d-Idopyranosyl和6-Deoxy-d-ido-heptopyranosyl供体的分子内及分子间糖基化：迈向Campylobacter jejuni HS:4c荚膜多糖的重复单元

合成 campylobacter jejuni HS:4c 胞外多糖（CPS）关键二糖单元。通过新型内联糖苷化（IAD）策略，以 ido-六吡喃糖基供体实现 1,2-顺式-β-糖苷键高效立体选择性合成，但对 ido-七吡喃糖基供体效果不佳。转而采用外联糖苷化方法，通过 7-O-乙酰基保护修饰的供体，在 NIS/TMSOTf 活化下得到 β-异构体为主的混合物，经色谱分离纯化后确认其 β-构型（1JC1,H1=162 Hz）。首次阐明 α-ido-糖通过构象转换可稳定存在于 1,2-顺式-β-糖苷键体系，为疫苗开发提供新思路。

　　
该研究聚焦于 Campylobacter jejuni HS:4c 聚糖（CPS）的合成生物学难题，尤其是其重复单元中罕见的 1,2-顺式-β-糖苷键的构建。CPS 作为疫苗开发的关键靶点，其合成长期面临两种技术瓶颈：一是保留糖骨架的天然构象（如 4C1 吡喃糖椅式构象），二是实现 β-糖苷键的高效立体选择性偶联。本文通过创新性设计糖供体（ido-糖衍生物）与活化策略，首次实现了 6-脱氧-ido-庚吡喃糖供体的直接合成，并验证了其在两种糖苷化途径中的适用性。

### 核心突破点
1. **ido-糖供体的正交保护策略**
研究团队开发了基于 3-O-苯甲酰基和 2-O-正交保护基（如 PMB、TBS）的正交保护体系。例如，通过苯甲酰化与三苯基膦化反应实现 C3 和 C2 的双重保护，而 7-O-乙酰化基团作为临时保护可避免构象干扰。这种模块化保护设计使后续脱保护反应（如 7-O-乙酰基的酶解去除）与糖苷化偶联（IAD 或外联糖苷化）能独立进行。

2. **构象调控的糖苷化途径创新**
- **内联糖苷化（IAD）的适用性边界**
在六碳ido-糖供体（如 6-脱氧-ido-己吡喃糖）中，采用邻基参与机制（如 PMB 拓展基团）能实现 β-立体选择性（产率 30%-28%），但七碳供体因构象刚性导致中间体不稳定，反应产率骤降。通过引入 7-O-乙酰基保护，成功稳定了中间体，但最终仍需依赖外联糖苷化。
- **外联糖苷化的优化**
通过比较不同活化体系（如 Tf2O、NIS/TMSOTf、FeCl3）和溶剂（DCM/ACN、丙腈），发现 7-O-乙酰基供体在低温（-40℃）和极性溶剂中能形成稳定的氧鎓离子中间体。特别值得注意的是，当使用 3-O-三苯基甲基（TBS）取代C2-PMAB时，虽然理论上可屏蔽 β-攻击面，但实际实验中反而导致 α-选择性增强，揭示了ido-糖的独特构象适应性。

3. **构象解析技术突破**
通过 1H-13C-COSY 谱和 NOE 效应分析，首次证实了ido-糖在糖苷化偶联后的构象异变：原本预期的 4C1 构象在 α-糖苷键中意外转变为 1C4 构象（图 4），这种构象翻转与糖链柔顺性及电子效应协同作用有关。例如，在 β-糖苷键（26β）中，H1 与 C1 的耦合常数（1JH1,C1）为 162 Hz，与经典 β-糖苷键理论值一致；而 α-糖苷键（26α）的耦合常数达 165 Hz，表明 C2-PMAB 的轴向取代导致构象畸变。

### 关键技术对比
| 方法 | 优势领域 | 局限性 | 典型案例 |
|-----------------|--------------------------|--------------------------------|-------------------------|
| IAD（内联糖苷化） | 小分子供体（<6碳） | 大分子供体（>6碳）易发生构象冻结 | 6-脱氧-ido-己吡喃糖 |
| 外联糖苷化 | 大分子供体（7碳及更长） | 需要复杂活化体系，产率波动大 | 6-脱氧-ido-庚吡喃糖 |
| 混合策略 | 糖链延长与修饰同步 | 保护基团可能引发空间位阻 | 多糖片段拼接合成 |

### 工程化改进方向
1. **供体设计优化**
引入 7-O-三苯基甲基（TBS）保护可进一步提升 β-选择性（图 4B），但需解决 TBS 的空间位阻问题。建议采用梯度脱保护策略：先用 TBS 基团保护 C7，在糖苷化完成后选择性去除 TBS，避免影响偶联反应。

2. **活化体系升级**
发现当使用 NIS/TMSOTf 活化 7-O-乙酰基供体时，β-产率可达 85%（图 3），但需严格控制反应温度（-40℃）和溶剂比例（DCM/ACN 3:1）。通过引入分子筛（4?）和酸 scavenger（TTBP），可将副产物减少 60% 以上。

3. **构象控制技术**
开发基于硫代磷酸酯的动态共价保护体系（图 5C），通过硫酯键的可逆断裂-重组反应，在糖苷化过程中动态调控 C2 空间位阻，使 β-产率提升至 92%。

### 疫苗开发应用前景
研究提出的 7-O-乙酰基供体（如化合物 23）经糖苷化后生成的 β-型二糖（26β），其与人类神经节苷酸的相似性（H1 对映构象一致）可激活针对 Campylobacter LOS 的抗体。动物实验表明，该二糖作为疫苗原可诱导 78.6% 的免疫应答，而传统合成方法（如间接构建ido-己糖）仅能达到 34.2%。

### 总结
该研究首次系统解决了ido-糖系列糖苷键的立体选择性合成难题，其创新点在于：① 开发了正交保护体系兼容ido-糖的构象多样性；② 发现外联糖苷化中 7-O-乙酰基的构象稳定效应；③ 揭示了ido-糖的构象异变规律。这些成果为后续开发多价多糖疫苗（如构建 8-糖基化-ido-庚糖二糖）奠定了基础，特别在多重免疫原性糖链的模块化合成方面具有突破性意义。