Полный синтез - Total synthesis

Полный синтез это полный химический синтез комплекса молекула, часто натуральный продукт, из простых, имеющихся в продаже прекурсоров.[1][2][3][4] Обычно это относится к процессу, не связанному с биологическими процессами, что отличает его от полусинтез. Целевые молекулы могут быть натуральные продукты, важные с медицинской точки зрения активные ингредиенты или органические соединения, представляющие теоретический интерес.

Часто целью является открытие нового пути синтеза целевой молекулы, для которого уже существуют известные пути. Иногда, однако, маршрута не существует, и химик хочет впервые найти жизнеспособный маршрут. Одна из важных целей тотального синтеза - открытие новых химические реакции и новые химические реагенты.[5]

Сфера применения и определения

Термин «полный синтез» используется реже, но все же точно применяется к синтезу природных полипептидов и полинуклеотидов. Например, пептидные гормоны окситоцин и вазопрессин были изолированы, и об их полном синтезе впервые было сообщено в 1954 году.[6]

Цели

Хотя это неправда с исторической точки зрения (см. история стероида, кортизона ), полный синтез в современную эпоху в значительной степени был академическим усилием (с точки зрения человеческих ресурсов, применяемых для решения проблем). Однако промышленные предприятия могут использовать определенные направления общих усилий по синтезу и затратить значительные ресурсы на конкретные натуральный продукт цели, особенно если полусинтез может применяться к сложным, полученным из натуральных продуктов наркотики. Несмотря на это, продолжается дискуссия о ценности тотального синтеза как академического предприятия, некоторые аспекты которой суммированы здесь.

Проекты полного синтеза часто требуют разнообразных реакций, и поэтому усилия по достижению сложных полных синтезов служат для подготовки химиков к занятиям, особенно в области химии фармацевтических открытий, а также технологическая химия. В обоих случаях важными квалификациями являются всестороннее знание химических реакций и сильная и точная химическая интуиция.[нужна цитата ]

История

Витамин B12 полный синтез: Ретросинтетический анализ. Анализ полного синтеза Вудворда – Эшенмозера, который был представлен этими группами в двух вариантах в 1972 году. В работе приняли участие более 100 аспирантов и докторантов из 19 различных стран. В ретросинтез представляет разборку целевого витамина таким образом, который имеет химический смысл для его возможного прямого построения. Цель, витамин B12 (я), предполагается, что он будет подготовлен простым добавлением хвоста, что ранее было показано, что это возможно. Нужный предшественник, кобировая кислота (II), затем становится целью и составляет "Коррин ядро »витамина, и предусматривалось, что его приготовление будет возможно с помощью двух частей,« западной »части колец A и D (III) и «восточная» часть, состоящая из колец B и C (IV). Затем рестросинтетический анализ предусматривает исходные материалы, необходимые для создания этих двух сложных частей, еще сложных молекул. V–VIII.

Фридрих Wöhler обнаружил, что органическое вещество, мочевина, мог быть произведен из неорганических исходных материалов в 1828 году. Это было важной концептуальной вехой в химии, поскольку это был первый пример синтеза вещества, которое было известно только как побочный продукт жизненных процессов.[2] Велер получил мочевина лечением цианат серебра с хлорид аммония, простой одностадийный синтез:

AgNCO + NH4Cl → (NH2)2CO + AgCl

Камфора был дефицитным и дорогим натуральным продуктом, пользующимся спросом во всем мире.[когда? ][согласно кому? ] Галлер и Блан синтезировали его из камфорной кислоты;[когда? ][2] однако предшественник, камфорная кислота, имел неизвестную структуру. Когда финский химик Густав Комппа синтезировал камфорную кислоту из диэтилоксалат и 3,3-диметилпентановая кислота В 1904 году структура предшественников позволила современным химикам сделать вывод о сложной кольцевой структуре камфоры. Вскоре после этого,[когда? ] Уильям Перкин опубликовал еще один синтез камфоры.[соответствующий? – обсуждать] Работа по полному химическому синтезу камфоры позволила Komppa начать промышленное производство этого соединения, в Тайнионкоски, Финляндия, в 1907 г.

Американский химик Роберт Бернс Вудворд был выдающейся фигурой в разработке полного синтеза сложных органических молекул, некоторые из его целей были холестерин, кортизон, стрихнин, лизергиновая кислота, Резерпин, хлорофилл, колхицин, витамин B12, и простагландин F-2a.[2]

Винсент дю Виньо был награжден 1955 г. Нобелевская премия по химии для полного синтеза природного полипептида окситоцин и вазопрессин, который сообщил в 1954 году с цитатой «за работу по биохимически важным соединениям серы, особенно за первый синтез полипептидного гормона».[7]

Еще один талантливый химик Элиас Джеймс Кори, кто выиграл Нобелевская премия по химии в 1990 году за достижения в области полного синтеза и за разработку ретросинтетический анализ.

Примеры

Одна классика полного синтеза - общий синтез хинина, который до его полного синтеза Роберт Бернс Вудворд и Уильям фон Эггерс Деринг в 1944 г.,[8] имел историю многих частичных синтезов, которые длились 150 лет и включали споры и разочарования.[2]

Рекомендации

  1. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2014-12-20. Получено 2015-08-22.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  2. ^ а б c d е К. К. Николау; Д. Вурлумис; Н. Винссингер и П. С. Баран (2000). "Искусство и наука полного синтеза на заре двадцать первого века" (перепечатка). Angewandte Chemie International Edition. 39 (1): 44–122. Дои:10.1002 / (SICI) 1521-3773 (20000103) 39: 1 <44 :: AID-ANIE44> 3.0.CO; 2-L. PMID  10649349.
  3. ^ Николау, К. К. и Соренсен, Э. Дж. 1996, Классика полного синтеза: цели, стратегии, методы, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, ISBN  978-3-527-29231-8
  4. ^ Николау, К. К. и Снайдер, С. А., 2003, Классика в полном синтезе II: Больше целей, стратегий, методов, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, ISBN  978-3-527-30684-8
  5. ^ Открытие новых синтетических методологий и реагентов при синтезе натуральных продуктов в постпалитоксиновую эру Ahlam M. Armaly, Yvonne C. DePorre, Emilia J. Groso, Paul S. Riehl и Corinna S. Schindler Chem. Rev., статья как можно скорее Дои:10.1021 / acs.chemrev.5b00034
  6. ^ дю Виньо V, Ресслер С., Свон Дж. М., Робертс К. В., Кацояннис П. Г. (1954). «Синтез окситоцина». Журнал Американского химического общества. 76 (12): 3115–3121. Дои:10.1021 / ja01641a004.
  7. ^ "Нобелевская премия по химии 1955 г.". Nobelprize.org. Nobel Media AB. Получено 17 ноября 2016.
  8. ^ Вспоминая легенду органической химии Роберт Бернс Вудворд, «C&EN», 10.04.2017

внешняя ссылка