nyheter

Förutom teknik har syntesen av glykosider alltid varit av intresse för vetenskapen, eftersom det är en mycket vanlig reaktion i naturen. Nya artiklar av Schmidt och Toshima och Tatsuta, såväl som många referenser som citeras däri, har kommenterat ett brett spektrum av syntetiska potentialer.
Vid syntesen av glykosider kombineras en multi-sockerkomponent med en nukleofiler, såsom alkoholer, kolhydrater eller proteiner, om en selektiv reaktion med en av hydroxylgrupperna i ett kolhydrat krävs, måste alla andra funktioner skyddas i första steget. I princip kan enzymatiska eller mikrobiella processer, på grund av sin selektivitet, ersätta komplexa kemiska skydds- och avskyddningssteg till selektivt från glykosider i regioner. På grund av alkylglykosiders långa historia har tillämpningen av enzymer vid syntesen av glykosider inte studerats och tillämpats i stor omfattning.
På grund av kapaciteten hos lämpliga enzymsystem och höga produktionskostnader är enzymatisk syntes av alkylpolyglykosider inte redo att uppgraderas till industriell nivå, och kemiska metoder är att föredra.
År 1870 rapporterade MAcolley syntesen av "acetoklorhydros"(1,figur2) genom reaktion av dextros(glukos) med acetylklorid, vilket så småningom ledde till historien om glykosidsyntesvägar.
Figur 2. Syntes av arylglukosider enligt Michael
Tetra-0-acetyl-glukopyranosylhalider (acetohaloglukoser) visade sig senare vara användbara mellanprodukter för stereoselektiv syntes av rena alkylglukosider. År 1879 lyckades Arthur Michael framställa definitiva, kristalliserbara arylglykosider från Colleys intermediärer och fenolater. (Aro-, figur 2).
1901, Michaels syntes till ett brett spektrum av kolhydrater och hydroxylaglykoner, när W.Koenigs och E.Knorr introducerade sin förbättrade stereoselektiva glykosideringsprocess (Figur 3). Reaktionen involverar en SN2-substitution vid det anomera kolet och fortskrider stereoselektivt med inversion av konfigurationen, vilket till exempel producerar α-glukosiden 4 från β-anomeren av aceobromglukosintermediären 3. Koenigs-Knorr-syntesen äger rum i närvaro av silver eller kvicksilverpromotorer.
Figur 3. Stereoselektiv syntes av glykosider enligt Koenigs och Knorr
1893 föreslog Emil Fischer ett fundamentalt annorlunda tillvägagångssätt för syntesen av alkylglukosider. Denna process är nu välkänd som "Fischer-glykosidering" och omfattar en syrakatalyserad reaktion av glykoser med alkoholer. Varje historisk redogörelse bör dock även innefatta A. Gautiers första rapporterade försök 1874, att omvandla dextros med vattenfri etanol i närvaro av saltsyra. På grund av en missvisande elementaranalys trodde Gautier att han hade fått en "diglucose". Fischer visade senare att Gautiers "digglukos" i själva verket huvudsakligen var etylglukosid (Figur 4).
Figur 4. Syntes av glykosider enligt Fischer
Fischer definierade strukturen av etylglukosid korrekt, vilket framgår av den föreslagna historiska furanosidformeln. Faktum är att Fischer-glykosideringsprodukter är komplexa, mestadels jämviktsblandningar av a/p-anomerer och pyranosid/furanosid-isomerer som också innefattar slumpmässigt kopplade glykosideoligomerer.
Följaktligen är individuella molekylarter inte lätta att isolera från Fischer-reaktionsblandningar, vilket har varit ett allvarligt problem tidigare. Efter en viss förbättring av denna syntesmetod, antog Fischer därefter Koenigs-Knorr-syntesen för sina undersökningar. Genom att använda denna process var E. Fischer och B. Helferich de första som rapporterade syntesen av en långkedjig alkylglukosid som uppvisade ytaktiva egenskaper 1911.
Redan 1893 hade Fischer korrekt noterat väsentliga egenskaper hos alkylglykosider, såsom deras höga stabilitet mot oxidation och hydrolys, särskilt i starkt alkaliska medier. Båda egenskaperna är värdefulla för alkylpolyglykosider i ytaktiva applikationer.
Forskning relaterad till glykosideringsreaktionen pågår fortfarande och flera intressanta vägar till glykosider har utvecklats på senare tid. Några av procedurerna för syntesen av glykosider sammanfattas i figur 5.
I allmänhet kan kemiska glykosideringsprocesser delas in i processer som leder till komplexa oligomerjämvikter i syrakatalyserat glykosylutbyte.
Figur 5. Sammanfattning av metoder för syntes av glykosider
Reaktioner på lämpligt aktiverade kolhydratsubstrat (Fischer-glykosidreaktioner och vätefluorid(HF)-reaktioner med oskyddade kolhydratmolekyler) och kinetik kontrollerade, irreversibla och huvudsakligen stereotaxiska substitutionsreaktioner. En andra typ av procedur kan leda till bildandet av enskilda arter snarare än i komplexa blandningar av reaktioner, särskilt när de kombineras med bevarandegruppstekniker. Kolhydrater kan lämna grupper på det ektopiska kolet, såsom halogenatomer, sulfonyler eller trikloracetimidatgrupper, eller aktiveras av baser före omvandling till triflatestrar.
I det speciella fallet med glykosideringar i vätefluorid eller i blandningar av vätefluorid och pyridin (pyridiniumpoly [vätefluorid]) bildas glykosylfluorider in situ och omvandlas smidigt till glykosider, till exempel med alkoholer. Vätefluorid visade sig vara ett starkt aktiverande, icke-nedbrytande reaktionsmedium; jämviktsautokondensation (oligomerisering) observeras liknande Fischer-processen, även om reaktionsmekanismen förmodligen är annorlunda.
Kemiskt rena alkylglykosider är endast lämpliga för mycket speciella tillämpningar. Till exempel har alkylglykosider använts framgångsrikt i biokemisk forskning för kristallisering av membranproteiner, såsom tredimensionell kristallisering av porin och bakteriorodopsin i närvaro av oktyl-β-D-glukopyranosid (ytterligare experiment baserade på detta arbete leder till Nobelpriset pris i kemi för Deisenhofer, Huber och Michel 1988).
Under utvecklingen av alkylpolyglykosider har stereoselektiva metoder använts i laboratorieskala för att syntetisera en mängd olika modellsubstanser och för att studera deras fysikalisk-kemiska egenskaper, på grund av deras komplexitet, intermediärernas instabilitet och mängden och den kritiska karaktären av processen. wasters, synteser av Koenigs-Knorr-typ och andra skyddsgruppstekniker skulle skapa betydande tekniska och ekonomiska problem. Processer av Fischer-typ är jämförelsevis mindre komplicerade och lättare att utföra i kommersiell skala och är följaktligen den föredragna metoden för framställning av alkylpolyglykosider i stor skala.


Posttid: 12 september 2020