One-pot and protecting-group-free synthesis of glycopolymers in water and air atmosphere

在水和空气气氛中一锅法无保护基合成乙二醇聚合物

基本信息

批准号：
22K05214
负责人：
田中知成
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

糖鎖高分子の合成は、糖担持モノマーを合成して重合する方法（糖担持モノマー重合法）と、あらかじめ合成した高分子鎖に糖誘導体を付加する方法（重合後修飾法）の2通りに大別されるが、いずれの方法においても、有機合成工程では脱水溶媒中や不活性ガス雰囲気下など厳密な反応条件と熟練した技術が必要となることが多い。また、一般的なラジカル重合では脱酸素条件が求められることも操作が煩雑となる原因の一つであるため、本研究では、糖鎖高分子を合成するまでの全工程を水中、空気雰囲気下（オープンエアー）、保護基を使用することなく（保護基フリー）行い、さらに中間化合物を単離精製する必要の無い（ワンポット）、極めて簡便な糖鎖高分子合成法を開発することを目的とした。今年度は、硫酸化テトラフルオロベンゼン（sulfoTFB）を用いて独自に合成した水溶性活性エステル担持モノマーを用いた水中かつ空気雰囲気下での光誘起電子移動-可逆的付加開裂連鎖移動重合（PET-RAFT重合）を検討し、sulfoTFBを側鎖に有するポリマーを合成する条件を確立した。続けて、合成したsulfoTFB担持ポリマーを単離することなく、ポリマーを含む重合水溶液にアミノ基を有する糖誘導体または糖ペプチドを添加してアミド化反応による高分子側鎖への糖分子の導入を検討した。いずれの糖誘導体を用いた場合にも良好に目的の糖鎖高分子が得られた。これにより、重合後修飾法による水中かつ空気雰囲気下での糖鎖高分子のワンポット合成に成功した。また、糖加水分解酵素を用いた糖担持モノマーの合成を検討し、N-アセチルグルコサミン（GlcNAc）のオキサゾリン誘導体を基質としたBacteroides thetaiotaomicron由来O-結合型GlcNAc加水分解酵素による糖転移反応を検討し、低収率ながら糖担持モノマーの合成に成功した。

合成糖链聚合物有两种方法：一是合成并聚合载糖单体（载糖单体聚合法），二是在预先合成的聚合物链上添加糖衍生物（后聚合改性法）尽管它们的分类很广泛，但在任何一种方法中，有机合成过程通常都需要严格的反应条件（例如在脱水溶剂中或在惰性气体气氛中）和熟练的技术。另外，一般自由基聚合需要脱氧条件，这也是操作复杂的原因之一，目的是开发一种极其简单的合成糖链聚合物的方法（露天），无需使用保护。基团（无保护基团），并且无需分离和纯化中间化合物（一锅法）。今年，我们将进行光诱导电子转移-可逆加成-断裂链转移聚合（PET-RAFT聚合），并建立合成侧链带有磺基TFB的聚合物的条件。接下来，我们在不分离合成的磺基TFB负载聚合物的情况下，将具有氨基的糖衍生物或糖肽添加到含有该聚合物的聚合水溶液中，并研究了通过酰胺化反应将糖分子引入到聚合物侧链中。当使用任何糖衍生物时，都成功获得了所需的糖链聚合物。结果，我们利用后聚合改性方法成功地在水中和空气中一锅合成了糖链聚合物。此外，我们研究了使用糖基水解酶合成携带糖的单体，并使用来自多形拟杆菌的O-连接GlcNAc水解酶以N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)的恶唑啉衍生物(GlcNAc)为底物研究了转糖基反应，成功合成了糖基水解酶。糖支持单体的产率低。

项目成果

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糖オキサゾリン誘導体を基質としたGH84 O-GlcNAcaseによる糖転移反応

使用糖恶唑啉衍生物作为底物使用 GH84 O-GlcNAcase 进行转糖基反应

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
田中知成; 羽渕喜昭; 高木茉優; 大沼貴之
通讯作者：
大沼貴之

Aqueous one-pot and chemo-enzymatic synthesis of glycopolymers from unprotected sugars via triazinyl glycosides

通过三嗪基糖苷从未受保护的糖中一锅化学酶法合成糖聚合物

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tomonari Tanaka; Ayane Matsuura
通讯作者：
Ayane Matsuura

Aqueous One-pot and Oxygen-tolerant Synthesis of Glycopolymers Using Polymer-backbone-bearing Water-soluble Activated Esters

使用聚合物主链水溶性活化酯进行水相一锅耐氧合成糖聚合物

DOI：
10.1246/cl.220480
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
1.6
作者：
Sotaro Tsuji; Yuji Aso; Tomonari Tanaka
通讯作者：
Tomonari Tanaka

The first report of enzymatic transglycosylation catalyzed by family GH84 N-acetyl-b-D-glucosaminidase using a sugar oxazoline derivative as a glycosyl donor

首次报道使用糖恶唑啉衍生物作为糖基供体，由家族 GH84 N-乙酰基-b-D-氨基葡萄糖苷酶催化的酶转糖基化

DOI：
10.1016/j.carres.2023.108740
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
3.1
作者：
Tomonari Tanaka; Yoshiaki Habuchi; Rika Okuno; Shota Nishimura; Sotaro Tsuji; Yuji Aso; Takayuki Ohnuma
通讯作者：
Takayuki Ohnuma

バクテロイデス属由来GH84 O-GlcNAcaseによる酵素触媒グリコシル化反応

使用源自拟杆菌属的 GH84 O-GlcNAcase 进行酶催化糖基化反应。