Papildus tehnoloģijām zinātni vienmēr ir interesējusi glikozīdu sintēze, jo tā ir ļoti izplatīta reakcija dabā. Jaunākie Schmidt un Toshima un Tatsuta raksti, kā arī daudzas tajos minētās atsauces ir komentējušas plašu sintētisko potenciālu klāstu.
Glikozīdu sintēzē vairāku cukuru komponenti tiek apvienoti ar nukleofīliem, piemēram, spirtiem, ogļhidrātiem vai olbaltumvielām, ja nepieciešama selektīva reakcija ar kādu no ogļhidrāta hidroksilgrupām, visas pārējās funkcijas ir jāaizsargā. pirmais solis. Principā fermentatīvie vai mikrobu procesi to selektivitātes dēļ var aizstāt sarežģītus ķīmiskās aizsardzības un deprotekcijas posmus, lai selektīvi no glikozīdiem reģionos. Tomēr, ņemot vērā alkilglikozīdu ilgo vēsturi, enzīmu pielietojums glikozīdu sintēzē nav plaši pētīts un pielietots.
Piemērotu enzīmu sistēmu jaudas un augsto ražošanas izmaksu dēļ alkilpoliglikozīdu fermentatīvā sintēze nav gatava modernizācijai līdz rūpnieciskam līmenim, un priekšroka tiek dota ķīmiskajām metodēm.
1870. gadā MAcolley ziņoja par “acetohlorhidrozes” (1, 2. attēls) sintēzi dekstrozes (glikozes) reakcijā ar acetilhlorīdu, kas galu galā noveda pie glikozīdu sintēzes ceļu vēstures.
Vēlāk tika atklāts, ka tetra-0-acetil-glikopiranozilhalogenīdi (acetohaloglikozes) ir noderīgi starpprodukti tīru alkilglikozīdu stereoselektīvai sintēzei. 1879. gadā Arturam Maiklam izdevās no Kollija starpproduktiem un fenolātiem sagatavot noteiktus, kristalizējamus arilglikozīdus. (Aro-, 2. attēls).
1901. gadā Maikla sintēze plašam ogļhidrātu un hidroksilskābes aglikonu klāstam, kad V. Koenigs un E. Knors ieviesa savu uzlabotu stereoselektīvo glikozidēšanas procesu (3. attēls). Reakcija ietver SN2 aizstāšanu pie anomēra oglekļa un notiek stereoselektīvi ar konfigurācijas inversiju, veidojot, piemēram, α-glikozīdu 4 no aceobromoglikozes starpprodukta 3 β-anomēra. Kēniga-Knorra sintēze notiek sudraba vai sudraba klātbūtnē. dzīvsudraba veicinātāji.
1893. gadā Emīls Fišers ierosināja principiāli atšķirīgu pieeju alkilglikozīdu sintēzei. Šis process tagad ir labi pazīstams kā “Fišera glikozidācija”, un tas ietver glikozes ar spirtu reakciju, ko katalizē skābi. Tomēr jebkurā vēsturiskajā pārskatā jāiekļauj arī A.Gautier pirmais ziņotais mēģinājums 1874. gadā pārveidot dekstrozi ar bezūdens etanolu sālsskābes klātbūtnē. Maldinošas elementu analīzes dēļ Gotjē uzskatīja, ka ir ieguvis "diglikozi". Fišers vēlāk pierādīja, ka Gotjē “diglikoze” patiesībā galvenokārt bija etilglikozīds (4. attēls).
Fišers pareizi definēja etilglikozīda struktūru, kā to var redzēt no piedāvātās vēsturiskās furanozīda formulas. Faktiski Fišera glikozidācijas produkti ir sarežģīti, galvenokārt α/β-anomēru un piranozīda/furanozīda izomēru līdzsvara maisījumi, kas satur arī nejauši saistītus glikozīdu oligomērus.
Attiecīgi atsevišķas molekulārās sugas nav viegli izolēt no Fišera reakcijas maisījumiem, kas pagātnē ir bijusi nopietna problēma. Pēc tam, kad šī sintēzes metode bija nedaudz uzlabojusies, Fišers saviem pētījumiem pieņēma Kēniga-Knora sintēzi. Izmantojot šo procesu, E. Fišers un B. Helferihs pirmie ziņoja par garas ķēdes alkilglikozīda sintēzi, kam piemīt virsmaktīvās vielas īpašības 1911. gadā.
Jau 1893. gadā Fišers bija pareizi pamanījis alkilglikozīdu būtiskās īpašības, piemēram, to augsto stabilitāti pret oksidāciju un hidrolīzi, īpaši stipri sārmainā vidē. Abas īpašības ir vērtīgas alkilpoliglikozīdiem virsmaktīvo vielu lietojumos.
Pētījumi, kas saistīti ar glikozidācijas reakciju, joprojām turpinās, un nesenā pagātnē ir izstrādāti vairāki interesanti ceļi uz glikozīdiem. Dažas no glikozīdu sintēzes procedūrām ir apkopotas 5. attēlā.
Kopumā ķīmiskās glikozidācijas procesus var iedalīt procesos, kas noved pie kompleksa oligomēra līdzsvara skābes katalizētā glikozila apmaiņā.
Reakcijas uz atbilstoši aktivizētiem ogļhidrātu substrātiem (Fišera glikozīdu reakcijas un ūdeņraža fluorīda (HF) reakcijas ar neaizsargātām ogļhidrātu molekulām) un kinētikas kontrolētas, neatgriezeniskas un galvenokārt stereotaksiskas aizvietošanas reakcijas. Otra veida procedūra var izraisīt atsevišķu sugu veidošanos, nevis sarežģītus reakciju maisījumus, īpaši, ja tos apvieno ar saglabāšanas grupu metodēm. Ogļhidrāti var atstāt grupas uz ārpusdzemdes oglekļa, piemēram, halogēna atomus, sulfonilgrupas vai trihloracetimidāta grupas, vai arī tikt aktivizēti ar bāzēm pirms pārvēršanas par triflāta esteriem.
Konkrētajā glikozidēšanas gadījumā ūdeņraža fluorīdā vai fluorūdeņraža un piridīna maisījumos (piridīnija poli [fluorūdeņradis]) glikozilfluorīdi veidojas in situ un vienmērīgi pārvēršas glikozīdos, piemēram, ar spirtiem. Tika pierādīts, ka ūdeņraža fluorīds ir spēcīgi aktivējoša, nesadaloša reakcijas vide; līdzsvara auto kondensācija (oligomerizācija) tiek novērota līdzīgi Fišera procesam, lai gan reakcijas mehānisms, iespējams, ir atšķirīgs.
Ķīmiski tīri alkilglikozīdi ir piemēroti tikai ļoti īpašiem lietojumiem. Piemēram, alkilglikozīdi ir veiksmīgi izmantoti bioķīmiskos pētījumos membrānu proteīnu kristalizēšanai, piemēram, porīna un bakteriorodopsīna trīsdimensiju kristalizācijā oktil-β-D-glikopiranozīda klātbūtnē (turpmāki eksperimenti, kuru pamatā ir šis darbs, noved pie Nobela balvas balva ķīmijā Deisenhoferam, Hūberam un Mišelam 1988. gadā).
Alkilpoliglikozīdu izstrādes gaitā laboratorijas mērogā tika izmantotas stereoselektīvas metodes dažādu modeļu vielu sintezēšanai un to fizikāli ķīmisko īpašību izpētei to sarežģītības, starpproduktu nestabilitātes un procesa daudzuma un kritiskuma dēļ. izšķērdētāji, Koenigs-Knorr tipa sintēzes un citi aizsarggrupu paņēmieni radītu būtiskas tehniskas un ekonomiskas problēmas. Fišera tipa procesi ir salīdzinoši mazāk sarežģīti un vieglāk īstenojami komerciālā mērogā, un attiecīgi tie ir ieteicamā metode alkilpoliglikozīdu ražošanai plašā mērogā.
Izlikšanas laiks: 12. septembris 2020