Синтез углеводов - Carbohydrate synthesis

Синтез углеводов является подполе органическая химия особенно озабочены созданием естественных и неестественных углевод конструкции. Это может включать синтез моносахарид остатки или структуры, содержащие более одного моносахарида, известные как олигосахариды.

Фон

Вообще говоря, углеводы можно разделить на две группы: простые сахара и сложные углеводы. Простые сахара, также называемые моносахаридами, представляют собой углеводы, которые не могут быть преобразованы в более мелкие сахара путем гидролиза.^[1] Когда две или более моносахаридных единиц соединяются друг с другом через гликозидную связь, образуются сложные углеводы. Сложные углеводы по разному количеству моносахаридных единиц можно разделить на три группы: дисахариды, олигосахариды и полисахариды. Дисахарид образуется из двух моносахаридов. Олигосахариды могут быть образованы небольшим количеством связанных вместе моносахаридов. Высшие олигосахариды называются полисахаридами. Сейчас хорошо известно, что гликоконъюгаты играют незаменимую роль во многих биологических процессах. Эти биологические процессы, в которых участвуют углеводы, обычно связаны не с моносахаридами, а с олигосахаридными структурами гликоконъюгатов. Таким образом, синтез олигосахаридов становится все более важным в изучении биологической активности.^[2]

Синтез олигосахаридов

Олигосахариды имеют разнообразную структуру. Количество моносахаридов, размер колец, разный аномерный стереохимия и наличие сахаров с разветвленной цепью вносят свой вклад в удивительную сложность структур олигосахаридов. Суть синтеза восстанавливающих олигосахаридов заключается в соединении аномерного гидроксила гликозильные доноры к спиртовым гидроксильным группам гликозильные акцепторы. Защита гидроксильных групп акцептора незащищенной целевой спиртовой гидроксильной группой может обеспечить региохимический контроль. Кроме того, на аномерные конфигурации могут влиять такие факторы, как различные защитные группы, растворитель и методы гликозилирования. Эта концепция проиллюстрирована синтезом олигосахаридов на схеме 1. Синтез олигосахаридов обычно состоит из четырех частей: получение гликозильных доноров, получение гликозильных акцепторов с одной незащищенной гидроксильной группой, их связывание и процесс снятия защиты.

Строительные блоки

Обычными донорами в синтезе олигосахаридов являются: гликозилгалогениды, гликозилацетаты, тиогликозиды, трихлорацетимидаты, пентенилгликозиды и гликали. Из всех этих доноров классическими донорами являются гликозилгалогениды, сыгравшие историческую роль в развитии реакций гликозилирования. Доноры тиогликозидов и трихлорацетимидата используются чаще других в современных методах гликозилирования. Когда дело доходит до метода трихлорацетимидата, одно из преимуществ состоит в том, что нет необходимости вводить реагенты тяжелых металлов в процессе активации. Более того, использование разных оснований может выборочно привести к разным аномерным конфигурациям. (Схема 2) Что касается тиогликозидов, их наибольшая сила заключается в том, что они могут обеспечить временную защиту аномерного центра, поскольку они могут выжить после большинства процессов активации.^[3] Кроме того, можно использовать различные методы активации, такие как NIS / AgOTf, NIS / TfOH, IDCP (перхлорат диколлидина йода), йод и Ph₂SO / Tf₂О. Кроме того, при получении 1,2-транс-гликозидной связи использование тиогликозидов и имидатов может способствовать перегруппировке побочных продуктов ортоэфиров, поскольку реакционные смеси достаточно кислые.

Стереоселективность

Структуры акцепторов играют решающую роль в скорости и стереоселективности гликозилирования. Обычно незащищенные гидроксильные группы менее реакционноспособны, когда они находятся между объемными защитными группами. Это причина того, что гидроксильная группа при ОН-4 в пиранозидах неактивна. Гиперконъюгация участвует, когда ОН-4 антиперипланарен по отношению к кольцевому кислороду, что также может снизить его реактивность. (Схема 3) Кроме того, ацильные защитные группы могут снижать реакционную способность акцепторов по сравнению с алкильными защитными группами из-за их электроноакцепторной способности. Гидроксильная группа при ОН-4 производных N-ацетилглюкозамина особенно инертна.^[4]

В гликозидная связь образуется из гликозильного донора и гликозильного акцептора. Существует четыре типа гликозидных связей: 1, 2-транс-α, 1, 2-транс-бета, 1, 2-цис-α и 1, 2-цис-бета связи. 1,2-транс-гликозидные связи могут быть легко достигнуты с использованием 2-O-ацилированных гликозильных доноров (участие соседних групп). Чтобы предотвратить накопление промежуточных соединений ортоэфиров, условия гликозилирования должны быть слегка кислыми.

Сложные связи

Стереоселективно получить 1,2-цис-β-гликозидные связи несколько сложнее. Обычно, когда неучаствующие группы в положении O-2, 1,2-цис-β-связь может быть достигнута либо с использованием исторически важных методов галогенид-иона, либо с использованием доноров 2-O-алкилированных гликозилов, обычно тиогликозидов или трихлорацетимидатов. , в неполярных растворителях.

В начале 1990-х гг. Связь бета-маннозида оставалась слишком сложной, чтобы любители пытались ее использовать. Однако метод, предложенный Кричем (схема 4), с 4,6-бензилиденовой защитой в качестве обязательного условия и аномерного альфа-трифлата в качестве ключевого промежуточного соединения, оставляет эту проблему по существу решенной. Одновременно развивающиеся, но более длительные внутримолекулярная доставка агликона (IAD) подход^[5] это малоиспользуемая, но все же стереоспецифическая альтернатива.

Смотрите также

внешняя ссылка

СМИ, связанные с Синтез углеводов в Wikimedia Commons

[1] Джон Макмерри .; Органическая химия, 5 изд .; Брукс / Коул .; 2000, стр 1031

[2] Даниэль Э. Леви и Петер Фюгеди; Органическая химия сахаров; Тейлор и Фрэнсис: 2006, стр 181-197

[3] Роберт В. Стик; Углеводы: Сладкие молекулы жизни.; Academic Press .; 2001, стр 113-177

[4] Crich, D .; Дудкин В. Варенье. Chem. Soc. 2001, 123, 6819-6825

[5] Гарегг, П. Дж. Chemtracts-Org. Chem., 1992, 5, 389

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]