nuus

Benewens tegnologie, was die sintese van glikosiede nog altyd van belang vir die wetenskap, aangesien dit 'n baie algemene reaksie in die natuur is. Onlangse artikels deur Schmidt en Toshima en Tatsuta, sowel as baie verwysings wat daarin aangehaal word, het kommentaar gelewer op 'n wye reeks sintetiese potensiaal.
In die sintese van glikosiede word 'n multi-suikerkomponent gekombineer met 'n nukleofiel, soos alkohole, koolhidrate of proteïene. Indien 'n selektiewe reaksie met een van die hidroksielgroepe van 'n koolhidraat vereis word, moet alle ander funksies in die eerste stap beskerm word. In beginsel kan ensiematiese of mikrobiese prosesse, as gevolg van hul selektiwiteit, komplekse chemiese beskermings- en debeskermingsstappe vervang om selektief van glikosiede in streke te verwyder. As gevolg van die lang geskiedenis van alkielglikosiede, is die toepassing van ensieme in die sintese van glikosiede egter nie wyd bestudeer en toegepas nie.
As gevolg van die kapasiteit van geskikte ensiemstelsels en hoë produksiekoste, is die ensiematiese sintese van alkielpoliglikosiede nie gereed om na die industriële vlak opgegradeer te word nie, en chemiese metodes word verkies.
In 1870 het MAcolley die sintese van "asetochloorhidrose" (1, figuur 2) deur die reaksie van dekstrose (glukose) met asetielchloried gerapporteer, wat uiteindelik gelei het tot die geskiedenis van glikosied-sinteseroetes.
Figuur 2. Sintese van arielglukosiede volgens Michael
Tetra-0-asetiel-glukopiranosielhaliede (asetohaloglukoses) is later gevind as nuttige tussenprodukte vir die stereoselektiewe sintese van suiwer alkielglukosiede. In 1879 het Arthur Michael daarin geslaag om definitiewe, kristalliseerbare arielglikosiede uit Colley se tussenprodukte en fenolate voor te berei. (Aro-, Figuur 2).
In 1901, Michael se sintese tot 'n wye reeks koolhidrate en hidroksielaglikone, toe W. Koenigs en E. Knorr hul verbeterde stereoselektiewe glikosidasieproses bekendgestel het (Figuur 3). Die reaksie behels 'n SN2-substitusie by die anomeriese koolstof en verloop stereoselektief met inversie van konfigurasie, wat byvoorbeeld die α-glukosied 4 vanaf die β-anomeer van die aseobromoglukose-tussenproduk 3 produseer. Die Koenigs-Knorr-sintese vind plaas in die teenwoordigheid van silwer- of kwikpromotors.
Figuur 3. Stereoselektiewe sintese van glikosiede volgens Koenigs en Knorr
In 1893 het Emil Fischer 'n fundamenteel ander benadering tot die sintese van alkielglukosiede voorgestel. Hierdie proses is nou bekend as die "Fischer-glikosidasie" en behels 'n suurgekataliseerde reaksie van glikoses met alkohole. Enige historiese weergawe moet nietemin ook A. Gautier se eerste gerapporteerde poging in 1874 insluit om dekstrose met watervrye etanol in die teenwoordigheid van soutsuur om te skakel. As gevolg van 'n misleidende elementanalise het Gautier geglo dat hy 'n "diglukose" verkry het. Fischer het later gedemonstreer dat Gautier se "diglukose" in werklikheid hoofsaaklik etielglukosied was (Figuur 4).
Figuur 4. Sintese van glikosiede volgens Fischer
Fischer het die struktuur van etielglukosied korrek gedefinieer, soos blyk uit die historiese furanosiedformule wat voorgestel is. Trouens, Fischer-glikosidasieprodukte is komplekse, meestal ewewigsmengsels van α/β-anomere en piranosied/furanosied-isomere wat ook willekeurig gekoppelde glikosied-oligomere bevat.
Gevolglik is individuele molekulêre spesies nie maklik om uit Fischer-reaksiemengsels te isoleer nie, wat in die verlede 'n ernstige probleem was. Na 'n mate van verbetering van hierdie sintesemetode, het Fischer vervolgens die Koenigs-Knorr-sintese vir sy ondersoeke aangeneem. Deur hierdie proses te gebruik, was E. Fischer en B. Helferich die eerstes wat die sintese van 'n langketting-alkielglukosied wat oppervlakaktiewe eienskappe vertoon, in 1911 gerapporteer het.
Reeds in 1893 het Fischer die noodsaaklike eienskappe van alkielglikosiede korrek opgemerk, soos hul hoë stabiliteit teenoor oksidasie en hidrolise, veral in sterk alkaliese media. Beide eienskappe is waardevol vir alkielpoliglikosiede in oppervlakaktiewe toepassings.
Navorsing met betrekking tot die glikosidasiereaksie is steeds aan die gang en verskeie interessante roetes na glikosiede is in die onlangse verlede ontwikkel. Sommige van die prosedures vir die sintese van glikosiede word in Figuur 5 opgesom.
In die algemeen kan chemiese glikosidasieprosesse verdeel word in prosesse wat lei tot komplekse oligomeer-ewewigte in suurgekataliseerde glikosieluitruiling.
Figuur 5. Opsomming van metodes vir die sintese van glikosiede
Reaksies op toepaslik geaktiveerde koolhidraatsubstrate (Fischer-glikosidiese reaksies en waterstoffluoried (HF) reaksies met onbeskermde koolhidraatmolekules) en kinetika-beheerde, onomkeerbare en hoofsaaklik stereotaksiese substitusiereaksies. 'n Tweede tipe prosedure kan lei tot die vorming van individuele spesies eerder as in komplekse mengsels van reaksies, veral wanneer dit gekombineer word met bewaringsgroeptegnieke. Koolhidrate kan groepe op die ektopiese koolstof agterlaat, soos halogeenatome, sulfoniele of trichloorasetimidaatgroepe, of deur basisse geaktiveer word voor omskakeling na triflaatesters.
In die spesifieke geval van glikosidasies in waterstoffluoried of in mengsels van waterstoffluoried en piridien (piridiniumpoli[waterstoffluoried]), word glikosielfluoriedes in situ gevorm en glad omgeskakel in glikosiede, byvoorbeeld met alkohole. Waterstoffluoried is getoon as 'n sterk aktiverende, nie-afbrekende reaksiemedium; ewewigsoutokondensasie (oligomerisasie) word waargeneem soortgelyk aan die Fischer-proses, hoewel die reaksiemeganisme waarskynlik anders is.
Chemies suiwer alkielglikosiede is slegs geskik vir baie spesiale toepassings. Alkielglikosiede is byvoorbeeld suksesvol in biochemiese navorsing gebruik vir die kristallisasie van membraanproteïene, soos die driedimensionele kristallisasie van porien en bakteriorhodopsien in die teenwoordigheid van oktiel β-D-glukopiranosied (verdere eksperimente gebaseer op hierdie werk het gelei tot die Nobelprys in chemie vir Deisenhofer, Huber en Michel in 1988).
Gedurende die ontwikkeling van alkielpoliglikosiede is stereoselektiewe metodes op laboratoriumskaal gebruik om 'n verskeidenheid modelstowwe te sintetiseer en hul fisies-chemiese eienskappe te bestudeer. As gevolg van hul kompleksiteit, die onstabiliteit van tussenprodukte en die hoeveelheid en kritieke aard van prosesafval, sou sinteses van die Koenigs-Knorr-tipe en ander beskermende groeptegnieke beduidende tegniese en ekonomiese probleme skep. Fischer-tipe prosesse is vergelykend minder ingewikkeld en makliker om op 'n kommersiële skaal uit te voer en is gevolglik die voorkeurmetode vir die produksie van alkielpoliglikosiede op groot skaal.


Plasingstyd: 12 September 2020