他，南开大学「国家杰青」，Science子刊！

糖基化化学是糖科学的基石，因其广泛应用于生物医药、材料科学和化学合成等领域。与传统的化学糖基化方法相比，金属催化糖基化能够在温和条件下实现更高的化学选择性和糖苷键的精准控制。然而，现有方法仍依赖化学计量量的活化剂或强酸添加剂，在酸敏感基团存在时会影响适用性。此外，金属催化体系的催化效率、适用底物范围和功能团耐受性仍面临挑战，因此制约了复杂生物底物的糖基化应用。

成果简介

针对这一问题，南开大学陈弓/王浩课题组在Science Advances期刊上发表了题为“Nitrene-mediated glycosylation with thioglycoside donors under metal catalysis”的最新论文。该团队开发了一种亚硝基（nitrene）介导的糖基化策略，利用常规芳基硫醚糖基供体和易得的3-甲基二恶唑酮作为活化剂，在铁或钌催化下实现了高效糖基化反应。该策略在铁催化体系中表现出优异的催化活性，仅需0.1 mol% 催化剂即可在室温下实现糖基化，适用于复杂的肽底物。

而钌催化体系则无需质子酸共催化剂，能够适应酸敏感基团，并对低反应性的受体表现出优异适配性。利用该策略，研究团队显著提高了糖基化反应的催化效率，成功获取了高收率、高选择性的糖苷化产物。此外，机理研究揭示了该反应涉及硫醚供体的硫亚胺化（S-imidation）、N-酰基亚磺亚胺的S-O重排等关键步骤。这一研究为糖基化化学提供了一种温和、高效、可拓展的新方法，在生物医药及材料科学领域具有广阔应用前景。

研究亮点

(1) 本研究首次提出了一种亚硝基介导的糖基化策略，利用常规芳基硫醚糖基供体，在铁或钌催化下，通过3-甲基二恶唑酮活化，实现了糖基化反应。实验结果表明，该方法能够在温和条件下高效构建糖苷键，尤其适用于复杂底物的修饰。

(2) 研究通过铁催化体系和钌催化体系分别优化了糖基化反应的条件，并取得以下关键结果：

铁催化体系表现出卓越的催化活性，在室温条件下仅需 0.1 mol% 催化剂，即可高效催化糖基化，并适用于复杂肽底物。钌催化体系无需布朗斯特酸助催化，可兼容酸敏感官能团，并可促进低亲核性氧受体（如磷酸）及氮受体的糖基化。研究发现，六氟异丙醇（HFIP）溶剂在铁催化体系中表现出独特的溶解能力，使得复杂底物糖基化更加高效。

(3) 机理研究揭示了一种特殊的多步活化路径，包括硫醚供体的硫亚胺化、N-酰基硫亚胺的硫-氧重排以及双重 S-亚胺化等关键步骤，为亚硝基介导的硫醚糖基供体活化提供了新的理论依据。

图文解读

图 1. 硫醚糖基供体的金属催化糖基化。

图 2. 使用硫苷对醇和羧酸进行 O-糖基化。

图 3. 低亲核性氧受体和氮受体的反应。

图 4. 机理分析。

结论展望

本研究成功实现了常规芳基硫醚糖基供体的高效活化，避免了传统方法对高计量比促进剂或强酸性条件的依赖，拓宽了糖基化反应的适用范围。其次，铁和钌催化体系各具优势，铁催化体系表现出极高的催化效率和对复杂多肽底物的适用性，而钌催化体系则展现出对酸敏感官能团及低亲核性氧、氮受体的良好兼容性，提升了该策略的普适性。更重要的是，本研究揭示了 N-酰基硫酰亚胺在糖基化反应中的独特重排机理，这不仅深化了对金属催化糖基化反应本质的理解，也为未来设计更高效、更具选择性的催化体系提供了理论依据。该研究有望推动绿色、高效糖基化方法的发展，并为复杂糖化修饰在生物和材料科学中的应用奠定基础。

文献信息

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