3,3-二氟脱氨唾液酸(C3DFKDN)的全合成及其作为KDN酶共价抑制剂前体的开发

研究人员针对肿瘤和病原体中富含的脱氨唾液酸(KDN)及其加工酶缺乏有效抑制剂的问题，开发了首个3,3-二氟KDN(C3DFKDN)的化学合成方法。通过Reformatsky型反应成功构建关键二氟丙酮酸结构，经12步反应获得目标化合物(总产率3.7%)。该成果为开发KDNase共价抑制剂和活性探针奠定了基础，在抗真菌和抗癌领域具有重要应用前景。

　　

在生命科学领域，唾液酸家族成员2-酮-3-脱氧-d-甘油-d-半乳糖壬酮糖酸(KDN)因其独特的生物学功能备受关注。与常见的N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac)不同，KDN在C5位以羟基取代氨基，这种结构特征使其在肿瘤细胞和病原体中异常富集。研究表明，KDN在卵巢癌、前列腺癌和肺癌等恶性肿瘤中高表达，同时是曲霉菌等致病真菌细胞壁的重要组分。这些发现使KDN加工酶——包括KDN水解酶(KDNases)和转移酶——成为极具潜力的治疗靶点。然而，针对这些酶的特异性抑制剂开发却面临巨大挑战，特别是缺乏能够稳定共价结合的活性探针前体。

传统氟化唾液酸衍生物(如2,3-二氟唾液酸DFSA)虽能作为唾液酸酶抑制剂，但存在C3单氟代物易发生消除反应的问题。这促使研究人员探索更稳定的C3偕二氟修饰策略。然而，在开展本研究前，尚未有关于C3偕二氟唾液酸衍生物的合成方法报道。

为解决这一技术瓶颈，研究人员开展了3,3-二氟脱氨唾液酸(C3DFKDN)的全合成研究。研究团队首先设计了两种合成策略：一是通过吡喃糖前体与二氟炔溴化物偶联后氧化；二是通过Reformatsky型反应引入二氟乙酸酯构建单元。经过系统优化，最终确定第二种方法更为有效。

关键技术方法包括：基于甲基α-d-甘露吡喃糖苷的多步保护基修饰、锌介导的Reformatsky反应构建C3-CF₂键、乙烯基锂烷基化延伸碳链、臭氧裂解形成α-酮酸结构、以及钯催化氢解脱保护和乙酰化等步骤。研究人员特别优化了二氟丙酮酸结构的构建条件，解决了早期路线中炔溴化物氧化反应收率低的问题。

研究结果部分显示：

设计合成路线：受唾液酸醛缩酶催化合成启发，研究团队将目标分子逆向拆分为d-甘露糖和二氟丙酮酸两部分，设计了线性d-甘露糖衍生物9与CF₂构建单元偶联的策略。

BDFP-TIPS法引入C3-CF₂：通过锌促进的Barbier反应将BDFP-TIPS与醛9偶联，获得关键中间体10(产率40%)。但后续炔溴化物12L-Br的氧化反应未能得到目标产物，表明该路线存在局限性。

溴二氟乙酸乙酯法引入C3-CF₂：采用Reformatsky反应成功将溴二氟乙酸乙酯与醛9偶联，获得两个C4差向异构体14H和14L(总产率73%)。通过核磁共振分析确认14L具有所需的R构型。

最终合成：对14L进行苯甲醚保护、乙烯基锂烷基化和臭氧裂解等步骤，最终以97%的收率获得目标化合物1。二维核磁(NOESY)分析证实产物具有正确的立体构型。

该研究首次实现了C3-二氟唾液酸衍生物的全合成，建立了合成C3-二氟化唾液酸的方法学。所获得的C3DFKDN作为关键中间体，为开发KDNase共价抑制剂和活性探针(ABPs)奠定了基础。特别值得注意的是，C3偕二氟修饰能有效避免单氟类似物常见的消除副反应，显著提高酶-抑制剂复合物的稳定性。这一成果不仅为研究KDN相关酶促通路提供了新工具，也为抗真菌和抗肿瘤药物的开发开辟了新途径。论文发表在《European Journal of Organic Chemistry》上，为糖化学和化学生物学领域做出了重要贡献。