糖基化化學是糖科學的基石，因其廣泛應用于生物醫(yī)藥、材料科學和化學合成等領域。與傳統(tǒng)的化學糖基化方法相比，金屬催化糖基化能夠在溫和條件下實現(xiàn)更高的化學選擇性和糖苷鍵的精準控制。然而，現(xiàn)有方法仍依賴化學計量量的活化劑或強酸添加劑，在酸敏感基團存在時會影響適用性。此外，金屬催化體系的催化效率、適用底物范圍和功能團耐受性仍面臨挑戰(zhàn)，因此制約了復雜生物底物的糖基化應用。

針對這一問題，南開大學陳弓/王浩課題組在Science Advances期刊上發(fā)表了題為“Nitrene-mediated glycosylation with thioglycoside donors under metal catalysis”的最新論文。該團隊開發(fā)了一種亞硝基（nitrene）介導的糖基化策略，利用常規(guī)芳基硫醚糖基供體和易得的3-甲基二惡唑酮作為活化劑，在鐵或釕催化下實現(xiàn)了高效糖基化反應。該策略在鐵催化體系中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性，僅需0.1 mol% 催化劑即可在室溫下實現(xiàn)糖基化，適用于復雜的肽底物。

而釕催化體系則無需質子酸共催化劑，能夠適應酸敏感基團，并對低反應性的受體表現(xiàn)出優(yōu)異適配性。利用該策略，研究團隊顯著提高了糖基化反應的催化效率，成功獲取了高收率、高選擇性的糖苷化產(chǎn)物。此外，機理研究揭示了該反應涉及硫醚供體的硫亞胺化（S-imidation）、N-?；鶃喕莵啺返腟-O重排等關鍵步驟。這一研究為糖基化化學提供了一種溫和、高效、可拓展的新方法，在生物醫(yī)藥及材料科學領域具有廣闊應用前景。

(1) 本研究首次提出了一種亞硝基介導的糖基化策略，利用常規(guī)芳基硫醚糖基供體，在鐵或釕催化下，通過3-甲基二惡唑酮活化，實現(xiàn)了糖基化反應。實驗結果表明，該方法能夠在溫和條件下高效構建糖苷鍵，尤其適用于復雜底物的修飾。

(2) 研究通過鐵催化體系和釕催化體系分別優(yōu)化了糖基化反應的條件，并取得以下關鍵結果：

(3) 機理研究揭示了一種特殊的多步活化路徑，包括硫醚供體的硫亞胺化、N-?；騺啺返牧?氧重排以及雙重 S-亞胺化等關鍵步驟，為亞硝基介導的硫醚糖基供體活化提供了新的理論依據(jù)。

圖 1. 硫醚糖基供體的金屬催化糖基化。

圖 2. 使用硫苷對醇和羧酸進行 O-糖基化。

圖 3. 低親核性氧受體和氮受體的反應。

圖 4. 機理分析。

本研究成功實現(xiàn)了常規(guī)芳基硫醚糖基供體的高效活化，避免了傳統(tǒng)方法對高計量比促進劑或強酸性條件的依賴，拓寬了糖基化反應的適用范圍。其次，鐵和釕催化體系各具優(yōu)勢，鐵催化體系表現(xiàn)出極高的催化效率和對復雜多肽底物的適用性，而釕催化體系則展現(xiàn)出對酸敏感官能團及低親核性氧、氮受體的良好兼容性，提升了該策略的普適性。更重要的是，本研究揭示了 N-酰基硫酰亞胺在糖基化反應中的獨特重排機理，這不僅深化了對金屬催化糖基化反應本質的理解，也為未來設計更高效、更具選擇性的催化體系提供了理論依據(jù)。該研究有望推動綠色、高效糖基化方法的發(fā)展，并為復雜糖化修飾在生物和材料科學中的應用奠定基礎。

Ziqian Bai et al. ,Nitrene-mediated glycosylation with thioglycoside donors under metal catalysis.Sci. Adv.11,eadu7747(2025).DOI:10.1126/sciadv.adu7747