naujienos

Be technologijų, glikozidų sintezė visada domino mokslą, nes tai labai dažna gamtoje vykstanti reakcija. Naujausi Schmidto, Toshimos ir Tatsutos straipsniai, taip pat daugybė juose cituojamų nuorodų, komentuoja platų sintezės potencialo spektrą.
Glikozidų sintezėje daugiacukrūs komponentai sujungiami su nukleofilais, tokiais kaip alkoholiai, angliavandeniai arba baltymai. Jei reikalinga selektyvi reakcija su viena iš angliavandenio hidroksilo grupių, visos kitos funkcijos turi būti apsaugotos pirmame etape. Iš principo, fermentiniai arba mikrobiniai procesai dėl savo selektyvumo gali pakeisti sudėtingus cheminės apsaugos ir apsaugos grupių pašalinimo etapus, kad būtų galima selektyviai pašalinti glikozidų sritis. Tačiau dėl ilgos alkilglikozidų istorijos fermentų taikymas glikozidų sintezėje nebuvo plačiai tirtas ir taikomas.
Dėl tinkamų fermentų sistemų pajėgumų ir didelių gamybos sąnaudų alkilpoliglikozidų fermentinė sintezė nėra pasirengusi atnaujinti iki pramoninio lygio, todėl pirmenybė teikiama cheminiams metodams.
1870 m. MAcolley pranešė apie „acetochlorhidrozės“ (1, 2 pav.) sintezę dekstrozės (gliukozės) reakcijos su acetilchloridu būdu, kuri galiausiai lėmė glikozidų sintezės būdų istoriją.
2 pav. Arilgliukozidų sintezė pagal Michaelio metodą
Vėliau buvo nustatyta, kad tetra-0-acetil-gliukopiranozilo halogenidai (acetohalogenido gliukozidai) yra naudingi tarpiniai produktai grynų alkilgliukozidų stereoselektyviai sintezei. 1879 m. Arthurui Michaelui pavyko paruošti konkrečius, kristalizuojamus arilgliukozidus iš Colley tarpinių produktų ir fenolatų (Aro-, 2 pav.).
1901 m. Michaelo sintezė į platų angliavandenių ir hidroksilinių aglikonų spektrą, kai W. Koenigsas ir E. Knorras pristatė patobulintą stereoselektyvų glikozidavimo procesą (3 pav.). Reakcija apima SN2 pakeitimą anomerinėje anglies atome ir vyksta stereoselektyviai, keičiant konfigūraciją, pavyzdžiui, iš aceobromgliukozės tarpinio junginio 3 β-anomero susidaro α-gliukozidas 4. Koenigso-Knorro sintezė vyksta esant sidabro arba gyvsidabrio promotoriams.
3 pav. Glikozidų stereoselektyvi sintezė pagal Koenigsą ir Knorrą
1893 m. Emilis Fischeris pasiūlė iš esmės kitokį alkilgliukozidų sintezės būdą. Šis procesas dabar gerai žinomas kaip „Fišerio glikozidavimas“ ir apima rūgšties katalizuojamą glikozių reakciją su alkoholiais. Nepaisant to, bet kuriame istoriniame aprašyme turėtų būti įtrauktas ir pirmasis aprašytas A. Gautier bandymas 1874 m. konvertuoti dekstrozę bevandeniu etanoliu, esant druskos rūgščiai. Dėl klaidinančios elementinės analizės Gautier manė gavęs „digliukozę“. Vėliau Fischeris įrodė, kad Gautier „digliukozė“ iš tikrųjų daugiausia buvo etilo gliukozidas (4 pav.).
4 pav. Glikozidų sintezė pagal Fišerį
Fischeris teisingai apibrėžė etilgliukozido struktūrą, kaip matyti iš pasiūlytos istorinės furanozido formulės. Iš tiesų, Fischerio glikozidavimo produktai yra sudėtingi, dažniausiai pusiausvyriniai α/β-anomerų ir piranozido/furanozido izomerų mišiniai, kurie taip pat apima atsitiktinai sujungtus glikozidų oligomerus.
Todėl atskiras molekulines rūšis nėra lengva išskirti iš Fischerio reakcijos mišinių, o tai anksčiau buvo rimta problema. Patobulinęs šį sintezės metodą, Fischeris vėliau savo tyrimams pritaikė Koenigso-Knorro sintezę. Naudodami šį procesą, E. Fišeris ir B. Helferichas pirmieji 1911 m. aprašė ilgos grandinės alkilgliukozido, pasižyminčio paviršinio aktyvumo savybėmis, sintezę.
Jau 1893 m. Fišeris teisingai pastebėjo esmines alkilglikozidų savybes, tokias kaip didelis jų atsparumas oksidacijai ir hidrolizei, ypač stipriai šarminėje terpėje. Abi savybės yra vertingos alkilpoliglikozidams, naudojamiems paviršinio aktyvumo medžiagose.
Su glikozidavimo reakcija susiję tyrimai vis dar tęsiasi, ir pastaruoju metu buvo sukurti keli įdomūs glikozidų gamybos būdai. Kai kurios glikozidų sintezės procedūros apibendrintos 5 paveiksle.
Apskritai cheminio glikozidavimo procesus galima suskirstyti į procesus, kurie rūgšties katalizuojamuose glikozilo mainuose lemia sudėtingą oligomerų pusiausvyrą.
5 pav. Glikozidų sintezės metodų santrauka
Reakcijos su tinkamai aktyvuotais angliavandenių substratais (Fišerio glikozidinės reakcijos ir vandenilio fluorido (HF) reakcijos su neapsaugotomis angliavandenių molekulėmis) ir kinetika kontroliuojamos, negrįžtamos ir daugiausia stereotaksinės pakeitimo reakcijos. Antrojo tipo procedūra gali lemti atskirų rūšių, o ne sudėtingų reakcijų mišinių susidarymą, ypač kai ji derinama su išsaugojimo grupių metodais. Angliavandeniai gali palikti grupes prie ektopinio anglies atomo, pvz., halogeno atomus, sulfonilų arba trichloracetimidato grupes, arba būti aktyvuoti bazėmis prieš virsdami triflato esteriais.
Konkrečiu glikozidavimo vandenilio fluoride arba vandenilio fluorido ir piridino mišiniuose (piridinio poli[vandenilio fluoridas]) atveju glikozilfluoridai susidaro in situ ir sklandžiai paverčiami glikozidais, pavyzdžiui, su alkoholiais. Vandenilio fluoridas pasirodė esąs stipriai aktyvuojanti, neskaidanti reakcijos terpė; stebima pusiausvyrinė autokondensacija (oligomerizacija), panaši į Fišerio procesą, nors reakcijos mechanizmas tikriausiai skiriasi.
Chemiškai gryni alkilglikozidai tinka tik labai specialiems tikslams. Pavyzdžiui, alkilglikozidai buvo sėkmingai naudojami biocheminiuose tyrimuose membraninių baltymų kristalizacijai, pavyzdžiui, trimatėje porino ir bakteriorodopsino kristalizacijoje, esant oktilo β-D-gliukopiranozidui (tolesni eksperimentai, paremti šiuo darbu, lėmė Nobelio chemijos premijos įteikimą Deisenhoferiui, Huberiui ir Micheliui 1988 m.).
Kuriant alkilpoliglikozidus, laboratoriniu mastu buvo taikomi stereoselektyvūs metodai įvairioms modelinėms medžiagoms sintetinti ir jų fizikocheminėms savybėms tirti. Dėl jų sudėtingumo, tarpinių produktų nestabilumo ir proceso atliekų kiekio bei kritinio pobūdžio Koenigso-Knorro tipo sintezės ir kiti apsauginių grupių metodai sukeltų didelių techninių ir ekonominių problemų. Fišerio tipo procesai yra palyginti mažiau sudėtingi ir lengviau atliekami komerciniu mastu, todėl yra pageidaujamas alkilpoliglikozidų gamybos dideliu mastu metodas.


Įrašo laikas: 2020 m. rugsėjo 12 d.