糖基化化學是糖科學的基石，因其廣泛應用于生物醫藥、材料科學和化學合成等領域。與傳統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更高的化學選擇性和糖苷鍵的精準控制。然而，現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，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期刊上發表了題為“Nitrene-mediated glycosylation with thioglycoside donors under metal catalysis”的最新論文。該團隊開發了一種亞硝基（nitrene）介導的糖基化策略，利用常規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了高效糖基化反應。該策略在鐵催化體系中表現出優異的催化活性，僅需0.1 mol% 催化劑即可在室溫下實現糖基化，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出優異適配性。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-酰基亞磺亞胺的S-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-酰基硫亞胺的硫-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。

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。

本研究成功實現了常規芳基硫醚糖基供體的高效活化，避免了傳統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勢，鐵催化體系表現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。該研究有望推動綠色、高效糖基化方法的發展，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