Pe lângă tehnologie, sinteza glicozidelor a fost întotdeauna de interes pentru știință, deoarece este o reacție foarte comună în natură. Lucrări recente ale lui Schmidt și Toshima și Tatsuta, precum și multe referințe citate acolo, au comentat o gamă largă de potențiale sintetice.
În sinteza glicozidelor, o componentă multi-zahar este combinată cu un nucleofil, cum ar fi alcooli, carbohidrați sau proteine, dacă este necesară o reacție selectivă cu una dintre grupările hidroxil ale unui carbohidrat, toate celelalte funcții trebuie protejate în primul pas. În principiu, procesele enzimatice sau microbiene, datorită selectivității lor, pot înlocui etapele complexe de protecție chimică și deprotejare la selectiv de la glicozide în regiuni. Cu toate acestea, datorită istoriei lungi a alchilglicozidelor, aplicarea enzimelor în sinteza glicozidelor nu a fost studiată și aplicată pe scară largă.
Datorită capacității sistemelor enzimatice adecvate și a costurilor ridicate de producție, sinteza enzimatică a alchil poliglicozidelor nu este pregătită pentru a fi actualizată la nivel industrial și sunt preferate metodele chimice.
În 1870, MAcolley a raportat sinteza „acetoclorhidrozei” (1, figura 2) prin reacția dextrozei (glucozei) cu clorură de acetil, ceea ce a condus în cele din urmă la istoria căilor de sinteză a glicozidelor.
Halogenurile de tetra-0-acetil-glucopiranozil (acetohaloglucoze) s-au dovedit mai târziu a fi intermediari utili pentru sinteza stereoselectivă a alchil-glucozidelor pure. În 1879, Arthur Michael a reușit să pregătească arii glicozide cristalizabile din intermediarii Colley și fenolați. (Aro-,Figura 2).
În 1901, sinteza lui Michael la o gamă largă de carbohidrați și agliconi hidroxilici, când W.Koenigs și E.Knorr au introdus procesul de glicozidare stereoselectivă îmbunătățit (Figura 3). Reacția implică o substituție SN2 la carbonul anomeric și se desfășoară stereoselectiv cu inversarea configurației, producând, de exemplu, α-glucozida 4 din β-anomerul intermediarului de aceobromoglucoză 3. Sinteza Koenigs-Knorr are loc în prezența argintului sau promotori de mercur.
În 1893, Emil Fischer a propus o abordare fundamental diferită a sintezei alchil glucozidelor. Acest proces este acum bine cunoscut sub numele de „glicozidare Fischer” și cuprinde o reacție catalizată de acid a glicozelor cu alcooli. Orice relatare istorică ar trebui, totuși, să includă și prima încercare raportată a lui A. Gautier în 1874, de a transforma dextroza cu etanol anhidru în prezența acidului clorhidric. Din cauza unei analize elementare înșelătoare, Gautier a crezut că a obținut o „diglucoză”. Fischer a demonstrat mai târziu că „diglucoza” lui Gautier era de fapt în principal etil glucozidă (Figura 4).
Fischer a definit corect structura etilglucozidei, așa cum se poate vedea din formula furanozidică istorică propusă. De fapt, produșii de glicozidare Fischer sunt amestecuri complexe, în mare parte echilibrate de a/β-anomeri și izomeri piranozidi/furanozidici care cuprind, de asemenea, oligomeri glicozidici legați aleatoriu.
În consecință, speciile moleculare individuale nu sunt ușor de izolat din amestecurile de reacție Fischer, ceea ce a fost o problemă serioasă în trecut. După unele îmbunătățiri ale acestei metode de sinteză, Fischer a adoptat ulterior sinteza Koenigs-Knorr pentru investigațiile sale. Folosind acest proces, E.Fischer și B.Helferich au fost primii care au raportat sinteza unui alchil glucozid cu lanț lung care prezintă proprietăți de surfactant în 1911.
Încă din 1893, Fischer observase corect proprietățile esențiale ale alchilglicozidelor, cum ar fi stabilitatea lor ridicată față de oxidare și hidroliză, în special în mediile puternic alcaline. Ambele caracteristici sunt valoroase pentru alchil poliglicozide în aplicațiile de surfactant.
Cercetările legate de reacția de glicozidare sunt încă în desfășurare și în trecutul recent au fost dezvoltate câteva căi interesante către glicozide. Unele dintre procedurile pentru sinteza glicozidelor sunt rezumate în Figura 5.
În general, procesele de glicozidare chimică pot fi împărțite în procese care conduc la echilibre complexe de oligomeri în schimbul de glicozil catalizat de acid.
Reacții pe substraturi de carbohidrați activate în mod corespunzător (reacții glicozidice Fischer și reacții cu fluorură de hidrogen (HF) cu molecule de carbohidrați neprotejate) și reacții de substituție controlate, ireversibile și în principal stereotaxice cu cinetică controlată. Un al doilea tip de procedură poate duce la formarea de specii individuale mai degrabă decât în amestecuri complexe de reacții, mai ales atunci când este combinată cu tehnici de grup de conservare. Carbohidrații pot lăsa grupări pe carbonul ectopic, cum ar fi atomi de halogen, sulfonili sau grupări tricloroacetimidat, sau pot fi activați de baze înainte de conversia în esteri triflați.
În cazul particular al glicozidărilor în acid fluorhidric sau în amestecuri de acid fluorhidric și piridină (piridiniu poli [hidrogen fluorură]), fluorurile de glicozil se formează in situ și sunt transformate fără probleme în glicozide, de exemplu cu alcooli. Fluorura de hidrogen s-a dovedit a fi un mediu de reacție puternic activator, nedegradabil; autocondensarea de echilibru (oligomerizarea) se observă similar cu procesul Fischer, deși mecanismul de reacție este probabil diferit.
Glicozidele alchil pure din punct de vedere chimic sunt potrivite numai pentru aplicații foarte speciale. De exemplu, alchil glicozidele au fost utilizate cu succes în cercetarea biochimică pentru cristalizarea proteinelor membranare, cum ar fi cristalizarea tridimensională a porinei și bacteriorhodopsinei în prezența octil β-D-glucopiranozidei (experimentele ulterioare bazate pe această lucrare au condus la Nobelul). premiul în chimie pentru Deisenhofer, Huber și Michel în 1988).
În cursul dezvoltării alchil poliglicozidelor, metode stereoselective au fost utilizate la scară de laborator pentru a sintetiza o varietate de substanțe model și pentru a studia proprietățile fizico-chimice ale acestora, datorită complexității lor, instabilității intermediarilor și cantității și naturii critice a procesului. deșeuri, sinteze de tip Koenigs-Knorr și alte tehnici de grup de protecție ar crea probleme tehnice și economice semnificative. Procedeele de tip Fischer sunt comparativ mai puțin complicate și mai ușor de realizat la scară comercială și, în consecință, sunt metoda preferată pentru producerea de alchil poliglicozide pe scară largă.
Ora postării: 12-sept-2020