ტექნოლოგიის გარდა, გლიკოზიდების სინთეზი ყოველთვის საინტერესო იყო მეცნიერებისთვის, რადგან ეს არის ძალიან გავრცელებული რეაქცია ბუნებაში. შმიდტის, ტოშიმას და ტაცუტას ბოლო ნაშრომებში, ისევე როგორც მასში მოყვანილი მრავალი ცნობა, კომენტარს აკეთებს სინთეზური პოტენციალის ფართო სპექტრზე.
გლიკოზიდების სინთეზის დროს, მრავალშაქრიანი კომპონენტი შერწყმულია ნუკლეოფილებთან, როგორიცაა ალკოჰოლი, ნახშირწყლები ან ცილები, თუ საჭიროა სელექციური რეაქცია ნახშირწყლების ჰიდროქსილის ერთ-ერთ ჯგუფთან, ყველა სხვა ფუნქცია დაცული უნდა იყოს პირველი ნაბიჯი. პრინციპში, ფერმენტულ ან მიკრობულ პროცესებს, მათი სელექციურობის გამო, შეუძლიათ შეცვალონ რთული ქიმიური დაცვისა და დედაცვის საფეხურები რეგიონებში გლიკოზიდებისგან შერჩევითად. თუმცა, ალკილ გლიკოზიდების ხანგრძლივი ისტორიის გამო, ფერმენტების გამოყენება გლიკოზიდების სინთეზში ფართოდ არ არის შესწავლილი და გამოყენებული.
შესაფერისი ფერმენტული სისტემების სიმძლავრისა და წარმოების მაღალი ხარჯების გამო, ალკილის პოლიგლიკოზიდების ფერმენტული სინთეზი არ არის მზად სამრეწველო დონეზე გასაუმჯობესებლად და უპირატესობა ენიჭება ქიმიურ მეთოდებს.
1870 წელს, MAcolley-მა მოახსენა "აცეტოქლორჰიდროზის" სინთეზი (1, სურათი 2) დექსტროზის (გლუკოზის) აცეტილ ქლორიდთან რეაქციით, რამაც საბოლოოდ გამოიწვია გლიკოზიდების სინთეზის გზების ისტორია.
მოგვიანებით აღმოჩნდა, რომ ტეტრა-0-აცეტილ-გლუკოპირანოზილ ჰალოიდები (აცეტოჰალოგლუკოზები) იყვნენ სასარგებლო შუამავლები სუფთა ალკილის გლუკოზიდების სტერეოსელექტიური სინთეზისთვის. 1879 წელს არტურ მაიკლმა მოახერხა გარკვეული, კრისტალიზებადი არილის გლიკოზიდების მომზადება კოლის შუალედური ნივთიერებებისა და ფენოლატებისგან. (არო-, სურათი 2).
1901 წელს მაიკლის სინთეზი ნახშირწყლებისა და ჰიდროქსილის აგლიკონების ფართო დიაპაზონში, როდესაც W.Koenigs და E.Knorr-მა შემოიტანეს გაუმჯობესებული სტერეოსელექტიური გლიკოზიდაციის პროცესი (სურათი 3). რეაქცია მოიცავს SN2 ჩანაცვლებას ანომერულ ნახშირბადში და მიმდინარეობს სტერეოელექტიურად კონფიგურაციის ინვერსიით, წარმოიქმნება მაგალითად α-გლუკოზიდი 4 აცეობრომოგლუკოზის შუალედური 3-ის β-ანომერიდან. კოენიგს-კნორის სინთეზი ხდება ვერცხლის ან ვერცხლის თანდასწრებით. ვერცხლისწყლის პრომოტორები.
1893 წელს ემილ ფიშერმა შემოგვთავაზა ფუნდამენტურად განსხვავებული მიდგომა ალკილ გლუკოზიდების სინთეზის მიმართ. ეს პროცესი ახლა კარგად არის ცნობილი, როგორც "ფიშერის გლიკოზიდაცია" და მოიცავს გლიკოზის მჟავას კატალიზირებულ რეაქციას ალკოჰოლებთან. მიუხედავად ამისა, ნებისმიერი ისტორიული ანგარიში ასევე უნდა მოიცავდეს ა.გოტიეს პირველ მოხსენებულ მცდელობას 1874 წელს დექსტროზის უწყლო ეთანოლთან გარდაქმნის მარილმჟავას თანდასწრებით. არასწორი ელემენტარული ანალიზის გამო, გოტიე თვლიდა, რომ მან მიიღო "დიგლუკოზა". მოგვიანებით ფიშერმა აჩვენა, რომ გოტიეს „დიგლუკოზა“ ძირითადად ეთილის გლუკოზიდს წარმოადგენდა (სურათი 4).
ფიშერმა სწორად განსაზღვრა ეთილის გლუკოზიდის სტრუქტურა, როგორც ეს ჩანს შემოთავაზებული ისტორიული ფურანოზიდური ფორმულიდან. სინამდვილეში, ფიშერის გლიკოზიდაციის პროდუქტები არის α/β-ანომერებისა და პირანოზიდის/ფურანოზიდის იზომერების რთული, ძირითადად წონასწორული ნარევები, რომლებიც ასევე შეიცავს შემთხვევით დაკავშირებულ გლიკოზიდურ ოლიგომერებს.
შესაბამისად, ცალკეული მოლეკულური სახეობები არ არის ადვილი იზოლირება ფიშერის რეაქციის ნარევებიდან, რაც წარსულში სერიოზულ პრობლემას წარმოადგენდა. ამ სინთეზის მეთოდის გარკვეული გაუმჯობესების შემდეგ, ფიშერმა შემდგომში მიიღო კოენიგს-კნორის სინთეზი თავისი გამოკვლევებისთვის. ამ პროცესის გამოყენებით, ე.ფიშერი და ბ.ჰელფერიხი იყვნენ პირველი, ვინც 1911 წელს აცნობეს გრძელი ჯაჭვის ალკილ გლუკოზიდის სინთეზს, რომელიც ავლენდა სურფაქტანტის თვისებებს.
ჯერ კიდევ 1893 წელს ფიშერმა სწორად შენიშნა ალკილ გლიკოზიდების არსებითი თვისებები, როგორიცაა მათი მაღალი სტაბილურობა დაჟანგვისა და ჰიდროლიზის მიმართ, განსაკუთრებით ძლიერ ტუტე გარემოში. ორივე მახასიათებელი ღირებულია ალკილის პოლიგლიკოზიდებისთვის სურფაქტანტების გამოყენებაში.
გლიკოზიდაციის რეაქციასთან დაკავშირებული კვლევა ჯერ კიდევ გრძელდება და ბოლო წარსულში შემუშავებულია გლიკოზიდების რამდენიმე საინტერესო გზა. გლიკოზიდების სინთეზის ზოგიერთი პროცედურა შეჯამებულია სურათზე 5.
ზოგადად, ქიმიური გლიკოზიდაციის პროცესები შეიძლება დაიყოს პროცესებად, რომლებიც იწვევს კომპლექსურ ოლიგომერულ წონასწორობას მჟავით კატალიზირებულ გლიკოზილის გაცვლაში.
რეაქციები სათანადოდ გააქტიურებულ ნახშირწყლების სუბსტრატებზე (ფიშერის გლიკოზიდური რეაქციები და წყალბადის ფტორიდის (HF) რეაქციები დაუცველი ნახშირწყლების მოლეკულებით) და კონტროლირებადი, შეუქცევადი და ძირითადად სტერეოტაქსიური ჩანაცვლების რეაქციები კინეტიკაზე. მეორე ტიპის პროცედურამ შეიძლება გამოიწვიოს ცალკეული სახეობების ფორმირება და არა რეაქციების რთული ნარევები, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც შერწყმულია კონსერვაციის ჯგუფის ტექნიკასთან. ნახშირწყლებმა შეიძლება დატოვონ ჯგუფები ექტოპურ ნახშირბადზე, როგორიცაა ჰალოგენის ატომები, სულფონილები ან ტრიქლოროაცეტიმიდატების ჯგუფები, ან გააქტიურდნენ ფუძეებით ტრიფლატ ეთერებად გადაქცევამდე.
გლიკოზიდაციის კონკრეტულ შემთხვევაში წყალბადის ფტორში ან წყალბადის ფტორიდისა და პირიდინის ნარევებში (პირიდინიუმ პოლი [წყალბადის ფტორი]), გლიკოზილ ფტორიდები იქმნება ადგილზე და შეუფერხებლად გარდაიქმნება გლიკოზიდებად, მაგალითად, სპირტებთან. წყალბადის ფტორი იყო ნაჩვენები, როგორც ძლიერად გამააქტიურებელი, არადეგრადირებადი რეაქციის საშუალება; წონასწორული ავტოკონდენსაცია (ოლიგომერიზაცია) ფიშერის პროცესის მსგავსად შეინიშნება, თუმცა რეაქციის მექანიზმი ალბათ განსხვავებულია.
ქიმიურად სუფთა ალკილის გლიკოზიდები შესაფერისია მხოლოდ განსაკუთრებული გამოყენებისთვის. მაგალითად, ალკილის გლიკოზიდები წარმატებით იქნა გამოყენებული ბიოქიმიურ კვლევებში მემბრანის ცილების კრისტალიზაციისთვის, როგორიცაა ფორინისა და ბაქტერიოროდოპსინის სამგანზომილებიანი კრისტალიზაცია ოქტილ β-D-გლუკოპირანოზიდის თანდასწრებით (ამ ნაშრომზე დაფუძნებული შემდგომი ექსპერიმენტები იწვევს ნობელის პრემიას. პრემია ქიმიაში დეიზენჰოფერისთვის, ჰუბერისა და მიშელისთვის 1988 წელს).
ალკილის პოლიგლიკოზიდების განვითარების პროცესში, სტერეოსელექტიური მეთოდები იქნა გამოყენებული ლაბორატორიული მასშტაბით სხვადასხვა მოდელის ნივთიერებების სინთეზისთვის და მათი ფიზიკოქიმიური თვისებების შესასწავლად, მათი სირთულის, შუალედური ნივთიერებების არასტაბილურობისა და პროცესის რაოდენობისა და კრიტიკული ხასიათის გამო. ნარჩენები, კოენიგს-კნორის ტიპის სინთეზები და სხვა დამცავი ჯგუფის ტექნიკა შექმნიდა მნიშვნელოვან ტექნიკურ და ეკონომიკურ პრობლემებს. ფიშერის ტიპის პროცესები შედარებით ნაკლებად რთული და უფრო ადვილია კომერციული მასშტაბით განსახორციელებელი და, შესაბამისად, სასურველი მეთოდია ფართომასშტაბიანი ალკილის პოლიგლიკოზიდების წარმოებისთვის.
გამოქვეყნების დრო: სექ-12-2020