3-葡萄糖醛酮 | 4084-27-9

• 分子结构分类: 有机化合物 - 脂质和类脂质分子 - 脂肪酰基
• 中文名称: 3-葡萄糖醛酮
• 英文名称: 3-deoxyglucosone
• 英文别名: 3-deoxy-D-erythro-hexos-2-ulose；(4S,5R)-4,5,6-trihydroxy-2-oxohexanal
• CAS: 4084-27-9
• 化学式: C₆H₁₀O₅
• 分子量: 162.142
• InChiKey: ZGCHLOWZNKRZSN-NTSWFWBYSA-N

物化性质

• 熔点：
  73-75°C
• 沸点：
  208.81°C (rough estimate)
• 密度：
  1.2132 (rough estimate)
• 溶解度：
  可溶于甲醇（轻微）、水（轻微、超声处理）

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -2.4
• 重原子数：
  11
• 可旋转键数：
  5
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.67
• 拓扑面积：
  94.8
• 氢给体数：
  3
• 氢受体数：
  5

安全信息

• 危险品标志：
  Xi
• 储存条件：
  室温

制备方法与用途

生物活性

3-Deoxyglucosone（3-脱氧-D-葡糖酮）是美拉德反应和多元醇途径的中间体。它能与蛋白质氨基快速反应形成晚期糖基化终产物(AGEs)，如咪唑啉酮，是3-DG 的最特异 AGE。此外，3-Deoxyglucosone 可以与低葡萄糖协同作用增强 GLP-1 分泌，并可作为糖尿病生物学检测的标志物。

体外研究

在体外实验中，当浓度为80 ng/ml至1000 ng/ml（作用时间1小时），3-Deoxyglucosone 能显著增加GLP-1分泌量1.23倍。然而，在更低浓度（80 ng/ml）时，则无明显效果。同时，3-Deoxyglucosone（300 ng/ml，1小时）能显著提高细胞内Ca²⁺水平（通过Fluo-3/AM测定），浓度为2.5 μM，作用时间为30分钟。此外，在cAMP Elisa实验中，该化合物并不影响细胞内cAMP的水平。3-Deoxyglucosone 还能在葡萄糖缺乏和高浓度条件下显著提高TAS1R2、TAS1R3 和 TRPM5 蛋白表达。

Western Blot 分析

• 细胞系：STC-1 细胞
• 浓度：300 ng/ml
• 孵育时间：1小时
• 结果：上调了 TAS1R2、TAS1R3 和 TRPM5 表达。

体内研究

在体内实验中，通过胃管给药（20 mg/kg 单次剂量），3-Deoxyglucosone 能显著影响葡萄糖耐受性，增加AUC，但血浆胰高血糖素水平无明显差异。该化合物在昆明小鼠和SD大鼠中引起了胰腺β细胞功能障碍，并导致了血糖调节受损（IGR）。另外，在两周内每天口服给药（5-50 mg/kg），3-Deoxyglucosone 在小肠上段、下段、回肠及结肠中的浓度分别增加了1.4倍和2倍。同时，该化合物在十二指肠和结肠中TAS1R2、TAS1R3 和 TRPM5 蛋白的表达也显著下降。

• 动物模型：SD大鼠
• 剂量：5 mg/kg, 20 mg/kg, 50 mg/kg
• 给药方式：口服；每日一次，连续两周
• 结果：该化合物能够累积在肠组织中，并减少GLP-1 和胰岛素的分泌。

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  3-葡萄糖醛酮 在 氢溴酸 、 lithium bromide 作用下， 以 甲苯 为溶剂， 反应 3.0h， 以91%的产率得到5-(溴甲基)呋喃-2-甲醛
  参考文献：
  名称：

  3-脱氧葡萄糖苷是D-葡萄糖形成糠醛的中间体。

  摘要：

  葡萄糖通过酸催化脱水为羟甲基糠醛（6）可以通过两种可能的机制发生。发现3-脱氧-D-赤-己基-2-酮糖（3）是葡萄糖（6）形成6的中间体。这一发现暗示着消除3-羟基葡萄糖基团是重要的步骤，而不是羰基的异构化。

  DOI：

  10.1002/cssc.201100249
• 作为产物：
  描述：

  3-deoxy-D-erythro-hept-2-ulosonic acid 2,6-di-tert-butyl-4-methoxyphenyl ester 在 溴甲苯 、 silver(l) oxide 、 lithium aluminium tetrahydride 作用下， 以 甲苯 、 四氢呋喃 为溶剂， 反应 96.0h， 以24%的产率得到3-葡萄糖醛酮
  参考文献：
  名称：

  金鸡纳-生物碱促进丙酮酸羟醛反应合成 3-脱氧-2-洛糖酸

  摘要：

  由纯有机催化剂介导的丙酮酸酯与手性醛的直接交叉羟醛反应被描述为合成磺酸的关键步骤。含有叔胺基团的金鸡纳生物碱有效地促进了位阻丙酮酸酯与各种糖醛的直接羟醛反应。丙酮酸酯可直接作为PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）的化学等价物，模仿自然界使用的合成原理。手性醛与手性催化剂的适当组合允许根据需要灵活地制备反构型或顺构型羟醛。因此，通过使用各种糖醛的仿生三碳链延长，描述了多种六碳、七碳、八碳和九碳磺酸酯的简明合成。最后，

  DOI：

  10.1002/ejoc.201600784

文献信息

• Kinetic modelling of Amadori N-(1-deoxy-d-fructos-1-yl)-glycine degradation pathways. Part I—Reaction mechanism
  作者：Sara I.F.S Martins、Antonius T.M Marcelis、Martinus A.J.S van Boekel

  DOI：10.1016/s0008-6215(03)00173-3

  日期：2003.7

  heated at 100 and 120 degrees C with initial reaction pH of 5.5 and 6.8. Special attention was paid to the formation of the free amino acid, glycine; parent sugars, glucose and mannose; organic acids, formic and acetic acid and alpha-dicarbonyls, 1- and 3-deoxyosone together with methylglyoxal. For the studied conditions decreasing the initial reaction pH with 1.3 units or increasing the temperature

  在水性模型系统中，研究了Amadori化合物N-（1-脱氧-D-果糖-1-基）-甘氨酸（DFG）的命运与pH和温度的关系。将样品在100和120℃下加热，初始反应pH为5.5和6.8。特别注意游离氨基酸甘氨酸的形成。母糖，葡萄糖和甘露糖；有机酸，甲酸和乙酸以及α-二羰基，1-和3-脱氧松酮以及甲基乙二醛。对于所研究的条件，将初始反应的pH值降低1.3个单位或将温度升高20°C，对DFG降解以及甘氨酸的形成具有相同的影响。pH值的升高似乎有利于1-脱氧肌松的形成。在所有研究的系统中，与3-deoxyosone相比，其含量较低，似乎与1-脱氧肌松的较高反应性有关。DFG降解与所采取的途径（烯醇化或逆醛缩醛化）无关，其降解伴随着氨基酸的释放。乙酸与甘氨酸一起是形成的主要最终产物。分别获得83和55mol％的值。母糖形成的速率随pH的增加而增加，但是形成糖的类型也随pH的变化而变化。优选在pH 5
• Determination of Glyceraldehyde Formed in Glucose Degradation and Glycation
  作者：Teruyuki USUI、Miku YOSHINO、Hirohito WATANABE、Fumitaka HAYASE

  DOI：10.1271/bbb.70078

  日期：2007.9.23

  Glyceraldehyde (GLA) was determined in glucose degradation and glycation. GLA was detected as a decahydroacridine-1,8-dione derivative on reversed phase HPLC using cyclohexane-1,3-dione derivatizing reagent. The glucose-derived GLA level was higher than the glycation-derived GLA level, because GLA was converted to intermediates and advanced glycation end products (AGE) in glycation. GLA was also generated from 3-deoxyglucosone and glucosone as intermediates of glucose degradation and glycation. This study suggests that glyceraldehyde is generated by hyperglycemia in diabetes, and that it is also formed in medicines such as peritoneal dialysis solution.

  甘油醛（GLA）在葡萄糖降解和糖化中被测定。GLA在反相高效液相色谱中作为十氢吡啶-1,8-二酮衍生物被检测，使用了环己烯-1,3-二酮衍生化试剂。葡萄糖衍生的GLA水平高于糖化衍生的GLA水平，因为在糖化过程中，GLA被转化为中间产物和高级糖化终产物（AGE）。GLA还可以从3-脱氧葡萄糖酮和葡萄糖酮作为葡萄糖降解和糖化的中间产物生成。本研究表明，甘油醛是在糖尿病的高血糖状态下生成的，并且在某些药物如腹膜透析液中也会形成。
• Synthesis of Furans from Sugars Via Keto Intermediates
  申请人：BP Corporation North America Inc.

  公开号：US20180057897A1

  公开（公告）日：2018-03-01

  The present invention provides a method of preparing a furan derivative comprising the steps of (a) converting a monosaccharide to provide a keto-intermediate product; and (b) dehydrating the keto-intermediate product to provide a furan derivative; wherein the keto-intermediate product is pre-disposed to forming keto-furanose tautomers in solution. The method may further comprising a step of oxidizing the furan derivative to provide a furandicarboxylic acid or a furandicarboxylic acid derivative.

  本发明提供了一种制备呋喃衍生物的方法，包括以下步骤：(a)将单糖转化为提供酮中间产物；(b)脱水酮中间产物以提供呋喃衍生物；其中酮中间产物预先倾向于在溶液中形成酮-呋喃糖异构体。该方法还可以包括将呋喃衍生物氧化以提供呋喃二羧酸或呋喃二羧酸衍生物的步骤。
• Transformation of Free and Dipeptide-Bound Glycated Amino Acids by Two Strains of<i>Saccharomyces cerevisiae</i>
  作者：Michael Hellwig、Marie Börner、Falco Beer、Karl-Heinz van Pée、Thomas Henle

  DOI：10.1002/cbic.201600486

  日期：2017.2.1

  Nitrogen wanted: Glycated amino acids (Maillard reaction products) are poorly utilized by S. cerevisiae. When the products are bound in dipeptides, they are translocated into the cells and transformed mainly into the corresponding α‐hydroxy acids and “Ehrlich” alcohols, which then exit the cell. Thus, S. cerevisiae is able to use glycated amino acids as a nitrogen source.

  想要的氮：酿酒酵母对糖化氨基酸（美拉德反应产物）的利用很差。当产物结合在二肽中时，它们会转移到细胞中，并主要转化为相应的α-羟酸和“艾氏”醇，然后从细胞中排出。因此，酿酒酵母能够使用糖基化的氨基酸作为氮源。
• Identification and Determination of α-Dicarbonyl Compounds Formed in the Degradation of Sugars
  作者：Teruyuki USUI、Satoshi YANAGISAWA、Mio OHGUCHI、Miku YOSHINO、Risa KAWABATA、Junko KISHIMOTO、Yumi ARAI、Kaoru AIDA、Hirohito WATANABE、Fumitaka HAYASE

  DOI：10.1271/bbb.70229

  日期：2007.10.23

  The α-dicarbonyl compounds formed in the degradation of glucose and fructose were analyzed by HPLC using 2,3-diaminonaphthalene as derivatizing reagent, and identified as glucosone (GLUCO), 3-deoxyglucosone (3DG), 3-deoxyxylosone (3DX), tetrosone (TSO), triosone (TRIO), 3-deoxytetrosone (3DT), glyoxal (GO), and methylglyoxal (MGO). The results suggest that α-dicarbonyl compounds were formed from glucose via non-oxidative 3-deoxyglucosone formation and oxidative glucosone formation in glucose degradation. In addition, TRIO, GO, and MGO were also formed from glyceraldehyde as intermediate. The α-dicarbonyl compounds might be formed from glucose via these pathways in diabetes.

  在葡萄糖和果糖降解过程中形成的α-二羰基化合物通过高效液相色谱（HPLC）使用2,3-二氨基萘作为衍生试剂进行分析，识别为葡萄糖苷（GLUCO）、3-脱氧葡萄糖苷（3DG）、3-脱氧木糖苷（3DX）、四碳糖苷（TSO）、三碳糖苷（TRIO）、3-脱氧四碳糖苷（3DT）、乙二醛（GO）和甲乙二醛（MGO）。结果表明，在葡萄糖降解过程中，α-二羰基化合物是通过非氧化的3-脱氧葡萄糖苷形成和氧化的葡萄糖苷形成而产生的。此外，TRIO、GO和MGO也作为中间体从甘油醛中形成。这些α-二羰基化合物可能通过这些途径在糖尿病中由葡萄糖形成。