基本介紹
- 中文名：異乳糖
- 外文名：Allolactose
- 化學結構：半乳糖-(β-1→6)-葡萄糖
- 合成方法：化學合成、酶合成
- 合成原料： D-葡萄糖、D-半乳糖
- 生物學作用：在細菌的代謝過程中起作用
簡介,異乳糖的合成,
簡介
異乳糖（英文：Allolactose）是一種相似乳糖的雙糖。由D-半乳糖和D-葡萄糖構成，兩單糖是通過β1-6糖苷鍵結而非像乳糖的β1-4鍵結方式。它可從乳糖藉β-半乳糖苷酶發生偶然的轉酶苷作用而形成。
異乳糖是一種還原性雙糖，在細菌的代謝過程中有著非常重要的生物學作用。異乳糖是乳糖的異構體，化學結構為半乳糖-(β-1→6)-葡萄糖，是一種還原性雙糖。在 β-半乳糖苷酶的作用下乳糖可以轉變成異乳糖，異乳糖是乳糖操縱子的誘導物，在細菌的代謝過程中有著非常重要的生物學作用。例如，在大腸桿菌中異乳糖參與調節乳糖操縱子的活性，乳糖操縱子包含3種結構基因(LacZ，LacY及 LacA)，主要負責吸收和水解乳糖而作為大腸桿菌生命活動的碳源。如果在細菌生長環境中缺乏乳糖，阻遏蛋白會緊密地與位於啟動子下游接近LacZ的短DNA序列(稱為乳糖操縱基因)結合。與操縱基因結合的阻遏蛋白會干擾 RNA 聚合酶與啟動子的結合，所以 mRNA 可以在很低水平的情況下為LacZ及LacY編碼。
當細胞在有乳糖的環境下成長時，在代謝過程中乳糖被 β-半乳糖苷酶催化水解產生異乳糖(Allolactose，Scheme 1)，異乳糖能和調節基因產生的阻遏蛋白結合，使阻遏蛋白改變構象，不能在和操縱基因結合，失去阻遏作用，結果RNA 聚合酶便與啟動基因結合，並使結構基因活化，轉錄出 mRNA，翻譯出酶蛋白。
異乳糖的合成
由於異乳糖具有重要的生物學作用， 其合成工作一直受到人們的關注。 文獻中已經報導的獲得異乳糖的方法主要有兩種: 其一為化學合成， 通過製備溴代、氯代半乳糖供體與六位為羥基的葡萄糖受體經偶聯得到，或者通過結構相近的天然產物經一系列化學反應轉化得到異乳糖， 例如 2003 年 Riva 課題組以天然產物Amygdalin 為起始原料， 經過化學反應將非還原端葡萄糖環上 4 位平伏鍵羥基轉換為直立建羥基， 從而完成異乳糖的合成；其二是酶合成方法， 即模仿異乳糖的天然合成法——利用 β-半乳糖苷酶催化水解乳糖而得到異乳糖 。
在一項合作研究中，課題組需要獲得十克級別的異乳糖進行生物學研究， 但研究發現採用文獻報導的方法都因路線長、收率低、重現性不好、分離純化困難等因素而難以進行大量製備。 由於異乳糖的重要性， 尋找成本低廉、操作簡單、收率良好的異乳糖合成方法具有十分重要的意義。
以 D-葡萄糖、D-半乳糖為起始原料，探索了異乳糖的多羥基區域選擇性偶聯與非選擇性偶聯兩條合成路線，其中非選擇性偶聯路線以烯丙氧羰基為正交保護基，經過選擇性保護、脫保護、糖基化等五鍋反應，實現了異乳糖的合成，總收率達 44%。其中多個化合物經多步一鍋反應得到，不僅縮短了反應步驟，還能以較高的產率得到目標中間體，使該化合物的十克級別批量製備成為可能。
