合成含6-脱氧-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖苷的聚合物及其前体的方法
技术领域
本发明涉及通过在6-位引入氮官能度以提供到含6-脱氧-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖苷的聚合物的途径来合成含β-D-吡喃葡萄糖苷的聚合物的衍生物的改进方法，这些含β-D-吡喃葡萄糖苷的聚合物特别是甲壳质、壳聚糖、纤维素、直链淀粉、支链淀粉、凝胶多糖、菊糖、瓜尔胶和环糊精。
背景技术
甲壳质、壳聚糖、纤维素、直链淀粉、支链淀粉、凝胶多糖、菊糖、瓜尔胶和环糊精是具有固有有利的特性的可再生的生物聚合物，允许多种化学改性而产生对于生物医学应用理想的新颖的纳米材料。甲壳质和大多数含β-D-吡喃葡萄糖苷的聚合物具有非常差的水溶解性，因此效用有限。出于这个原因，近年来在生物医学应用中，这些聚合物的改性版本的使用已经指数地增长。
壳聚糖(1b，方案1)是直链半结晶多糖，由于其独特的特性(包括其生物相容性、化学多功能性、生物可降解性和低毒性)，最近已获得了重大的科学价值。该物质可在全球范围内广泛获得，并且有各种等级和来源。它被认为是环保的“绿色”聚合物，其已被归类为一般公认安全(GRAS)物质。
由于天然甲壳质的水溶解性差并且壳聚糖更是这样，因此希望找到水溶性衍生物。已经提出了许多策略来将极性基团结合到壳聚糖的6-羟基和/或2-氨基官能团上。然而，为了保留聚合物的结构骨架，用碱性6-氨基取代6-羟基是希望的并为壳聚糖聚合物赋予了水溶解性。
方案1中阐明的6-脱氧-6-氨基壳聚糖(4b)的已知合成涉及用N-卤素琥珀酰亚胺将6-羟基转化为可取代的卤素，接着是用叠氮化钠取代卤素。在用三苯基膦对叠氮化物进行Staudinger还原后，然后获得6-脱氧-6-氨基产物。
方案1：6-脱氧-6-氨基衍生物的已知合成。(i)N-卤素琥珀酰亚胺，三苯基膦，NMP，80℃，2h；(ii)NaN3，NMP，80℃，4h；(iii)三苯基膦，NMP，室温，15h；(iv)50％NaOH，60℃。
根据方案1合成6-脱氧-6-氨基壳聚糖遭受若干问题。首先，用N-卤素琥珀酰亚胺取代6-羟基是不可放大的，并因此不适合天然聚合物如甲壳质和纤维素的工业转化。第二，Staudinger反应的三苯基氧化膦副产物难以从聚合物产物中分离出来，并导致产物的持续污染。第三，三苯基氧化膦是有毒的，这可能致使方案1的合成不适合于制备用于人类消费的6-脱氧-6-氨基聚合物。
其他已知的合成途径包括用甲苯磺酰氯衍生化6-羟基，并在60℃的高压力高压釜中用氨气将所得甲苯磺酸盐取代。然而，该工艺的产率非常低，并且是危险的，并且不适合在扩大规模的工业环境中使用。6-脱氧-6-氨基产物的其他已知合成路径包括使用有毒的溶剂，诸如NMP和DMSO，这在环境上是不希望的。
因此，对于6-脱氧-6-氨基聚合物及其前体的改进的、可放大的合成存在空间，其至少在一定程度上解决了上述问题。
对本发明的背景技术的前述讨论仅旨在促进对本发明的理解。应当理解，该讨论不是认可或承认所提及的任何材料是截止本申请的优先权日的本领域公知常识的一部分。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了用于合成式I的聚合物的方法
其中：
X是-OH或-NR1R2；
R1＝R2＝H；或R1＝H且R2＝酰基；或N、R1和R2一起形成任选取代的环状酰亚胺；
R3和R4各自独立地是H、任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的卤烷基、任选取代的环烷基、任选取代的杂环基、任选取代的酰基、任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；或者R3和R4与它们所附接的原子一起形成任选取代的环烷基、任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；并且
n是10至3000的整数；
该方法包括：使式III的聚合物，
其中R5是任选取代的烷基或任选取代的芳基，与任选取代的环状酰亚胺阴离子反应以形成式I的聚合物
该方法可进一步包括急冷与醇的反应，该醇可以是甲醇或乙醇。
该方法可进一步包括使式II的聚合物
与磺酰卤反应以形成式III的聚合物
反应可以在任何合适的非质子极性溶剂中进行，优选地在二甲基乙酰胺(DMAc)中进行，磺酰卤可以是甲烷磺酰卤、对伞花烃磺酰卤或甲苯磺酰卤，并且甲苯磺酰卤可以是邻甲苯磺酰氯、间甲苯磺酰氯或对甲苯磺酰氯。
任选取代的环状酰亚胺阴离子可以是任选取代的琥珀酰亚胺阴离子或任选取代的邻苯二甲酰亚胺阴离子。任选取代的邻苯二甲酰亚胺阴离子可以是3,4,5,6-四氯邻苯二甲酰亚胺。
可以使式II的聚合物与基于单体的摩尔数3至10摩尔当量的磺酰卤反应以形成式III的聚合物。
式III的R5可以选自甲基、对甲苯、邻甲苯、间甲苯或对伞花烃。
该方法可进一步包括急冷与醇的反应，该醇可以是甲醇或乙醇。
式I的聚合物
可以进一步与肼反应以形成式IV的聚合物
式I中的X可以是任选取代的环状亚胺基并且式IV中的X可以是-NH2，并且反应可以在乙醇、N-甲基-2-吡咯烷酮或水中进行。
可替代地，式I和式IV两者中的X可以都是任选取代的环状亚胺基，并且反应可以在乙醇中进行。
环状亚胺基可以是琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺或3,4,5,6-四氯邻苯二甲酰亚胺。
式IV的聚合物(其中X是-NH酰基)可以进一步与皂化剂反应以形成式V的聚合物
酰基可以是乙酰基。
X可以是–OH。
该方法可以包括使具有下式的纤维素、直链淀粉、支链淀粉、凝胶多糖、菊糖、瓜尔胶或环糊精：
与磺酰卤反应以形成式III的聚合物，其中X是-OH。
根据本发明的第二方面，提供了如通过以上定义的方法合成的化合物。
附图说明
图1是用茚三酮处理的各种溶液的图像，以确认各自聚合物中氨基的存在。紫色为阳性，指示存在胺，而透明溶液为阴性并且指示不存在胺。
具体实施方式
在整个说明书和权利要求书中，除非内容另有要求，否则词语“包含”或变体诸如“包括”或“含有”将被理解成暗示包含阐明的整体或整体的组，但是不排除任何其他整体或整体的组。
“酰基”意指通式-C(O)R的基团(其中R是烷基)，其是通过从含氧酸中去除一个或多个羟基而衍生的。它含有双键的氧原子和烷基。在有机化学中，酰基(IUPAC名称：烷酰基)通常衍生自羧酸。
预期术语“取代的”包括有机化合物的所有可允许的取代基。在广泛的方面，可允许的取代基包括有机化合物的无环和环状、支链和非支链、碳环和杂环、芳香族和非芳香族的取代基。对于适当的有机化合物，可允许的取代基可以是一种或多种并且是相同或不同的。出于本发明的目的，杂原子如氮可以具有氢取代基和/或本文描述的满足杂原子的化合价的有机化合物的任何可允许的取代基。本发明不旨在以任何方式受限于有机化合物的可允许的取代基。
“环状酰亚胺(cyclic imide)”和“环状亚胺基(cyclic imido)”指的是具有通用化学结构
“邻苯二甲酰亚胺基”和“邻苯二甲酰基”意指通过去除亚胺基氢原子而衍生自邻苯二甲酰亚胺的单价基团，并且由“PhthN-“、“-NPhth”和化学结构
在由通式
本发明提供了特别是从甲壳质、壳聚糖、纤维素、直链淀粉、支链淀粉、凝胶多糖、菊糖、瓜尔胶、环糊精和相关分子合成含6-脱氧-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖苷的聚合物及其前体的方法。该合成提供了到溶解性增强的聚合物的途径，这些聚合物能够在新引入的6-氨基位置处进一步衍生化。相比于现有方法，该合成还以更少的步骤提供了到这些化合物的更绿色的合成途径。
该方法包括通过以下方式合成式I的聚合物：
其中：
X是-OH或-NR1R2；
R1＝R2＝H；或R1＝H且R2＝酰基；或N、R1和R2一起形成任选取代的环状酰亚胺；
R3和R4各自独立地是H、任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的卤烷基、任选取代的环烷基、任选取代的杂环基、任选取代的酰基、任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；或者R3和R4与它们所附接的原子一起形成任选取代的环烷基、任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；并且
n是10至3000的整数；
使式III的聚合物，
其中R5是任选取代的烷基或任选取代的芳基并且X是如以上对于式I所定义的，与任选取代的环状酰亚胺阴离子反应以形成式I的聚合物
在反应完成后，可以添加水或醇如甲醇或乙醇以急冷任何未反应的试剂，如未反应的环状酰亚胺阴离子。醇是优选的，因为它们导致产生更清洁的聚合物，并且可以通过蒸馏容易地从急冷的反应混合物中去除。
R2酰基衍生物可以选自C2-C6酰基，诸如乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、异丙酰基、异丁酰基和叔丁酰基。
R3和R4可以各自独立地选自H或C1至C6、C1至C8、C1至C10或C1至C12任选取代的烷基；C2至C6、C2至C8、C2至C10或C2至C12任选取代的烯基；C1至C6、C1至C8、C1至C10或C1至C12任选取代的卤烷基；C3至C6、C3至C8、C3至C10或C3至C12任选取代的环烷基；C1至C6、C1至C8、C1至C10或C1至C12任选取代的杂环基；C2至C6、C2至C8、C2至C10或C2至C12任选取代的酰基；C5至C6、C5至C8、C5至C10或C5至C12任选取代的芳基；或者C1至C6、C1至C8、C1至C10或C1至C12任选取代的杂芳基。
R5可以选自C1至C6、C1至C8、C1至C10或C1至C12任选取代的烷基，或者C5至C6、C5至C8、C5至C10或C5至C12任选取代的芳基。在一些实施方式中，R5可以选自甲基、邻甲苯、间甲苯、对甲苯和对伞花烃，这取决于在反应中使用的磺酰卤试剂。
“n”可以是10至3000、20至3000、30至3000、40至3000、50至3000、100至3000、10至1000、20至1000、30至1000、40至1000、50至1000、100至1000、10至500、50至500、100至500、10至200、50至200、100至200、10至100或50至100的整数。
方法可以包括使式II的聚合物
其中X是如以上关于式I所定义的，与磺酰卤反应以形成式III的聚合物。
磺酰卤可以是甲烷磺酰卤、对伞花烃磺酰卤或甲苯磺酰卤，该甲苯磺酰卤选自邻甲苯磺酰卤、间甲苯磺酰卤和对甲苯磺酰卤。卤素可以选自氟、氯、溴和碘。在一些实施方式中，甲苯磺酰卤可以是对甲苯磺酰氯。
可以使式II的聚合物与基于单体的摩尔数3至10、5至7或6至10摩尔当量的磺酰卤反应以实现到式III的聚合物的希望的转化。在一些实施方式中，可以使用6摩尔当量的磺酰卤。
在磺酰化反应完成后，可以添加水或醇如甲醇或乙醇以急冷任何未反应的试剂，如未反应的磺酰卤。醇是优选的，因为它们导致产生更清洁的聚合物产物，并且可以通过蒸馏容易地从急冷的反应混合物中去除。
反应中使用的环状酰亚胺阴离子可以通过任何合适的环状酰亚胺阴离子提供，包括琥珀酰亚胺阴离子或邻苯二甲酰亚胺阴离子。在优选的实施方式中，环状酰亚胺阴离子是邻苯二甲酰亚胺阴离子。取代反应中使用的环状酰亚胺试剂可以是盐，该盐选自碱金属邻苯二甲酰亚胺(诸如邻苯二甲酰亚胺钾、邻苯二甲酰亚胺钠或邻苯二甲酰亚胺锂)、碱金属琥珀酰亚胺(诸如琥珀酰亚胺钾、琥珀酰亚胺钠或琥珀酰亚胺锂)、过渡金属邻苯二甲酰亚胺或琥珀酰亚胺、或碱土金属邻苯二甲酰亚胺或琥珀酰亚胺。在一些实施方式中，邻苯二甲酰亚胺供体是邻苯二甲酰亚胺钾。用环状酰亚胺取代6-磺酰基可以在合适的非质子极性溶剂(诸如二甲亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)或六甲基磷酰胺(HMPT))中，在约30-200℃、约50-150℃、约100-140℃、或优选地约120℃的温度下进行。
可以进一步使式I的聚合物与肼反应以形成6-脱氧-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖苷聚合物，诸如6-脱氧-6-氨基纤维素、6-脱氧-6-氨基直链淀粉、6-脱氧-6-氨基支链淀粉、6-脱氧-6-氨基凝胶多糖、6-脱氧-6-氨基菊糖、6-脱氧-6-氨基瓜尔胶或6-脱氧-6-氨基环糊精，其可以由式IV表示
在一些实施方式中，其中式I中的X是任选取代的环状酰亚胺，与肼的反应可以是非选择性的并且可以去除两个环状酰亚胺基团，使得式IV中的X是-NH2。该反应可以在乙醇、N-甲基-2-吡咯烷酮或水中进行并且提供由式V表示的衍生物(6-脱氧-6-氨基壳聚糖)
在其他实施方式中，其中式I中的X是任选取代的环状酰亚胺，与肼的反应可以是在2-亚胺基存在下对于6-亚胺基选择性的，使得式I和式IV两者中的X是环状亚胺基。这种选择性的6-亚胺基去保护可以在乙醇中在回流下进行。
在具体实施方式中，其中式I中的X是-NR1R2且R1＝H并且R2＝乙酰基，与肼的反应可以提供由式VI表示的6-脱氧-6-氨基甲壳质
在进一步的实施方式中，可以进一步使式IV的聚合物(其中X是-NR1R2且R1＝H并且R2＝酰基)与皂化剂反应以形成式V的聚合物
在一些实施方式中，在式III的聚合物和式I的聚合物中X可以是-OH。在这些实施方式中，该方法可以包括预备步骤：使如由下式表示的纤维素、直链淀粉、支链淀粉、凝胶多糖、菊糖、瓜尔胶或环糊精：
与磺酰卤反应以形成式III的聚合物，其中X＝-OH。
本发明延伸到通过以上定义的方法合成的聚合物。
本发明的方法克服了与合成壳聚糖、甲壳质、纤维素、直链淀粉、支链淀粉、凝胶多糖、菊糖、瓜尔胶和环糊精的6-氨基衍生物的常规方法相关的若干问题。这些常规方法通常基于使用叠氮化物取代6-卤素或6-甲苯磺酰基，然后通常通过Staudinger还原将叠氮化物还原为所要求的胺。该方法的问题包括用叠氮化物不完全取代甲苯磺酰基，并且难以从聚合物产物中分离Staudinger反应中产生的三苯基氧化膦副产物。本发明通过避免使用叠氮化物克服了这些问题。此外，还避免了如在其他已知的合成路径中使用的与在高压下用氨取代甲苯磺酸盐相关的危险。本发明方法提供了C-6氨基引入的改进，通过使用6-O-磺酰基的环状酰亚胺阴离子取代以得到6-脱氧-6-亚胺基衍生物，可以用肼使其去保护成所希望的6-氨基产物。
本发明进一步提供了在2-亚胺基存在下6-亚胺基取代基的选择性去保护。这使用模型单体甲基2,6-二脱氧-2,6-二氨基-β-D-吡喃葡萄糖苷证明，在乙醇中通过肼该单体被转化为甲基2,6-二脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖苷。同样，证明了6-脱氧-2,6-双-邻苯二甲酰亚胺基壳聚糖(7b)的逐步去保护。后者的正交选择性去保护可用于将官能度在2位和6位处选择性地结合到二氨基聚合物上。
现在将参考以下非限制性实施例描述本发明。
在实施例和整个说明书中，包括后缀“a”的聚合物指的是甲壳质衍生物，包括后缀“b”的聚合物指的是壳聚糖衍生物，并且包括后缀“c”的聚合物指的是纤维素、直链淀粉、支链淀粉、凝胶多糖、菊糖、瓜尔胶或环糊精衍生物。
实施例1：从甲壳质合成2,6-二氨基-2,6-二脱氧壳聚糖
方案2：从甲壳质合成2,6-二氨基-2,6-二脱氧壳聚糖。(i)TsCl，LiCl，Et3N，DMAc24h–48h；(ii)邻苯二甲酰亚胺钾，DMAc，在120℃下；或邻苯二甲酰亚胺钾，DMSO，80℃，12h；(iii)EtOH，在95℃下，4.5h；或H2NNH2.H2O，NMP，100℃，4hr；(iv)50％NaOH，60℃。
考虑用甲壳质(1a)开始合成(方案2)。该途径消除了在2位处的邻苯二甲酰化步骤，因为2-氨基由乙酰基自然保护。在对甲苯磺酰氯存在下，DMAc/LiCl/Et3N的组合产生了6-脱氧-6-甲苯磺酰基甲壳质(2a)。使用邻苯二甲酰亚胺钾实现了用邻苯二甲酰亚胺阴离子对6-甲苯磺酰基的SN2取代。使用于乙醇、NMP或DMF作为溶剂中的水合肼使所得N-邻苯二甲酰基保护基在C-6位处去保护提供了6-脱氧-6-氨基甲壳质(VI或4a)。用50％水性氢氧化钠在60℃下皂化VI的2-乙酰胺基产生6-脱氧-6-氨基壳聚糖(V或4b)。
实施例2：从甲壳质合成6-脱氧-6-氨基壳聚糖。
方案3：从甲壳质合成2,6-二氨基-2,6-二脱氧壳聚糖。(i)50％NaOH，60℃；(ii)邻苯二甲酸酐，10％AcOH/H2O，回流120℃，24hr；(iii)TsCl，LiCl，Et3N，DMAc 24h；或TsCl，pyr，17h；(iv)邻苯二甲酰亚胺钾，DMAc(或HMPT)，120℃，4.5h；或邻苯二甲酰亚胺钾，DMSO，80℃，12h；(v)EtOH/NH2NH2；(vi)NMP/NH2NH2。
如方案3中阐明的，通过在60℃下用50％水性氢氧化钠皂化2-乙酰胺基来从甲壳质制备壳聚糖。然后使壳聚糖(1b)与邻苯二甲酸酐在10％水性乙酸中在120℃下反应8小时。N-邻苯二甲酰基保护基优于其他N-保护基，因为它提供了对C-2氨基的化学选择性保护。此外，使用水合肼容易地去除邻苯二甲酰基保护基。用对甲苯磺酰氯和三乙胺在二甲基乙酰胺(DMAc)中处理N-邻苯二甲酰基壳聚糖(5)持续24h产生2-N-邻苯二甲酰基-6-O-甲苯磺酰基壳聚糖(6b)。可替代地，反应可以使用吡啶作为溶剂和碱进行，尽管该方法不太环保并因此是不太优选的。由于-OH基团在C-3处的位阻，发生N-邻苯二甲酰基壳聚糖的C-6处的-OH基团的区域选择性甲苯磺酰化。甲苯磺酰化反应需要6摩尔(mol)当量的甲苯磺酰氯(基于糖单体)和过夜搅拌以实现令人满意的完成度。得到2-N-邻苯二甲酰基-6-脱氧-6-对甲苯磺酰基壳聚糖(6b)后，考虑用胺取代6-对甲苯磺酰基以形成6-氨基壳聚糖。不使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，而是使用较绿色的DMAc溶剂，产生相似的结果。可替代地，反应可以在DMSO中进行，这允许更高的反应物负载量，导致更高的转化率并提供更清洁的产物。使用邻苯二甲酰亚胺钾实现了用邻苯二甲酰亚胺阴离子对6-甲苯磺酰基的SN2取代。使用于乙醇中的肼使所得N-邻苯二甲酰基保护基在C-6位处选择性去保护提供了2-邻苯二甲酰基-6-脱氧-6-氨基壳聚糖(11b)。使用于NMP中的肼实现了两个邻苯二甲酰亚胺基团的去保护以提供6-脱氧-6-二氨基壳聚糖(V或4b)。
实施例3：合成6-脱氧-6-氨基纤维素
方案4：合成6-脱氧-6-氨基纤维素。(i)TsCl，LiCl，Et3N，DMAc 24h；(ii)邻苯二甲酰亚胺钾，DMAc(或HMPT)，120℃，4.5h；或邻苯二甲酰亚胺钾，DMSO，80℃，12h；(iii)H2NNH2.H2O，H2O，100℃，4hr。
如方案4中阐明的，6-脱氧-6-氨基纤维素的合成从纤维素开始。在对甲苯磺酰氯存在下，DMAc/LiCl/Et3N的组合产生了6-脱氧-6-甲苯磺酰基纤维素(2c)。使用邻苯二甲酰亚胺钾实现了用邻苯二甲酰亚胺阴离子对6-甲苯磺酰基的SN2取代。使用于乙醇、NMP或DMF作为溶剂中的水合肼使所得N-邻苯二甲酰基保护基在C-6位处去保护提供了6-脱氧-6-氨基纤维素(4c)。
实施例4：合成甲基2,6-二脱氧-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖
方案5：合成甲基2,6-二脱氧-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖。(i)a)邻苯二甲酸酐，10％AcOH/H2O，回流120℃，8hr；b)乙酸酐，吡啶，18h；c)HBr/AcOH，90min；d)MeOH，DCM，路易斯酸(例如BF3.OEt)e)
如方案5中阐明的，甲基2,6-二脱氧-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖(即甲壳质、壳聚糖、纤维素、直链淀粉、支链淀粉、凝胶多糖、菊糖、瓜尔胶或环糊精聚合物的模型化合物)的合成通过以下来进行，使甲基葡糖胺的2-氨基邻苯二甲酰化以产生化合物8。将其根据上文定义的方法用甲苯磺酰氯进行处理，这产生了2-邻苯二甲酰基-6-甲苯磺酰基吡喃葡萄糖(9)。将甲苯磺酰基用邻苯二甲酰亚胺阴离子取代以形成3,4-双-邻苯二甲酸基-2,6-双-邻苯二甲酰基衍生物(10)。在2-邻苯二甲酰基存在下使用于无水乙醇中的水合肼在回流(约95℃)下使6-邻苯二甲酰基选择性去保护产生了2-邻苯二甲酰基-6-氨基-吡喃葡萄糖11，或可替代地，10的所有邻苯二甲酰基均可以使用于二甲基甲酰胺(DMF)中的肼在100℃下去除以产生甲基2,6-二脱氧-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖(12)。
所用的所有试剂和溶剂均购自商业供应商(Sigma-Aldrich,Fluka,Merck,Kimix,AK Scientific)，并按原样使用。除非另有说明，否则蒸馏过的/
合成6-脱氧6-对甲苯磺酰基甲壳质(2a)
将甲壳质(5.97g，29.4mmol)和LiCl(26.1g，616mmol)分别在50℃下干燥过夜以及在130℃下干燥4hr。允许固体冷却至25℃，允许在DMAc(260mL)中搅拌LiCl，直到所有固体溶解。随后添加甲壳质并允许混合物在室温下搅拌，直到粘性凝胶形成(12hr)。允许反应混合物冷却至0℃，随后添加Et3N(72mL，520mmol)以及对甲苯磺酰氯(51.1g，268mmol)在DMAc(120mL)中的溶液，该溶液在90min内添加(13.5mL，以10分钟间隔)。允许反应在5℃下搅拌另外48hr。添加水(1.50L)，用乙醇(700mL)洗涤沉淀物，并将所得产物冻干以产生呈浅棕色固体的6-脱氧6-对甲苯磺酰基甲壳质(2a)(10.4g，99％)。还可以用乙醇急冷反应。因为乙醇导致更清洁、更纯的聚合物并且允许通过蒸馏容易地回收乙醇，所以乙醇是优选的急冷试剂。
IR:v(cm-1)3396(宽带,OH),2936(窄带,C-H脂肪族),1655(窄带,仲酰胺的C＝O拉伸),1160(窄带,S＝O),1063(宽带,吡喃糖),812(窄带,C-O-S)；元素分析(％)：C,44.70；H,6.85；N,5.30；S,5.75；茚三酮试验：阴性对比空白。
合成6-脱氧-6-邻苯二甲酰亚胺基甲壳质(3b)
方法1：将6-脱氧6-对甲苯磺酰基甲壳质(2.2761g，6.37mmol)连同邻苯二甲酰亚胺钾(1.0615g，5.73mmol)一起悬浮于DMAc(44mL；5％负载)中。将混合物在120℃下回流～4.5小时。冷却混合物并添加水。将所得沉淀物过滤并用二乙醚和水洗涤，然后在抽吸下干燥以获得呈浅棕色粉末的聚合物(1.6716g，79％)。
方法2：将6-脱氧6-对甲苯磺酰基甲壳质连同邻苯二甲酰亚胺钾一起悬浮于DMSO(20％负载)中。将混合物在80℃下加热～12小时。冷却混合物并添加乙醇以急冷反应。将所得沉淀物过滤并用二乙醚和水洗涤，然后在抽吸下干燥以获得呈浅棕色粉末的聚合物(完全转化，大约80％回收)。
固态13C CPMAS NMR(5kHz)δ210.58(酰胺C＝O),170.58(C7&C14),131.01(C8-C13),98.48(C1),73.01(C3-C5),57.01(C2),21.14(CH3)；IR(ATR):v(cm-1)3365(宽带,OH),2880(窄带,CH脂肪族),1774&1702(窄带,酰亚胺C＝O),1387(窄带,C-N),1062–1015(宽带,吡喃糖),721(窄带,邻苯二甲酰基-芳香族)；元素分析(％):C,49.67；H,5.52；N,7.19。茚三酮试验：阴性。
合成6-脱氧-6-氨基甲壳质(4a)
将6-脱氧-6-邻苯二甲酰亚胺基甲壳质(3a)(5.13g，15.5mmol)和一水合肼(18mL，372mmol)在无水乙醇(120mL)中在95℃下回流4hr。允许冷却混合物至25℃并添加EtOH(300mL)。通过过滤收集所得沉淀物。获得呈深棕色固体的聚合物(3.10g，99％)。IR:v(cm-1)3305(宽强带,OH,NH),2876(窄带,CH脂肪族),1647,1585(窄强带,NH2和N-乙酰基),1062(宽带,吡喃糖)；元素分析(％)：C,46.69；H,6.69；N,8.22；茚三酮试验:阳性对比空白。
合成N-邻苯二甲酰基壳聚糖(5)
将壳聚糖(1.18g，7.37mmol)用邻苯二甲酸酐(2.75g，18.6mmol)在50mL的10％AcOH/H2O溶液中在120℃下回流24h。将混合物冷却至室温，并且将沉淀物通过离心和过滤收集。将固体用去离子水和乙醇洗涤，并且此后在丙酮中搅拌以去除任何未反应的邻苯二甲酸酐。回收呈黄褐色固体的聚合物(1.71g,81％)。1H NMR(300MHz,DMSO)δ7.49–8.04(phth),4.05–5.31(H-1,H-3–H-6),3.32(1H,s,H-2),2.10(s,乙酰化单元)；13C NMR(75MHz,D2O)δ170.68(酰胺C＝O),96.88(C1),76.07(C5),74.32(C4),69.60(C3),69.07(C1’),59.63(C6),55.43(C2&C3’)；IR:v(cm-1)3409(宽强带,OH),2926(窄带,CH脂肪族,1775和1704(邻苯二甲酰亚胺基),1632,1520&1320(强带,NH),和1092(宽带,吡喃糖),715(邻苯二甲酰基芳香族)；元素分析(％)：C,53.16；H,4.99；N,3.57。茚三酮试验：阴性对比空白。
合成6-脱氧6-对甲苯磺酰基N-邻苯二甲酰基壳聚糖(6b)
将N-邻苯二甲酰基壳聚糖(5.78g，19.8mmol)悬浮于吡啶(120mL)中并且冷却至0℃，然后添加对甲苯磺酰氯(40.5g，212mmol)。允许将混合物在室温下搅拌17hr。将红色/棕色粘性溶液添加至冰水(400mL)中，并且将所得沉淀物过滤并用大量(～500mL)的乙醇和二乙醚洗涤，然后在抽吸和真空下干燥至恒定质量以获得呈浅棕色粉末的聚合物(8.63g，97％)。IR:v(cm-1)3448(宽带,OH),2948(窄带,CH脂肪族,1774&1716(窄带,酰亚胺C＝O),1174(窄带,S＝O),1069–1006(宽带,吡喃糖),815(窄带,C-O-S)和718(窄带,邻苯二甲酰基-芳香族)；元素分析(％)：C,53.75；H,4.50；N,2.76。茚三酮试验：阴性对比空白。
合成6-脱氧-2,6-双(邻苯二甲酰亚胺基)壳聚糖(7b)
将6-脱氧6-对甲苯磺酰基N-邻苯二甲酰基壳聚糖(0.1248g，0.28mmol)连同邻苯二甲酰亚胺钾(0.0595g，0.32mmol)一起悬浮于DMAc(4mL)(或HMPT)中。将混合物在120℃下回流～4.5小时。冷却混合物并添加水。将所得沉淀物过滤并用二乙醚和水洗涤，然后在抽吸下干燥以获得呈浅棕色粉末的聚合物(0.0984g，84％)。IR(ATR):v(cm-1)3412(宽带,OH),2892(窄带,CH脂肪族),1774&1708(窄带,酰亚胺C＝O),1383(窄带,C-N),1062–975(宽带,吡喃糖),719(窄带,邻苯二甲酰基-芳香族)；元素分析(％)：C,52.99；H,5.22；N,6.02。(不溶性聚合物)。茚三酮试验：阴性对比空白。
合成甲基2,6-二脱氧-2,6-二氨基-β-D-吡喃葡萄糖(12)
合成2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-α,β-D-吡喃葡萄糖苷
将NaHCO3(4.28g，50.9mmol)缓慢添加至D-葡糖胺盐酸盐(5.41g，25.1mmol)和邻苯二甲酸酐(3.76g，25.4mmol)在水(12.5mL)中的溶液中。允许溶液在25℃下搅拌18hr。此后使用5％HCl将溶液的pH调节至pH 2，导致白色沉淀物，将该沉淀物收集并用水洗涤以产生呈白色固体的2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-α,β-D-吡喃葡萄糖苷(3.52g，45％)。
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.96(1H,d,J＝8.1Hz,Ar-H),7.77–7.72(1H,m,Ar-H),7.58–7.53(2H,m,Ar-H),6.34(1H,br s,H-1),5.08(1H,br s,OH),4.91(1H,br s,OH),4.46(2H,br s,2x OH),3.82–3.48(5H,m,H-3–H-6),3.25–3.15(1H,m,H-2)；13C NMR(101MHz,DMSO)δ169.0(C＝O),168.73(C＝O),131.5(Ar-q),131.4(Ar-q),129.7(Ar-C),129.4(Ar-C),129.2(Ar-C),128.5(Ar-C),91.1(C-1),72.6(C-3),71.4(C-4),71.01(C-2),61.67(C-5),55.54(C-6)；IR:v(cm-1)3253(宽带,OH),2877(锐峰,CH脂肪族),1708(锐峰,酰亚胺C＝O),1615(锐峰,NH弯曲),1557(窄带,仲酰胺的C＝O拉伸)1108(窄带,吡喃糖),1037(C-N振动),706(锐峰,邻苯二甲酰基-芳香族)；Mp:191–193℃(文献Mp：197-198℃，McGeary etal.J.Org.Chem.2001,66,5102-5105)
合成2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-α,β-D-吡喃葡萄糖苷四乙酸盐
将乙酸酐添加至2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-α,β-D-吡喃葡萄糖苷(5.03g，16.3mmol)在吡啶(21mL)中的溶液中并允许在25℃下搅拌18hr。将所得溶液添加至冰中以使产物沉淀。允许收集的固体在二乙醚(30mL)中在25℃下搅拌1hr。此后，去除溶剂，然后在真空中干燥。允许残余物在乙醇(20mL)中搅拌，并且将固体过滤并干燥以产生2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-α,β-D-吡喃葡萄糖苷四乙酸盐(6.66g，86％)。获得为α：β异构体的混合物的白色固体。
α:β异构体:1:0.4；1H NMR(400MHz,CDCl3)α–异构体:δ7.87–7.77(4H,m,Ar-H),6.55(1H,m,H-3),6.27(1H,d,J＝3.3Hz,H-1),5.15(1H,t,J＝9.6,H-4),4.71(1H,dd,J＝11.6,3.4Hz,H-2),4.34(1H,m,H-6),4.14(2H,m,H-5,H-6’),2.13(3H,s,OAc-Hd),2.10(3H,s,OAc-Hc),2.08(3H,s,OAc-Hb),1.89(3H,s,OAc-Ha)；β–异构体:δ7.87–7.77(4H,m,Ar-H),6.50(1H,d,J＝8.9Hz,H-3),5.87(1H,dd,J＝10.6,9.2Hz,H-1),5.20(1H,t,J＝9.3,H-4),4.46(1H,dd,J＝10.6,8.9Hz,H-2),4.35(1H,dd,J＝12.1,3.9,H-6),4.29(1H,m,H-6’),4.19–4.14(1H,m,H-5),2.13(3H,s,OAc-Hd),2.10(3H,s,OAc-Hc),2.08(3H,s,OAc-Hb),1.89(3H,s,OAc-Ha)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ170.7(C＝O),169.8(C＝O),169.5(C＝O),169.3(C＝O),168.6(C＝O),167.4(C＝O),137.8(Ar-q),134.5(Ar-q),131.6(Ar-C),131.2(Ar-C),124.4(Ar-C),123.7(Ar-C),90.6(C-1),70.2(C-5),69.5(C-4),67.1(C-6),61.6(C-3),52.9(C-2),20.9(C-OAc),20.7(C-OAc),20.6(C-OAc),20.3(C-OAc)；IR:v(cm-1)1748(C＝O),1712(锐峰,酰亚胺C＝O),1469(NH弯曲频率),1365,1213(C-N弯曲),1031(C-N振动),723(锐峰,邻苯二甲酰基-芳香族)；Mp:100-101℃(文献Mp：105-110℃，McGeary etal.J.Org.Chem.2001,66,5102-5105)
合成甲基2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-β-D-吡喃葡萄糖苷(8)
将2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-α,β-D-吡喃葡萄糖苷四乙酸盐(3.06g，6.40mmol)添加至HBr在乙酸(33％，12mL)中的溶液中，然后添加乙酸酐(1mL)，并且允许混合物在25℃下搅拌90分钟。将反应混合物用DCM(120mL)萃取，并且将有机层用冰-水(120mLx 3)、饱和NaHCO3(120mL x 2)和盐水(60mL)洗涤。将有机层分离并经无水MgSO4干燥，然后通过蒸发以产生呈棕色残余物的溴取代的糖。随后将残余物溶解于MeOH中并静置过夜。将溶液用
1H NMR(400MHz,CD3OD-d4)δ7.99–7.85(4H,m,Ar-H),5.16(1H,d,J＝8.5Hz,H-1),4.30(1H,dd,J＝10.7,8.4Hz,H-3),4.07–3.98(2H,m,H-2,H-6),3.82(1H,dd,J＝11.9,5.2Hz,H-6),3.52–3.46(5H,m,OMe,H-4,H-5)；13C NMR(101MHz,CD3OD)δ168.4(C＝O),134.3(Ar-q),134.1(Ar-q),131.7(Ar-C),122.8(Ar-C),99.3(C-1),76.9(C-5),71.3(C-3,C-4),61.4(C-6),57.1(C-2),55.62(OMe)；IR:v(cm-1)3313(宽带,OH),2940(锐峰,CH脂肪族),1704(锐峰,酰亚胺C＝O),1563(窄带,仲酰胺的C＝O拉伸),1385(C-H弯曲,C-CH3变形),1066(窄带,吡喃糖),1018(C-N振动),711(锐峰,邻苯二甲酰基-芳香族)；Mp:190-191℃(文献Mp：190℃，McGeary et al.J.Org.Chem.2001,66,5102-5105)
合成甲基2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-6-O-对甲苯磺酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷(9)
在-60℃下将对甲苯磺酰氯(4.30g，22.5mmol)添加至甲基2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-β-D-吡喃葡萄糖苷(8)(2.62g，8.1mmol)在无水吡啶(165mL)中的溶液中。
允许反应混合物在-60℃下搅拌6hr，在这个时间后将混合物倒入浓HCl-冰(1:1)中并用CHCl3(100mL x 3)萃取。将有机层依次用浓HCl-冰(1:2)、冰-水接着是饱和NaHCO3洗涤。将有机层分离并经无水MgSO4干燥，然后在真空中去除溶剂，以产生灰白色固体甲基2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-6-O-对甲苯磺酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷(9)(3.09g，80％)。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.84–7.77(4H,m,Ar-H),7.74–7.69(2H,d,J＝8.0Hz Ar-H),7.36(2H,d,J＝8.0Hz,Ar-H),5.11(1H,d,J＝8.4Hz,H-1),4.44–4.36(2H,m,H-3,H-6),4.29(1H,dd,J＝10.6,8.3Hz,H-6),4.05(1H,dd,J＝10.9,8.4,H-2),3.67–3.59(1H,m,H-5),3.60–3.52(1H,m,H-4),3.38(3H,s,OMe),2.47(3H,s,CH3)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ168.32(2x C＝O),145.1(Ar-q),134.1(Ar-C),132.8(Ar-q),131.7(2x Ar-q),129.90(2xAr-C),128.0(2x Ar-C),123.5(2x Ar-C),99.2(C-1),73.5(C-5),71.6(C-3),71.4(C-4),68.6(C-6),56.7(C-2),56.2(OMe),21.6(CH3)；IR:v(cm-1)3472(宽带,OH),2912(窄带,CH脂肪族),1774,1698(窄带,酰亚胺C＝O),1173(窄带,S＝O),1082(窄带,吡喃糖),812(窄带,C-O-S),719(窄带,邻苯二甲酰基-芳香族)；Mp:152-155℃(文献Mp：97-100℃，外消旋混合物，Kitahara et al.Biosci.Biotech.Biochem.1993,57,1906-190)
合成甲基3,4-双-邻苯二甲酸基-2,6-双-邻苯二甲酰亚胺基-β-D-吡喃葡萄糖苷-β-D-吡喃葡萄糖苷(10)
将邻苯二甲酰亚胺钾(0.482g，2.60mmol)添加至甲基2-脱氧-2-邻苯二甲酰亚胺基-6-O-对甲苯磺酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷(9)(0.745g，1.56mmol)在DMAc(21mL)中的溶液中，并且在110℃下加热，直到TLC分析指示起始物质完全消耗。在4.5hr后，添加水(20mL)，并将溶液用二乙醚(30mL x 3)萃取。将合并的有几层用水洗涤并经无水MgSO4干燥。在真空中去除溶剂以产生灰白色固体，随后将该固体从甲醇中再结晶以得到呈白色固体的甲基3,4-双-邻苯二甲酸基-2,6-双-邻苯二甲酰亚胺基-β-D-吡喃葡萄糖苷(10)(0.574g，49％)。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.70–7.93(16H,m,Ar-H),5.11(1H,d,J＝8.4Hz,H-1),4.42(1H,dd,J＝10.8,8.8Hz,H-3),4.26(1H,dd,J＝14.6,3.6Hz,H-6),4.09–4.04(2H,m,H-2,H-6),3.72(1H,dt,J＝9.8,3.3Hz,H-4),3.41(3H,s,OMe),3.32–3.38(1H,m,H-5)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ169.1(C＝O),168.2(C＝O),167.8(C＝O),134.3(Ar-q),134.0(Ar-q),132.6(Ar-C),131.8(Ar-C),123.7(Ar-C),123.4(Ar-C),99.0(C-1),73.8(C-3),72.8(C-2),70.3(C-5),56.3(C-2),56.1(OMe),37.8(C-6)；IR:v(cm-1)3380(宽带,OH),2940(窄带,CH脂肪族),1774,1704(窄带,酰亚胺C＝O),1389(窄带,C-N),1068(窄带,吡喃糖),719(窄带,邻苯二甲酰基-芳香族)；ESI-MS:m/z475.1114([M–2(C8H5O3+Na]+)；Mp:120-124℃。
甲基3,4-双-邻苯二甲酸基-2,6-双-邻苯二甲酰亚胺基-β-D-吡喃葡萄糖苷-β-D-吡喃葡萄糖苷(10)的邻苯二甲酰基去保护以得到甲基2,6-二脱氧-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖(12)。
将甲基3,4-双-邻苯二甲酸基-2,6-双-邻苯二甲酰亚胺基-β-D-吡喃葡萄糖苷(10)(0.1020g，0.23mmol)溶解于DMF(4mL)中，并且添加水合肼(2mL，40mmol)。将溶液在100℃下回流，直到TLC分析指示反应完成。通过共蒸发减少溶液并且进一步纯化所获得的残余物。没有分离单去保护的化合物(11)，由于允许反应进行至目标化合物甲基2,6-二脱氧-6-氨基-β-D-吡喃葡萄糖(12)，作为白色固体获得。
1H NMR(300MHz,D2O)δ5.07(d,J＝3.9Hz,1H,H-1),3.86_3.90(m,2H,H-3,H-5),3.22_3.51(m,6H,H-2,H-4,OCH3,H-6a),3.17(dd,J＝10.4和13.5Hz,1H,H-6b)；13C NMR(75MHz,D2O)δ96.91,71.82,70.11,68.47,56.19,54.29,40.88。
