Макроцикл - Macrocycle

Эритромицин, а макролид антибиотик, является одним из многих природных макроциклов.[1]

Макроциклы часто описываются как молекулы и ионы, содержащие двенадцатичленное или более-членное кольцо. Классические примеры включают краун-эфиры, каликсарены, порфирины, и циклодекстрины. Макроциклы описывают обширную зрелую область химии.[2]

ИЮПАК определение
Макроцикл: Циклическая макромолекула или макромолекулярная циклическая часть макромолекулы.

Примечание 1. Циклическая макромолекула не имеет концевых групп, но, тем не менее, может рассматриваться как цепочка.

Примечание 2: в литературе термин макроцикл иногда используется для молекул с низкой относительной молекулярной массой, которые не считаются макромолекулами.[3]

Синтез

Образование макроциклов за счет замыкания кольца называется макроцилизация.[4] Сообщалось о новаторской работе по изучению терпеноид макроциклы.[5] Основная проблема макроциклизации состоит в том, что реакции замыкания кольца не способствуют образованию больших колец. Вместо этого, как правило, образуются небольшие кольца или полимеры. Эту кинетическую проблему можно решить, используя реакции с высоким разбавлением, при этом внутримолекулярные процессы предпочтительнее полимеризации.[6]

Некоторые макроциклизации предпочтительны при использовании шаблонные реакции. Шаблоны - это ионы, молекулы, поверхности и т. Д., Которые связывают и упорядочивают соединения, направляя их к образованию кольца определенного размера.[7] В краун-эфиры часто образуются в присутствии катиона щелочного металла, который организует конденсирующиеся компоненты путем комплексообразования.[8] Иллюстративной макроциклизацией является синтез (-) -Muscone из (+) -цитронеллаль. 15-членное кольцо образуется метатезис замыкающего кольца.[9]

Синтез мускона с помощью RCM
Уропорфириноген III, биосинтетический предшественник порфиринов.[10]

Возникновение и приложения

Одним из важных приложений являются многие макроциклические антибиотики, макролиды, например кларитромицин. Многие металлокофакторы связаны с макроциклическими лигандами, включая порфирины, Corrins, и хлорины. Эти кольца возникают в результате многоступенчатых биосинтетических процессов, которые также включают макроциклы.

Макроциклы часто связывают ионы и способствуют ионный транспорт через гидрофобные мембраны и растворители. Макроцикл окружает ион гидрофобной оболочкой, которая способствует фазовый переход свойства.[11]

Калий (K+) комплекс макроцикла 18-крон-6 .

Макроциклы часто биоактивны и могут быть полезны для доставки лекарств.[12][13]

Подразделения

использованная литература

  1. ^ Гамильтон-Миллер, JM (1973). «Химия и биология полиеновых макролидных антибиотиков». Бактериологические обзоры. 37 (2): 166–196. ЧВК  413810. PMID  4578757.
  2. ^ Чжичан Лю; Шива Кришна Мохан Наллурия; Дж. Фрейзер Стоддарт (2017). «Обзор макроциклической химии: от гибких краун-эфиров до жестких циклофанов». Обзоры химического общества. 46 (9): 2459–2478. Дои:10.1039 / c7cs00185a. PMID  28462968.
  3. ^ Р. Дж. Джонс; Я. Каховец; Р. Степто; Э. С. Уилкс; М. Гесс; Т. Китайма; В. В. Метаномский (2008). ИЮПАК. Сборник терминологии и номенклатуры полимеров, Рекомендации ИЮПАК 2008 г. («Фиолетовая книга») (PDF). RSC Publishing, Кембридж, Великобритания.
  4. ^ Франсуа Дидерих; Питер Дж. Стэнг; Рик Р. Тыквински, ред. (2008). Современная супрамолекулярная химия: стратегии синтеза макроциклов. Wiley ‐ VCH. Дои:10.1002/9783527621484. ISBN  9783527621484.
  5. ^ Х. Хёкер (2009). «Циклические и макроциклические органические соединения - личный отзыв в честь профессора Леопольда Ружички». Циклические и макроциклические органические соединения, Кем. Ind. 58: 73–80.
  6. ^ Висенте Марти-Сентеллес; Мритуанджай Д. Пандей; Г-н Изабель Бургете; Сантьяго В. Луис (2015). «Реакции макроциклизации: важность конформационной, конфигурационной и вызванной шаблоном предварительной организации». Chem. Rev. 115 (16): 8736–8834. Дои:10.1021 / acs.chemrev.5b00056. PMID  26248133.
  7. ^ Гербелеу, Николай В .; Арион, Владимир Б .; Берджесс, Джон (2007). Николай В. Гербелеу; Владимир Б. Арион; Джон Берджесс (ред.). Матричный синтез макроциклических соединений. Wiley ‐ VCH. Дои:10.1002/9783527613809. ISBN  9783527613809.
  8. ^ Педерсен, Чарльз Дж. (1988). "Макроциклические полиэфиры: простой полиэфир дибензо-18-краун-6 и дициклогексил-18-краун-6 полиэфир". Органический синтез.; Коллективный объем, 6, п. 395
  9. ^ Камат, В.П .; Hagiwara, H .; Кацуми, Т .; Hoshi, T .; Сузуки, Т .; Андо, М. (2000). «Направленный синтез (R) - (-) - мускон из (+) - цитронеллаля» - метатезис с замыканием кольца ». Тетраэдр. 56 (26): 4397–4403. Дои:10.1016 / S0040-4020 (00) 00333-1.
  10. ^ Пол Р. Ортис де Монтельяно (2008). «Гемы в биологии». Энциклопедия химической биологии Wiley. Джон Вили и сыновья. Дои:10.1002 / 9780470048672.wecb221. ISBN  978-0470048672.
  11. ^ Чой, Киханг; Гамильтон, Эндрю Д. (2003). «Макроциклические анионные рецепторы, основанные на направленных взаимодействиях водородных связей». Обзоры координационной химии. 240 (1–2): 101–110. Дои:10.1016 / с0010-8545 (02) 00305-3.
  12. ^ Эрмерт, Филипп (2017-10-25). «Дизайн, свойства и недавнее применение макроциклов в медицинской химии». Международный химический журнал CHIMIA. 71 (10): 678–702. Дои:10.2533 / chimia.2017.678. PMID  29070413.
  13. ^ Марсо, Эрик; Петерсон, Марк Л. (14 апреля 2011 г.). «Макроциклы - это большие циклы: приложения, возможности и проблемы синтетических макроциклов в открытии лекарств». Журнал медицинской химии. 54 (7): 1961–2004. Дои:10.1021 / jm1012374. ISSN  0022-2623. PMID  21381769.

дальнейшее чтение