。化学合成是通过人工合成获得结构确定的糖鞘脂的重要途径。1961年报道了首例糖鞘脂——半乳糖神经酰胺的全合成，自此，已经合成了Gb3(注：Gb3为国际通用的糖鞘脂名称，下同)、iGb3、Lex抗原、GM3等许多种不同类型糖鞘脂或类糖鞘脂化合物，合成技术趋于简单化、快速化。迄今为止，合成策略通常由寡糖合成开始，然后将寡糖作为糖基供体和神经酰胺的伯羟基经糖苷化反应来构建糖鞘脂分子。由于糖鞘脂结构复杂、反应官能团多，糖基供体和神经酰胺伯羟基之间的糖苷化反应要严格控制区域选择性，因而需要繁杂的保护、脱保护及糖基还原端活化的操作，导致合成步骤多、总产率低，所发展的合成方法也只能针对个别种类的糖鞘脂。酶促合成是通过人工合成获得结构确定的糖鞘脂的另一途径。由于尚未获得生物体内负责将糖基转移到神经酰胺上的关键酶，糖鞘脂的酶促合成无法照搬体内的生物合成途径。且酶的来源有限及酶识别底物的高度特异性严重制约了其通用性。综上所述，天然糖鞘脂的人工合成需要较高的实验技巧，在实施关键步骤——糖基和神经酰胺伯羟基之间的连接时，必须通过繁杂的保护与脱保护(化学方法)、糖苷酶改造(酶促方法)及糖基还原端活化来实现糖苷化反应中区域选择性的控制，神经酰胺的合成也是一个非常复杂的过程，特别是烯键和仲羟基构造难度较大。因此，关于天然糖鞘脂的全合成虽然屡见报道，但尚未建立起效率高、通用性好的合成方法。由于结构确定的天然糖鞘脂不易获得，借助比较易于合成的糖鞘脂类似物或类糖鞘脂(neoglycospingolipid)“间接”进行糖鞘脂生物学功能研究的思路受到重视。糖鞘脂的生物学功能主要由糖基、酰胺键、脂肪链协同决定，而鞘氨醇上的仲羟基则是提高糖鞘脂水溶性的关键，因此类糖鞘脂一定要具备上述四种基本结构，以便尽可能好地模拟天然糖鞘脂的生物学功能。这是设计类糖鞘脂分子结构的基本出发点。目前类糖鞘脂的设计与合成主要有两个方向：(1)用容易获得的神经酰胺类似物替代天然结构的神经酰胺，从而省去复杂的神经酰胺合成过程，与天然糖鞘脂相比，缩短了鞘氨醇脂肪链，但活性却未改变；(2)改变糖鞘脂中糖基与神经酰胺的糖苷键类型。在保留糖基、酰胺键、脂肪链和鞘氨醇上的仲羟基等关键基团的基础上，对糖鞘脂的结构进行适当修饰，可以维持甚至改善其生物活性，这为我们进行类糖鞘脂分子结构设计提供了基本依据。但目前在类糖鞘脂的合成中，糖基与神经酰胺类似物连接时采用的方法与天然糖鞘脂相同，需要糖上羟基的保护、脱保护及还原端活化等繁杂操作，合成效率低，通用性差等缺点依然存在。与天然糖鞘脂的人工合成一样，高效且便于规模化制备的类糖鞘脂合成方法也未建立，制约了糖鞘脂的生物学研究和相关疾病防治药物的开发。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种类糖鞘脂化合物及其制备方法与应用。本专利技术提供的类糖鞘脂化合物，其结构通式如式I所示，所述式I中，R为-CH2C17H35或具体的，所述式I所示化合物为如下化合物中的任意一种：本专利技术提供的制备所述式I化合物的方法，包括如下步骤：将糖类化合物和式II所示化合物混合进行反应，反应完毕得到所述式I化合物；所述式II中，R为-CH2C17H35或所述糖类化合物为D-(+)-葡萄糖、D-(+)-半乳糖、D-乳糖、D-麦芽三糖或GM3三糖；其中，D‐(+)‐葡萄糖的结构式如下：D‐(+)‐半乳糖的结构式如下：D‐乳糖的结构式如下：D‐麦芽三糖的结构式如下：GM3三糖的结构式如下：上述方法中，所述糖类化合物和式II所示化合物的投料摩尔比为2-5：1，具体为3：1；所述反应步骤中，温度为30-60℃，具体为45℃，时间为6-18小时，具体为8小时；所述反应在由pH值为3-5的由N,N-二甲基甲酰胺和冰醋酸组成的混合液中进行；所述pH值具体为3.7。另外，本专利技术还提供了一种制备上述式I所示化合物中所用的中间体化合物，也即式II所示化合物，所述式II中，R为-CH2C17H35或本专利技术提供的制备上述式II所示化合物的方法，包括如下步骤：将溶于乙酸乙酯后通入氯化氢气体直至饱和，进行还原反应，反应完毕得到所述式II所示化合物；所述-Boc为叔丁氧羰基。上述方法还原反应步骤中，温度为常温，时间为0.5-3小时，具体为1小时。另外，上述本专利技术提供的式I所示化合物在制备增强黑色素瘤细胞中MMP-9表达的产品中的应用及在制备抑制黑色素瘤细胞迁移的产品中的应用，也属于本专利技术的保护范围。本专利技术以N-甲基氨氧基乙酸作为Linker，首先使Linker的羧基与神经酰胺的伯羟基进行酯缩合生成含有N-甲基氨氧基的神经酰胺衍生物，用不同的寡糖直接与该衍生物的氨氧基(活化的二级胺)缩合并环化得到各种类糖鞘脂。该方法中Linker的巧妙设计与导入可以使无保护基、无活化基的自由寡糖直接反应，从根本上摒弃目前类糖鞘脂合成中繁杂的糖基保护、脱保护、还原端活化等操作，展露出通用性的前景；合成的类糖鞘脂在结构上保留了天然糖鞘脂基本骨架(糖基+神经酰胺)，使其尽可能好地模拟天然糖鞘脂的生物学功能，为后续研究提供保障和支撑。附图说明图1为式I所示化合物对B16细胞中MMP-9表达的影响。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步阐述，但本专利技术并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。下述实施例中所用起始反应物的制备方法如下：化合物6的合成将2.0g(10.5mmo1)化合物5(购买自AcrosOrganics，CAS：42989-85-5，货号：433444)，5.7g(21.0mmo1)十八醇，2.0g(16.8mmol)DMAP(4-二甲氨基吡啶)溶于150ml干燥的DCM溶剂中并冷却至0℃；再将4.8g(25.1mmol)WSC溶于60ml干燥DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
式I所示化合物，式I所述式I中，R为‑CH2C17H35或

【技术特征摘要】
1.式I所示化合物为如下任意一种：2.一种制备权利要求1所述式I化合物的方法，包括如下步骤：将糖类化合物和式II所示化合物混合进行反应，反应完毕得到所述式I化合物；所述式II中，R为-CH2C17H35或所述糖类化合物为D-(+)-葡萄糖、D-(+)-半乳糖、D-乳糖、D-麦芽三糖或GM3三糖；其中，D‐(+)‐葡萄糖的结构式如下：D‐(+)‐半乳糖的结构式如下：D‐乳糖的结构式如下：D‐麦芽三糖的结构式如下：GM3三糖的结构式如下：3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述糖类化合物和式II所示化合物的投料摩尔比为2-5：1；所述反应步骤中，温度为30-60℃，时间为6-18小时；所述反应在由pH值为3-5的由N,N-二甲基甲酰胺和冰醋酸组成的混合液中进行。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述糖类化合物和式II所示化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学兵，程水红，韩婧，王一仁，山形达也，
申请(专利权)人：中国科学院微生物研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11