2 . Образование аминоацеталей (n-гликозидов).

При взаимодействии моносахаридов с аминами (обычно вторичными) образуются азотистые аналоги О-гликозидов – N-гликозиды:

N-Гликозидами D-рибозы и D-2-дезоксирибозы являются нуклеозиды – основные структурные блоки для построения макромолекул нуклеиновых кислот. В качестве примера можно привести уридин (540) – N-нуклеозид на основе фуранозной формы D-рибозы и гетероциклического основания – урацила; он является -аномером.

Б. Реакции, затрагивающие все гидроксигруппы

1. Синтез простых эфиров(алкилирование).

Как правило, образуются простые эфиры циклических форм моносахаридов. Как было показано выше, полуацетальный гидроксил образует простые эфиры (гликозиды) очень легко. Другие (спиртовые) гидроксигруппы образуют простые эфиры намного труднее. Для полного (исчерпывающего) алкилирования моносахаридов необходимо использовать достаточно энергичные реагенты. Например, для наиболее широко применяемого варианта – метилирования – используют диметилсульфат в присутствии основания или метилиодид в присутствии оксидов серебра или бария:

Вместо моносахаридов можно алкилировать их гликозиды и получать индивидуальные илианомеры простых эфиров.

Простые эфиры спиртовых групп моносахаридов, как и обычные простые эфиры, устойчивы к действию растворов кислот и щелочей; поэтому при действии растворов кислот на полностью алкилированные моносахариды гидролизуется только гликозидный фрагмент, и образуются моносахариды, алкилированные по спиртовым группам, но со свободным полуацетальным гидроксилом. Естественно, для них возможна кольчато-цепная таутомерия (и, следовательно, мутаротация):

Образование простых эфиров моносахаридов (а также олиго- и полисахаридов) используется для установления строения углеводов и в различных синтезах в этой области. Кроме метиловых эфиров, достаточно широко используют бензиловые эфиры (R=PhСН₂). Аналог алкилирования - получение триметилсилиловых эфиров (R=SiMe₃, реагент – Сl-SiMe₃); последние удобны для исследования методом газо-жидкостной хроматографии.

Если исчерпывающее алкилирование отработано достаточно хорошо, то неполное алкилирование часто сталкивается со значительными проблемами, прежде всего, из-за трудностей его региоселективного проведения. Наиболее легко эти проблемы решаются, если необходимо алкилировать группу СН₂ОН; эта первичная спиртовая группа (наиболее пространственно доступная) алкилируется легче, чем остальные - вторичные; если взять пространственно разветвленный реагент, то алкилироваться будет только эта группа. Типичный пример: образование трифенилметильных (тритильных) эфиров:

Р еакция протекает при обработке моносахарида или его гликозида трифенилметилхлоридом (тритилхлоридом) в пиридине; она используется для защиты группы СН₂ОН в некоторых синтезах; тритильная защита легко снимается после того, как в ней отпадает необходимость.

2. Образование циклических ацеталей (алкилиденовых и арилиденовых производных).

Моносахариды, а также гликозиды, содержат 1,2- и 1,3-диольные фрагменты; благодаря этому, они могут реагировать с альдегидами и кетонами с образованием 5- и 6-членных циклических ацеталей (стр. 235). Чаще всего используют взаимодействие с ацетоном (получение изопропилиденовых производных) и с бензальдегидом (получение бензилиденовых производных). Реакции проводят при катализе протонными кислотами или апротонными кислотами Льюиса (например, ZnCl₂). С ацетоном образуются преимущественно 5-членные ацетали (1,3-диоксоланы), а с бензальдегидом – предпочтительно 6-членные (1,3-диоксаны).

Например, D- глюкоза при реакции с ацетоном в присутствии кислоты реагирует в фуранозной форме (а не в гораздо более типичной для нее пиранозной) с образованием 1,2:5,6-диизопропилиден--D-глюкофуранозы (541):

В образовании диоксоланового цикла с участием циклических групп ОН могут участвовать только цис-диольные группировки; поэтому соединение (541) находится в α-аномерной форме. Группа ОН при С³, не имеющая соседних групп ОН в цис-положении, не участвует в реакции с ацетоном.

При взаимодействии той же D-глюкозы с бензальдегидом в присутствии ZnCl₂ моносахарид реагирует в «обычной» пиранозной форме; основным продуктом реакции является 4,6-бензилиден--D-глюкопираноза (542) и в меньшем количестве 1,2:4,6-дибензилиденовое производное (543):

Т аким образом, здесь легче образуются 6-членные циклические ацетали. Если использовать структуры Хеуорса (542) и (543), то 1,3-диоксановый цикл 4,6-бензилиденового производного выглядит искаженным; при использовании реальной конформации кресла (543’) видно, что этот цикл вполне устойчив.

Получение циклических ацеталей используется для защиты групп ОН моносахаридов; защита снимается при действии водных растворов кислот, а бензилиденовая – также при каталитическом гидрировании.