均相条件下Py·SO3/DMSO体系磺化聚古洛糖醛酸及其NMR表征与生物活性机制研究

为解决磺化聚古洛糖醛酸（poly-G）结构-活性关系不明确的问题，研究人员采用Py·SO3/DMSO均相体系对poly-G进行选择性磺化，结合NMR技术系统解析了G-2/G-3位点磺化模式，发现保护基（PG）可定向调控磺化位点（TBDMS-醚偏好G-2，Bz-酯偏好G-3），为免疫调节、抗病毒等生物活性机制研究奠定结构基础。

　　

在海洋生物资源开发领域，聚古洛糖醛酸（poly-G）作为褐藻胶的主要成分之一，因其独特的α-L-古洛糖醛酸（G）1→4糖苷键连接形成的紧凑线性结构，与更常见的β-D-甘露糖醛酸（M）形成鲜明对比。这种结构差异赋予poly-G特殊的生物活性潜力，如免疫调节、抗凝血和抗病毒等。然而，尽管磺化poly-G已在抗乙肝病毒、降低HepG2细胞胆固醇等方面展现出应用前景，其结构表征的滞后严重阻碍了活性机制的阐明。此前研究多采用HClSO₃/甲酰胺体系进行非均相磺化，导致产物结构复杂且难以解析。更关键的是，在藻酸盐磺化过程中，G残基常出现双磺化现象，而M残基则呈现明确的2位选择性，这种差异背后的机制亟待揭示。

针对这一科学瓶颈，爱沙尼亚研究团队在《Carbohydrate Research》发表论文，创新性地采用Py·SO₃/DMSO均相体系对poly-G进行可控磺化，首次系统建立了磺化位点与NMR谱图的对应关系。研究通过引入保护基（PG）策略，成功实现了磺化位点的定向调控：TBDMS-醚保护时优先在G-2位磺化，而Bz-酯保护则转向G-3位优势修饰。尤为重要的是，该工作证实β-消除副反应在优化条件下可忽略不计，为后续生物应用提供了稳定性保障。

关键技术方法包括：1）均相磺化反应体系优化（Py·SO₃/DMSO）；2）保护基（TBDMS-醚/Bz-酯）辅助的区域选择性修饰；3）二维核磁共振（HSQC等）全谱解析；4）元素分析定量硫含量；5）尺寸排阻色谱监测降解程度。

【研究结果】
Abstract
发现低浓度Py·SO₃时G-3位磺化占优，高浓度时G-2选择性与G-2,3双磺化同步增加，保护基可精准调控磺化位点分布。

Introduction
阐明G残基C-3羟基与C-5氢的直立键相互作用是酯化位点选择性的结构基础，而G-block的致密结构导致其修饰难度高于M-block。

Synthesis of sulfated poly-G-s
突破性地发现poly-G酸形式可直接溶于DMSO，无需传统TBA反离子转换，为均相反应创造条件。

Conclusions
HSQC谱中硫酸基引入使相邻位点H-C相关峰两维均低场位移，非相邻位点则呈现碳维高场/氢维低场的特征位移模式，据此建立磺化位点判读标准。

该研究首次绘制出磺化poly-G的完整结构图谱，其建立的NMR指征规则可快速判定未知样品的磺化模式。保护基策略的成功应用不仅解决了多糖修饰的区域选择性难题，更开创了poly-G定向功能化新途径。这些发现为开发基于磺化poly-G的肝靶向药物载体（如Qiu团队报道的阿霉素胶束）提供了精准结构调控工具，同时为解释其抑制HGF结合、调节脂代谢等生物活性奠定了分子基础。论文中揭示的G/M残基磺化差异性规律，对理解整个藻酸盐家族的结构-功能关系具有普适性意义。