为大家分享的是近期发表在J. Am. Chem. Soc.上的一篇文章——Direct Formation of Amide-Linked C‑Glycosyl Amino Acids and Peptides via Photoredox/Nickel Dual Catalysis。本文通讯作者为贵州大学的任世超教授和南洋理工大学的池永贵教授。本文构建了一种方法，能够在光氧化还原/镍双催化下，将糖与氨基酸通过酰胺键偶联，得到C-糖基化氨基酸和（或）肽——该反应范围极广，从单糖到二糖甚至多糖，从20种氨基酸到多肽及其衍生物，都有着不错的产率和优异的立体选择性。

蛋白质糖基化发生在大约50%的人类蛋白质中，显著影响蛋白质的性质和功能，包括细胞间通讯与蛋白质热稳定性和折叠的改变。在分子生物学和医学中，人们对糖蛋白的需求不断增加，促使人们努力开发连接糖单元和肽的有效方法。然而，天然存在的糖蛋白往往具有不稳定的O-或N-糖苷键。一种解决方案是用稳定的C−C键取代这些不稳定的键，从而产生在生物条件下保持功能的糖苷类似物——这种战略性取代促使了许多与药物相关的C-糖肽的发展（图1）。

图1 糖蛋白（糖肽）和C-糖肽在生物学和药物开发中的部分例子

目前合成C-糖肽的方法涉及到giese型反应的实施，其中糖自由基被缺电子的烯烃捕获，形成具有饱和sp³碳键的糖肽。大多数情况下，具有反应性的官能团需要提前安装到氨基酸（肽）上，为C−C键的形成提供反应位点。因此，产生的C-糖肽通常含有不必要的特定连接基残基（图2右）——这可能会影响糖肽的活性和应用等。

图2 目前可获取的C-糖肽结构和本文的设想

鉴于酰胺键在多肽和蛋白质中的重要作用，本文提出通过酰胺键将氨基酸和（或）多肽与碳水化合物直接连接以产生糖肽——这是一项有吸引力但具有挑战性的工作(图2左)。传统的方法主要依赖于糖酸和氨基酸片段的直接缩合。然而，糖酸的合成并不简单，涉及有毒试剂的使用、立体选择性控制，并且在多步合成中效率相对较低(图3下)。最近的研究证明了金属光氧化还原催化在促进糖基供体与各种亲电试剂交叉偶联方面的效率——基于此，本文提出了：光氧化还原/镍双催化使氨基酸和（或）肽通过酰胺键与溴化糖基供体直接连接，从而以立体选择的方式获得多种C-糖基氨基酸和肽，其中氨基酸底物由氨基酸中的-NH₂与二氢吡啶(DHP)酸反应生成（图3上）。

图3 以前获取C -糖基氨基酸/肽的方法和本文的反应设计

图4 反应条件的筛选

然后讨论的是反应的范围，或者说，反应的普遍性。作者先讨论了1a与20种氨基酸反应的可行性（图5上）。结果显示，20种常见的L-氨基酸都与该反应兼容，其中17种以α-异头物形式和可观的产率（＞50%）产生所需的C-糖基氨基酸，尽管它们的侧链电子和位阻性质不同(3−23)。含硫氨基酸（20和21）表现出显著降低的产率，可能是由于硫原子通过配位使镍催化剂失活。DHP标记的L-His（22）亦表现出显著降低的产率，这可能与Minisci型反应和镍催化的咪唑侧链上的C−H活化转化有关。值得注意的是，氨基酸手性中心的绝对构型（e.g. 24 vs 3）和羧酸的保护基团（e.g. 25和26）对反应也有轻微的影响。作者进一步证明了一系列DHP标记的肽（27-33）也是有效的底物，能够以中等产量产生所需的C-糖肽（图5下）。还有一个很有意思的点是，利用酰胺键作为独特的糖苷键，可以有效地构建迷人的双糖34！

图5 氨基酸和多肽的底物范围

然后，作者验证了该方法在市售氨基酸和肽药物分子的后期糖基化修饰中的实用性，展示了其在构建糖缀合物药物方面的优势和潜力(图6A)。值得注意的是，糖肽58和59由于结构复杂，直接采取“糖+肽”的“公式”，虽然能够实现糖基化修饰，但收率略低。对此，作者设计了一种替代的模块化策略(图6B)：“糖+氨基酸+肽”。具体来说，该方法利用合成的简单糖基氨基酸作为基础基序，采用模块化的过程，包括肽去保护、肽偶联和糖去保护，从而能够构建所需的复杂C-糖肽模拟物。这种方法提高了反应产率，毫无疑问地，提供了卓越的灵活性和精度。

图6 药物相关氨基酸和多肽的底物范围

最后，作者探讨了糖基供体的普遍性(图7)：

1. 各种羟基保护基团的溴化糖基供体（43−45），如Bz、Piv和TBDPS，与反应条件相容，以良好的产率提供所需的产物。

2. 鼠李糖（46）是氨基酸糖基化修饰的合适底物。

3. 各种双糖、甚至三糖（47−52）都能通过该反应，以可接受的产率产生所需的C-糖肽。

4. 一系列呋喃糖（53-56）可从单一的异头化合物产生相应的产物，产率中等至较高。

图7 糖的底物范围

图8 镍催化光氧化还原协同过程的机理