նորություններ

Տեխնոլոգիայից բացի, գլիկոզիդների սինթեզը միշտ հետաքրքրություն է առաջացրել գիտության համար, քանի որ այն բնության մեջ շատ տարածված ռեակցիա է: Շմիդտի, Տոշիմայի և Տացուտայի վերջին հոդվածներում, ինչպես նաև դրանցում մեջբերված բազմաթիվ հղումներում, մեկնաբանվել են սինթետիկ ներուժի լայն շրջանակ:
Գլիկոզիդների սինթեզում բազմաշաքարային բաղադրիչները միացվում են նուկլեոֆիլների հետ, ինչպիսիք են սպիրտները, ածխաջրերը կամ սպիտակուցները, եթե անհրաժեշտ է ընտրողական ռեակցիա ածխաջրի հիդրօքսիլային խմբերից մեկի հետ, ապա մնացած բոլոր գործառույթները պետք է պաշտպանվեն առաջին քայլում: Սկզբունքորեն, ֆերմենտատիվ կամ մանրէային գործընթացները, իրենց ընտրողականության շնորհիվ, կարող են փոխարինել բարդ քիմիական պաշտպանության և պաշտպանիչ փուլերին՝ գլիկոզիդներից ընտրողականորեն հեռացնելու համար որոշակի շրջաններում: Այնուամենայնիվ, ալկիլ գլիկոզիդների երկար պատմության պատճառով, գլիկոզիդների սինթեզում ֆերմենտների կիրառումը լայնորեն ուսումնասիրված և կիրառված չէ:
Հարմար ֆերմենտային համակարգերի հզորության և բարձր արտադրական ծախսերի պատճառով, ալկիլ պոլիգլիկոզիդների ֆերմենտատիվ սինթեզը դեռևս պատրաստ չէ արդյունաբերական մակարդակի բարձրացնելու համար, և նախընտրելի են քիմիական մեթոդները։
1870 թվականին Մակոլլին հայտնեց «ացետոքլորհիդրոզի» (1, նկար 2) սինթեզի մասին՝ դեքստրոզի (գլյուկոզի) և ացետիլ քլորիդի փոխազդեցության միջոցով, որը, ի վերջո, հանգեցրեց գլիկոզիդների սինթեզի ուղիների պատմությանը։
Նկար 2. Արիլ գլյուկոզիդների սինթեզը ըստ Մայքլի
Տետրա-0-ացետիլ-գլյուկոպիրանոզիլ հալոգենիդները (ացետոհալոգլյուկոզներ) հետագայում պարզվեցին որպես օգտակար միջանկյալ նյութեր մաքուր ալկիլ գլյուկոզիդների ստերեոսելեկտիվ սինթեզի համար: 1879 թվականին Արթուր Մայքլը հաջողությամբ ստացավ որոշակի, բյուրեղացվող արիլ գլիկոզիդներ Քոլիի միջանկյալ նյութերից և ֆենոլատներից (Aro-, նկար 2):
1901 թվականին Մայքլի կողմից սինթեզվեց ածխաջրերի և հիդրօքսիլային ագլիկոնների լայն շրջանակ, երբ Վ. Քյոնիգսը և Է. Նորը ներկայացրեցին իրենց բարելավված ստերեոսելեկտիվ գլիկոզիդացման գործընթացը (Նկար 3): Ռեակցիան ներառում է SN2 փոխարինում անոմերային ածխածնի մոտ և ընթանում է ստերեոսելեկտիվորեն՝ կոնֆիգուրացիայի ինվերսիայով, օրինակ՝ առաջացնելով α-գլյուկոզիդ 4-ը ացեոբրոմոգլյուկոզ միջանկյալ 3-ի β-անոմերից: Քյոնիգս-Նորի սինթեզը տեղի է ունենում արծաթի կամ սնդիկի պրոմոտորների առկայությամբ:
Նկար 3. Գլիկոզիդների ստերեոսելեկտիվ սինթեզ ըստ Քյոնիգի և Նորի
1893 թվականին Էմիլ Ֆիշերը առաջարկեց ալկիլ գլյուկոզիդների սինթեզի հիմնարարորեն տարբեր մոտեցում: Այս գործընթացն այժմ հայտնի է որպես «Ֆիշերի գլիկոզիդացում» և ներառում է գլիկոզների և սպիրտների թթվային կատալիզացված ռեակցիա: Այնուամենայնիվ, ցանկացած պատմական հաշվետվություն պետք է ներառի նաև Ա. Գոտիեի 1874 թվականի առաջին հաղորդված փորձը՝ դեքստրոզը անջուր էթանոլով փոխակերպելու աղաթթվի առկայությամբ: Շփոթեցնող տարրական վերլուծության պատճառով Գոտիեն կարծում էր, որ ստացել է «դիգլյուկոզ»: Ֆիշերը հետագայում ցույց տվեց, որ Գոտիեի «դիգլյուկոզը» իրականում հիմնականում էթիլ գլյուկոզիդ էր (Նկար 4):
Նկար 4. Գլիկոզիդների սինթեզ ըստ Ֆիշերի
Ֆիշերը ճիշտ է սահմանել էթիլ գլյուկոզիդի կառուցվածքը, ինչպես կարելի է տեսնել առաջարկված պատմական ֆուրանոզիդային բանաձևից: Փաստորեն, Ֆիշերի գլիկոզիդացման արգասիքները α/β-անոմերների և պիրանոզիդ/ֆուրանոզիդ իզոմերների բարդ, հիմնականում հավասարակշռված խառնուրդներ են, որոնք նաև պարունակում են պատահականորեն կապված գլիկոզիդային օլիգոմերներ:
Հետևաբար, առանձին մոլեկուլային տեսակները հեշտ չէ մեկուսացնել Ֆիշերի ռեակցիայի խառնուրդներից, ինչը անցյալում լուրջ խնդիր է եղել: Այս սինթեզի մեթոդի որոշակի կատարելագործումից հետո Ֆիշերը հետագայում իր հետազոտությունների համար ընդունեց Քյոնիգս-Կնորի սինթեզը: Այս գործընթացն օգտագործելով՝ Է. Ֆիշերը և Բ. Հելֆերիխը առաջինն էին, որ 1911 թվականին հաղորդեցին երկար շղթայով ալկիլ գլյուկոզիդի սինթեզի մասին, որը ցուցաբերում էր մակերևութային ակտիվ նյութի հատկություններ:
Դեռևս 1893 թվականին Ֆիշերը ճիշտ էր նկատել ալկիլ գլիկոզիդների էական հատկությունները, ինչպիսիք են դրանց բարձր կայունությունը օքսիդացման և հիդրոլիզի նկատմամբ, հատկապես ուժեղ ալկալային միջավայրերում: Երկու բնութագրերն էլ արժեքավոր են ալկիլ պոլիգլիկոզիդների համար մակերևութային ակտիվ նյութերի կիրառման մեջ:
Գլիկոզիդացման ռեակցիայի վերաբերյալ հետազոտությունները դեռևս շարունակվում են, և վերջերս մշակվել են գլիկոզիդներ ստանալու մի քանի հետաքրքիր ուղիներ: Գլիկոզիդների սինթեզի որոշ ընթացակարգեր ամփոփված են նկար 5-ում:
Ընդհանուր առմամբ, քիմիական գլիկոզիդացման գործընթացները կարելի է բաժանել թթվային կատալիզացված գլիկոզիլային փոխանակման բարդ օլիգոմերային հավասարակշռության առաջացմանը տանող գործընթացների։
Նկար 5. Գլիկոզիդների սինթեզի մեթոդների ամփոփում
Ռեակցիաներ համապատասխանաբար ակտիվացված ածխաջրածնային սուբստրատների վրա (Ֆիշերի գլիկոզիդային ռեակցիաներ և ջրածնի ֆտորիդի (HF) ռեակցիաներ չպաշտպանված ածխաջրածնային մոլեկուլներով) և կինետիկորեն վերահսկվող, անդառնալի և հիմնականում ստերեոտաքսիկ փոխարինման ռեակցիաներ: Երկրորդ տեսակի ընթացակարգը կարող է հանգեցնել առանձին տեսակների առաջացմանը՝ ռեակցիաների բարդ խառնուրդների փոխարեն, հատկապես, երբ այն համակցվում է պահպանման խմբերի տեխնիկայի հետ: Ածխաջրերը կարող են խմբեր թողնել էկտոպիկ ածխածնի վրա, ինչպիսիք են հալոգենային ատոմները, սուլֆոնիլները կամ տրիքլորացետիմիդատային խմբերը, կամ ակտիվանալ հիմքերի կողմից՝ տրիֆլատային էսթերների փոխակերպումից առաջ:
Ֆտորաջրածնի կամ ֆտորաջրածնի և պիրիդինի (պիրիդինիումի պոլի [ֆտորաջրածին]) խառնուրդներում գլիկոզիդացման կոնկրետ դեպքում գլիկոզիլֆտորիդները առաջանում են տեղում և սահուն կերպով վերածվում են գլիկոզիդների, օրինակ՝ սպիրտների հետ։ Ապացուցվել է, որ ֆտորաջրածինը ուժեղ ակտիվացնող, չքայքայվող ռեակցիայի միջավայր է. դիտվում է հավասարակշռված ինքնախտացում (օլիգոմերացում)՝ նման Ֆիշերի պրոցեսին, չնայած ռեակցիայի մեխանիզմը, հավանաբար, տարբեր է։
Քիմիապես մաքուր ալկիլ գլիկոզիդները հարմար են միայն շատ հատուկ կիրառությունների համար: Օրինակ, ալկիլ գլիկոզիդները հաջողությամբ օգտագործվել են կենսաքիմիական հետազոտություններում՝ թաղանթային սպիտակուցների բյուրեղացման համար, ինչպիսին է պորինի և բակտերիերոդոպսինի եռաչափ բյուրեղացումը օկտիլ β-D-գլյուկոպիրանոզիդի առկայությամբ (այս աշխատանքի վրա հիմնված հետագա փորձերը հանգեցրին Դեյզենհոֆերի, Հուբերի և Միշելի քիմիայի Նոբելյան մրցանակի 1988 թվականին):
Ալկիլ պոլիգլիկոզիդների մշակման ընթացքում լաբորատոր մակարդակով օգտագործվել են ստերեոսելեկտիվ մեթոդներ՝ մոդելային նյութերի բազմազանություն սինթեզելու և դրանց ֆիզիկաքիմիական հատկություններն ուսումնասիրելու համար։ Իրենց բարդության, միջանկյալ նյութերի անկայունության և գործընթացային թափոնների քանակի ու կրիտիկական բնույթի պատճառով, Քյոնիգս-Նորի տիպի սինթեզները և այլ պաշտպանիչ խմբերի տեխնիկաները կարող են ստեղծել զգալի տեխնիկական և տնտեսական խնդիրներ։ Ֆիշերի տիպի գործընթացները համեմատաբար ավելի քիչ բարդ են և ավելի հեշտ են իրականացնել առևտրային մասշտաբով և, համապատասխանաբար, նախընտրելի մեթոդ են ալկիլ պոլիգլիկոզիդների մեծ մասշտաբով արտադրության համար։


Հրապարակման ժամանակը. Սեպտեմբերի 12-2020