大肠杆菌O77和沙门氏菌Boecker O:6,14 (H) 菌株细胞壁O-多糖中常见的四糖重复单元的直接合成方法：

《Carbohydrate Research》：Straightforward synthesis of the common tetrasaccharide repeating unit corresponding to the cell wall O-polysaccharide of Escherichia coli O77 and Salmonella boecker O: 6, 14 (H) strain

本文通过迭代糖基化策略和小分子修饰技术，成功合成了E. coli O77和S. boecker O:6,14(H)菌株共有的四糖细胞壁抗原，解决了β-甘露糖苷键的合成难题，产率2%，分11步从单糖中间体完成。该糖苷结构具有潜在疫苗开发价值。

　　

摘要

通过迭代糖基化和官能团修饰，成功合成了一种常见的四糖，该四糖含有β-d-甘露糖基团，对应于大肠杆菌 O77和Salmonella boecker O:6, 14 (H)菌株的细胞壁O-多糖。糖基化反应的产率和产物中糖苷键的立体化学结果均令人满意。通过在使用d-甘露糖硫苷供体的C-3位置引入远程位置的吡蔻酰基团，解决了形成β-甘露糖键过程中遇到的难题。在目标化合物的合成过程中，还通过迭代糖基化方法制备了一种三糖衍生物。最终从单糖中间体2开始，经过十一步反应，以2%的总产率获得了这种四糖。

引言

大肠杆菌（E. coli）属于革兰氏阴性肠杆菌科，主要存在于动物和人类的肠道菌群中[1]。尽管大多数情况下它们与宿主保持非致病性的共生关系，但在儿童、老年人和免疫功能低下的人群中，它们常常会变得具有毒性[2,3]。大肠杆菌最常见的临床症状包括（a）尿路感染（UTI）[4]、（b）胃肠道感染[5]和腹泻[6]，以及（c）败血症和脑膜炎[7]。引起腹泻感染的病原菌的毒性特性取决于其细胞壁O-多糖的结构。根据细胞壁O-多糖的不同，大肠杆菌菌株被分为多个亚型，包括（a）肠致病性大肠杆菌（EPEC）、（b）肠侵袭性大肠杆菌（EIEC）、（c）肠出血性大肠杆菌（EHEC）、（d）产肠毒素大肠杆菌（ETEC）、（e）肠聚集性大肠杆菌（EAEC）等[8]。大肠杆菌 O77菌株属于ETEC亚型，它通过产生耐热性肠毒素来引发肠道和腹泻感染[9]。此外，该菌株还具有产生类志贺毒素的潜力，这种毒素可以感染宿主[10, [11], [12]]。Widmalm及其同事已经确定了大肠杆菌 O77的O-多糖重复单元的结构[13]。这种四糖含有大量的甘露糖，其中包含两个α-连接的d-甘露糖单元、一个β-连接的d-甘露糖残基和一个α-连接的N-乙酰-d-葡糖胺残基。

与大肠杆菌在人类中的感染类似，由沙门氏菌引起的食源性疾病——沙门氏菌病也是一个严重的问题[14]。沙门氏菌被认为是导致伤寒、副伤寒和腹泻感染的主要病原体[15,16]。在多种引起腹泻感染的致病菌株中，Salmonella enterica和Salmonella boecker尤为值得关注[17]。Salmonella boecker（S. boecker）与多起腹泻暴发有关[18]。Perry及其同事报告了S. boecker O:6, 14 (H)菌株的O-多糖重复单元的结构[19]，其结构与大肠杆菌 O77的O-多糖非常相似。

由于出现了对现有抗生素具有抗性的多重耐药性病原菌株[20,21]，开发新的方法来根除这些细菌感染变得至关重要。在这方面，从细菌细胞壁中提取的糖类衍生物作为抗原具有潜在的应用价值[22,23]。然而，从天然来源分离多糖片段存在一些缺点，如多糖成分的异质性、被脂质和酚类等生物杂质污染、产率低等问题[24]。开发能够在糖苷键处保持立体化学结构的化学合成策略将是克服这些缺点的最佳途径。最近，已有报道关于合成与细菌细胞壁相关的各种复杂寡糖的研究[25], [26], [27]，以及使用合成糖类制备糖缀合物衍生物作为潜在疫苗候选物的研究[28], [29], [30]。本文介绍了一种用于合成大肠杆菌 O77和S. boecker O:6, 14 (H)菌株细胞壁多糖的常见四糖的简洁合成策略（见图1）。

结果与讨论

目标四糖包含一个β-d-甘露糖键和一个α-N-乙酰-D-葡糖胺键，这两种键的生成被认为具有挑战性[31,32]。通过对合成方案的逆合成分析发现，可以使用Demchenko及其同事最近开发的糖基化条件，利用C-3位置带有吡蔻酰基的d-甘露糖硫苷供体来实现β-d-甘露糖基团的引入[33,34]。所需四糖的合成可以通过这些方法完成。

结论

总之，通过使用PMB保护的糖苷供体，并在糖基化过程中调整反应条件以去除PMB基团，成功地以较高的产率合成了含有β-甘露糖键的四糖重复单元，这种重复单元存在于大肠杆菌和沙门氏菌菌株的细胞壁抗原中。通过使用带有吡蔻酰基的d-甘露糖硫苷供体，实现了d-甘露糖基团的β-糖苷键的形成。

实验方法

通用方法：所有反应均通过涂有硅胶的TLC板进行薄层色谱分析。TLC板上的斑点通过在热板上喷洒5% H₂SO₄乙醇溶液来显色。柱层析使用230–400目硅胶。分子筛4 ?（MS 4 ?）在真空中加热30分钟后冷却至室温进行活化。核磁共振（NMR）谱图使用Bruker Avance 700 MHz仪器记录，溶剂为CDCl₃，内标为TMS。

CRediT作者贡献声明

Saikat Dogra：负责撰写初稿、验证、方法学研究、数据分析。Samim Sahaji：负责撰写初稿、验证、方法学研究、数据分析、调查、项目管理和资金申请。Anup Kumar Misra：负责审稿与编辑、撰写初稿、验证、监督、资源协调、项目管理和概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

S. D. 感谢印度大学教育委员会（UGC）提供的初级研究奖学金。S. S. 感谢印度大学教育委员会-医学研究基金会（UGC-MANF）提供的高级研究奖学金。本工作得到了Bose研究所（科学技术部，印度）（AKM）的支持。