nyheter

I tillegg til teknologi har syntesen av glykosider alltid vært av interesse for vitenskapen, da det er en veldig vanlig reaksjon i naturen. Nyere artikler av Schmidt og Toshima og Tatsuta, så vel som mange referanser sitert der, har kommentert et bredt spekter av syntetiske potensialer.
Ved syntese av glykosider kombineres en multi-sukkerkomponent med en nukleofil, som alkoholer, karbohydrater eller proteiner, hvis en selektiv reaksjon med en av hydroksylgruppene i et karbohydrat er nødvendig, må alle andre funksjoner beskyttes i første trinn. I prinsippet kan enzymatiske eller mikrobielle prosesser, på grunn av deres selektivitet, erstatte komplekse kjemiske beskyttelses- og avbeskyttelsestrinn til selektivt fra glykosider i regioner. På grunn av den lange historien til alkylglykosider har imidlertid ikke anvendelsen av enzymer i syntesen av glykosider blitt mye studert og anvendt.
På grunn av kapasiteten til egnede enzymsystemer og høye produksjonskostnader er enzymatisk syntese av alkylpolyglykosider ikke klar til å bli oppgradert til industrielt nivå, og kjemiske metoder foretrekkes.
I 1870 rapporterte MAcolley syntesen av "acetoklorhydrose" (1, figur 2) ved reaksjon av dekstrose (glukose) med acetylklorid, noe som til slutt førte til historien om glykosidsynteseveier.
Figur 2. Syntese av arylglukosider ifølge Michael
Tetra-0-acetyl-glukopyranosylhalogenider (acetohaloglukoser) ble senere funnet å være nyttige mellomprodukter for stereoselektiv syntese av rene alkylglukosider. I 1879 lyktes Arthur Michael med å fremstille bestemte, krystalliserbare arylglykosider fra Colleys mellomprodukter og fenolater. (Aro-, figur 2).
I 1901, Michaels syntese til et bredt spekter av karbohydrater og hydroksyliske aglykoner, da W.Koenigs og E.Knorr introduserte sin forbedrede stereoselektive glykosideringsprosess (Figur 3). Reaksjonen involverer en SN2-substitusjon ved det anomere karbonet og fortsetter stereoselektivt med inversjon av konfigurasjonen, og produserer for eksempel α-glukosid 4 fra β-anomeren til aceobromoglucose-mellomproduktet 3. Koenigs-Knorr-syntesen finner sted i nærvær av sølv eller kvikksølvpromotere.
Figur 3. Stereoselektiv syntese av glykosider i henhold til Koenigs og Knorr
I 1893 foreslo Emil Fischer en fundamentalt annerledes tilnærming til syntesen av alkylglukosider. Denne prosessen er nå velkjent som "Fischer-glykosidering" og omfatter en syrekatalysert reaksjon av glykoser med alkoholer. Enhver historisk beretning bør likevel også inkludere A. Gautiers første rapporterte forsøk i 1874, på å omdanne dekstrose med vannfri etanol i nærvær av saltsyre. På grunn av en misvisende elementær analyse, mente Gautier at han hadde fått en "diglucose". Fischer demonstrerte senere at Gautiers "diglucose" faktisk hovedsakelig var etylglukosid (figur 4).
Figur 4. Syntese av glykosider ifølge Fischer
Fischer definerte strukturen til etylglukosid korrekt, som kan sees fra den historiske furanosidformelen som er foreslått. Faktisk er Fischer-glykosideringsprodukter komplekse, for det meste likevektsblandinger av α/β-anomerer og pyranosid/furanosideisomerer som også omfatter tilfeldig koblede glykosideoligomerer.
Følgelig er individuelle molekylarter ikke enkle å isolere fra Fischer-reaksjonsblandinger, noe som har vært et alvorlig problem tidligere. Etter en viss forbedring av denne syntesemetoden, adopterte Fischer deretter Koenigs-Knorr-syntesen for sine undersøkelser. Ved å bruke denne prosessen var E.Fischer og B.Helferich de første som rapporterte syntesen av et langkjedet alkylglukosid som viste overflateaktive egenskaper i 1911.
Så tidlig som i 1893 hadde Fischer riktig lagt merke til essensielle egenskaper til alkylglykosider, slik som deres høye stabilitet mot oksidasjon og hydrolyse, spesielt i sterkt alkaliske medier. Begge egenskapene er verdifulle for alkylpolyglykosider i overflateaktive applikasjoner.
Forskning knyttet til glykosideringsreaksjonen pågår fortsatt og flere interessante veier til glykosider har blitt utviklet i den siste tiden. Noen av prosedyrene for syntese av glykosider er oppsummert i figur 5.
Generelt kan kjemiske glykosideringsprosesser deles inn i prosesser som fører til komplekse oligomerlikevekter i syrekatalysert glykosylutveksling.
Figur 5. Sammendrag av metoder for syntese av glykosider
Reaksjoner på passende aktiverte karbohydratsubstrater (Fischer glykosidreaksjoner og hydrogenfluorid(HF)-reaksjoner med ubeskyttede karbohydratmolekyler) og kinetikk kontrollerte, irreversible og hovedsakelig stereotaksiske substitusjonsreaksjoner. En annen type prosedyre kan føre til dannelse av individuelle arter i stedet for i komplekse blandinger av reaksjoner, spesielt når de kombineres med konserveringsgruppeteknikker. Karbohydrater kan etterlate grupper på det ektopiske karbonet, slik som halogenatomer, sulfonyler eller trikloracetimidatgrupper, eller aktiveres av baser før omdannelse til triflatestere.
I det spesielle tilfellet med glykosideringer i hydrogenfluorid eller i blandinger av hydrogenfluorid og pyridin (pyridiniumpoly[hydrogenfluorid]), dannes glykosylfluorider in situ og omdannes jevnt til glykosider, for eksempel med alkoholer. Hydrogenfluorid ble vist å være et sterkt aktiverende, ikke-nedbrytende reaksjonsmedium; autolikevektskondensasjon (oligomerisering) observeres lik Fischer-prosessen, selv om reaksjonsmekanismen sannsynligvis er annerledes.
Kjemisk rene alkylglykosider er kun egnet for helt spesielle bruksområder. For eksempel har alkylglykosider blitt brukt med suksess i biokjemisk forskning for krystallisering av membranproteiner, slik som tredimensjonal krystallisering av porin og bakteriodopsin i nærvær av oktyl β-D-glukopyranosid (ytterligere eksperimenter basert på dette arbeidet fører til Nobelprisen pris i kjemi for Deisenhofer, Huber og Michel i 1988).
I løpet av utviklingen av alkylpolyglykosider har stereoselektive metoder blitt brukt i laboratorieskala for å syntetisere en rekke modellstoffer og for å studere deres fysisk-kjemiske egenskaper, på grunn av deres kompleksitet, ustabiliteten til mellomprodukter og mengden og den kritiske karakteren av prosessen. wasters, synteser av typen Koenigs-Knorr og andre beskyttelsesgruppeteknikker ville skape betydelige tekniske og økonomiske problemer. Fischer-type prosesser er relativt mindre kompliserte og lettere å utføre i kommersiell skala og er følgelig den foretrukne metode for fremstilling av alkylpolyglykosider i stor skala.


Innleggstid: 12. september 2020