Yn ogystal â thechnoleg, mae synthesis glycosidau bob amser wedi bod o ddiddordeb i wyddoniaeth, gan ei fod yn adwaith cyffredin iawn ym myd natur. Mae papurau diweddar gan Schmidt a Toshima a Tatsuta, yn ogystal â llawer o gyfeiriadau a ddyfynnir ynddynt, wedi gwneud sylwadau ar ystod eang o botensial synthetig.
Yn y synthesis o glycosidau, cyfunir cydran aml-siwgr â niwcleoffilau, megis alcoholau, carbohydradau, neu broteinau, os oes angen adwaith dethol ag un o'r grwpiau hydrocsyl o garbohydradau, rhaid amddiffyn pob swyddogaeth arall yn y cam cyntaf. Mewn egwyddor, gall prosesau ensymatig neu ficrobaidd, oherwydd eu detholusrwydd, ddisodli camau amddiffyn cemegol a dad-ddiogelu cymhleth i ddetholus o glycosidau mewn rhanbarthau. Fodd bynnag, oherwydd hanes hir glycosidau alcyl, nid yw cymhwyso ensymau yn y synthesis o glycosidau wedi'i astudio a'i gymhwyso'n eang.
Oherwydd gallu systemau ensymau addas a chostau cynhyrchu uchel, nid yw synthesis enzymatig o polyglycosidau alcyl yn barod i'w huwchraddio i'r lefel ddiwydiannol, a ffafrir dulliau cemegol.
Ym 1870, adroddodd MAcoley synthesis “acetochlorhydrose” (1, ffigur 2) trwy adwaith dextrose (glwcos) ag asetyl clorid, a arweiniodd yn y pen draw at hanes llwybrau synthesis glycosid.
Yn ddiweddarach canfuwyd bod halidau tetra-0-acetyl-glucopyranosyl (acetohaloglucoses) yn ganolraddau defnyddiol ar gyfer synthesis stereoselective o glwcosidau alcyl pur. Ym 1879, llwyddodd Arthur Michael i baratoi aryl glycosidau pendant, crisialadwy o ganolraddau a ffenoladau Colley. (Aro-, Ffigur 2).
Ym 1901, synthesis Michael i ystod eang o garbohydradau ac aglycons hydroxylic, pan gyflwynodd W.Koenigs ac E.Knorr eu gwell proses glycosidation stereoselective (Ffigur 3). Mae'r adwaith yn cynnwys amnewid SN2 ar y carbon anomerig ac yn symud ymlaen yn stereoselective gyda gwrthdroad cyfluniad, gan gynhyrchu er enghraifft yr α-glucoside 4 o β-anomer y canolradd aceobromoglucose 3. Mae synthesis Koenigs-Knorr yn digwydd ym mhresenoldeb arian neu hyrwyddwyr mercwri.
Ym 1893, cynigiodd Emil Fischer ddull sylfaenol wahanol o syntheseiddio glwcosidau alcyl. Mae'r broses hon bellach yn adnabyddus fel y "glycosidation Fischer" ac mae'n cynnwys adwaith asid-catalyzed o glycoses ag alcoholau. Serch hynny, dylai unrhyw gyfrif hanesyddol hefyd gynnwys ymgais gyntaf A.Gautier yr adroddwyd amdani ym 1874, i drosi decstros ag ethanol anhydrus ym mhresenoldeb asid hydroclorig. Oherwydd dadansoddiad elfennol camarweiniol, credai Gautier ei fod wedi cael “diglucose”. Yn ddiweddarach dangosodd Fischer mai “diglucose” Gautier oedd glwcosid ethyl yn bennaf (Ffigur 4).
Diffiniodd Fischer strwythur ethyl glucoside yn gywir, fel y gwelir o'r fformiwla ffwranosidig hanesyddol a gynigiwyd. Mewn gwirionedd, mae cynhyrchion glycosidation Fischer yn gymhleth, yn bennaf yn gymysgeddau ecwilibriwm o α/β-anomers ac isomerau pyranoside/furanoside sydd hefyd yn cynnwys oligomers glycoside sydd wedi'u cysylltu ar hap.
Yn unol â hynny, nid yw'n hawdd ynysu rhywogaethau moleciwlaidd unigol o gymysgeddau adwaith Fischer, sydd wedi bod yn broblem ddifrifol yn y gorffennol. Ar ôl rhywfaint o welliant yn y dull synthesis hwn, mabwysiadodd Fischer synthesis Koenigs-Knorr ar gyfer ei ymchwiliadau. Gan ddefnyddio'r broses hon, E.Fischer a B.Helferich oedd yr adroddiad t cyntaf ar synthesis glwcosid alcyl cadwyn hir yn arddangos priodweddau syrffactydd ym 1911.
Mor gynnar â 1893, roedd Fischer wedi sylwi'n gywir ar briodweddau hanfodol glycosidau alcyl, megis eu sefydlogrwydd uchel tuag at ocsidiad a hydrolysis, yn enwedig mewn cyfryngau alcalïaidd cryf. Mae'r ddwy nodwedd yn werthfawr ar gyfer polyglycosidau alcyl mewn cymwysiadau syrffactydd.
Mae ymchwil yn ymwneud â'r adwaith glycosidation yn dal i fynd rhagddo ac mae nifer o lwybrau diddorol i glycosidau wedi'u datblygu yn y gorffennol diweddar. Mae rhai o'r gweithdrefnau ar gyfer synthesis glycosidau wedi'u crynhoi yn Ffigur 5.
Yn gyffredinol, gellir rhannu prosesau glycosideiddio cemegol yn brosesau sy'n arwain at ecwilibria oligomer cymhleth mewn cyfnewid glycosyl wedi'i gataleiddio ag asid.
Adweithiau ar swbstradau carbohydrad wedi'u hactifadu'n briodol (adweithiau glycosidig Fischer ac adweithiau hydrogen fflworid (HF) gyda moleciwlau carbohydradau heb eu diogelu) ac adweithiau amnewid stereotacsig a reolir gan cineteg, na ellir eu gwrthdroi, ac yn bennaf. Gall ail fath o driniaeth arwain at ffurfio rhywogaethau unigol yn hytrach nag mewn cymysgeddau cymhleth o adweithiau, yn enwedig o'u cyfuno â thechnegau grŵp cadwraeth. Gall carbohydradau adael grwpiau ar y carbon ectopig, fel atomau halogen, sulfonyls, neu grwpiau trichloroacetimidate, neu gael eu hactifadu gan fasau cyn eu trosi i esterau trifflad.
Mewn achos penodol o glycosidations mewn hydrogen fflworid neu mewn cymysgeddau o hydrogen fflworid a pyridine (pyridinium poly [hydrogen fflworid]), mae fflworidau glycosyl yn cael eu ffurfio yn y fan a'r lle ac yn cael eu trosi'n llyfn yn glycosidau, er enghraifft gydag alcoholau. Dangoswyd bod fflworid hydrogen yn gyfrwng adwaith diraddiol sy'n actifadu'n gryf; arsylwir cyddwysiad auto ecwilibriwm (oligomerization) yn debyg i broses Fischer, er bod mecanwaith yr adwaith yn ôl pob tebyg yn wahanol.
Mae glycosidau alcyl pur yn gemegol ond yn addas ar gyfer cymwysiadau arbennig iawn. Er enghraifft, defnyddiwyd glycosidau alcyl yn llwyddiannus mewn ymchwil biocemegol ar gyfer crisialu proteinau pilen, megis crisialu tri dimensiwn porin a bacteriorhodopsin ym mhresenoldeb octyl β-D-glucopyranoside (arbrofion pellach yn seiliedig ar y gwaith hwn yn arwain at y Nobel gwobr mewn cemeg i Deisenhofer, Huber a Michel ym 1988).
Yn ystod datblygiad polyglycosidau alcyl, defnyddiwyd dulliau stereoselective ar raddfa labordy i syntheseiddio amrywiaeth o sylweddau model ac i astudio eu priodweddau ffisiocemegol, oherwydd eu cymhlethdod, ansefydlogrwydd canolradd a maint a natur feirniadol y broses. byddai gwastraffwyr, syntheses o'r math Koenigs-Knorr a thechnegau grŵp amddiffynnol eraill yn creu problemau technegol ac economaidd sylweddol. Mae prosesau tebyg i Fischer yn gymharol llai cymhleth ac yn haws i'w cyflawni ar raddfa fasnachol ac yn unol â hynny, yw'r dull a ffefrir ar gyfer cynhyrchu polyglycosidau alcyl ar raddfa fawr.
Amser post: Medi 12-2020