综述：电化学合成寡糖和糖苷的最新进展

这篇综述系统梳理了2018-2024年间电化学糖基化（Electrochemical Glycosylation）领域的关键突破，聚焦氧化还原活性糖苷（redox-active glycosides）通过电化学氧化形成氧鎓离子中间体（oxocarbenium intermediates）的机制创新，涵盖线性/环状寡糖（oligosaccharides）、糖基化天然产物（glycosylated natural products）及C-糖苷（C-glycosides）的立体选择性合成。特别强调了混合电解质（Bu4NOTf/NTf2）调控α/β选择性和糖烯（glycals）作为新型供体的转化策略，为绿色糖化学（Green Carbohydrate Chemistry）提供了新范式。

　　

引言

碳水化合物作为生物分子的基本构建模块，在能量储存和细胞识别中发挥核心作用。传统糖基化反应常依赖不稳定供体或昂贵催化剂，而电化学合成通过精准调控氧化电位（redox potential），为糖苷键（glycosidic bonds）的构建提供了可持续解决方案。

电化学糖基化简史

1986年Noyori开创性工作首次实现糖基苯酚醚的电化学氧化，形成非立体专一的氧鎓离子中间体。1990年代，硫糖苷（thioglycosides）的电解氧化被证实可生成1,2-反式β-糖苷，而硒/碲糖苷（seleno/telluroglycosides）因氧化电位差异实现了化学选择性偶联。2004年低温核磁捕获的"糖基阳离子池（glycosyl cation pool）"和后续"糖基三氟甲磺酸酯池（glycosyl triflate pool）"的发现，为迭代式寡糖自动化组装奠定基础。

线性寡糖的自动化电化学组装

Nokami团队通过混合电解质（Bu₄NOTf/Bu₄NNTf₂）策略，解决了2-叠氮-2-脱氧硫糖苷的立体控制难题。该技术成功应用于真菌信号分子Myc-IV(C16:0,S)的全合成，通过四步电化学迭代构建四糖骨架。2022年发现的糖基二氧杂鎓离子（glycosyl dioxalenium）中间体，使β-1,6-葡聚糖三糖的产率提升至46%。

环状寡糖的电化学合成

2019年首例电化学分子内糖基化实现了环四糖至环六糖的β-选择性合成（82-91%收率）。2022年通过2,3-噁唑烷酮保护的N-乙酰氨基葡萄糖单体，成功构建了自然界罕见的环状α-1,4-六-N-乙酰氨基葡聚糖。2023年更通过半环状六糖的二聚环化，以23%收率获得(1,3;1,6)-β-葡聚糖十二糖，展现了电化学在复杂环状结构合成中的独特优势。

糖烯的电化学转化

Vuki?evi?开发的溴化钠电解氧化法实现了糖烯（glycals）的绿色溴化。Ye团队利用MnBr₂/CF₃SO₂Na体系实现糖烯的三氟甲基化，并通过3-溴丙腈辅助的氢溴酸循环，建立了2-脱氧糖苷的α-选择性合成平台（收率>80%）。微流控电化学反应器（microfluidic reactor）的引入使糖烯的Ferrier重排（Ferrier rearrangement）能在毫秒级完成，为不稳定碳正离子的捕获提供了新工具。

C-糖苷的电化学合成

Ackermann开创的镍电催化（nickela-electrocatalysis）体系通过卤素原子转移（XAT）产生糖基自由基，与烯烃/芳卤实现C-烷基化/芳基化。值得注意的是，吡啶配体可精准调控异头碳立体构型，为糖尿病药物中C-糖苷模块的构建开辟了新途径。

结论与展望

电化学糖基化正从方法学探索迈向复杂分子实际合成，其核心优势在于：1）通过电位调控避免化学氧化剂的滥用；2）混合电解质实现传统方法难以达到的立体控制；3）微流控技术与自动化合成的结合提升效率。未来在无保护糖基化、生物正交标记（bioorthogonal labeling）等领域的突破值得期待。