Синтез моносахаридов
Классификация, синтез, окисление и восстановление моносахаридов, их производные. Образование эфиров, амино- и нитросахара. Синтез олигосахаридов с 1,2-транс-гликозидными связями путём образования новой гликозидной связи. Описание метода Кенигса-Кнорра.
| Рубрика | Химия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.04.2015 |
| Размер файла | 341,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Обычно возможен синтез нескольких производных определенного мо носахарида, содержащих один и тот же свободный гидроксил. При выборе наиболее подходящего производного необходимо руководствоваться не только соображениями удобства синтеза и пригодности применяемых защи щающих групп. Не менее существенно, что реакционная способность гидроксильной группы в условиях гликозилирования весьма сильно зависит от способа защиты остальных гидроксилов, что определяет конформацию моле кулы в целом, хотя закономерности такого влияния еще далеко не всегда ясны.
Таким образом, синтез производных Сахаров с заданной свободной гидроксильной группой представляет собой порой увлекательную, но в общем случае достаточно сложную задачу. Возможность синтеза олигосахарида, гликозидная связь в котором может быть введена существующими методами, в значительной мере определяется возможностями синтеза подходящих про изводных сахара со свободным гидроксилом в требуемом положении. Гликозилирование таких соединений, в общих чертах, протекает аналогично гликозилированию других сложных спиртов.
11. Синтез олигосахаридов с 1,2-транс-гликозидными связями
11.1 Метод Кенигса - Кнорра
Вскоре после открытия реакции Кенигса - Кнорра появились первые сообщения о синтезе дисахаридов с помощью этого метода. За прошедшие с тех пор 60 с лишним лет было опубликовано несколько сотен работ, посвя щенных синтезу этим методом олигосахаридов, главным образом дисахари дов, значительно реже - трисахаридов и лишь нескольких тетрасахаридов.
Все известные модификации метода Кенигса - Кнорра были исполь зованы для синтеза олигосахаридов, причем некоторые из них были при менены главным образом именно в этой области. Закономерности влияния структуры гликозилируемого производного на выходы олигосахаридов неяс ны, поскольку систематические исследования не проводились, а многочис ленные синтезы выполнены в весьма различных условиях, что практически исключает возможность сопоставления экспериментальных данных. Тем не менее некоторые обобщения могут быть сделаны.
Наиболее легко реакция Кенигса -- Кнорра протекает в тех случаях, ко гда гликозилированию подвергается первичная гидроксильная группа сахара. Поэтому в настоящее время уже осуществлены синтезы большинства извест ных дисахаридов, содержащих 1,2-транс-гликозидные связи моносахаридно-го остатка с первичным гидроксилом, а также синтезы некоторых более сложных олигосахаридов со связями такого типа. В большинстве этих синте зов был использован классическийвариант реакции Кенигса - Кнорра. В среднем олигосахариды указанного типа получаются с выходами 40-60%, в отдельных случаях -- до 80%. Таким путем были, например, синтезированы производные генциобиозы II [24], ((3,В-глюкопиранозил-(1>4)-(в,D-глюкопиранозил-(1>6)-D-галактозы III [25], 6,6'-ди-О-(в,D-глюкопиранозил)-ламинарибиозы (Положение заместителей в восстанавли вающих дисахаридах, имеющих тривиальные названия, обозначаются циф рами без индексов в восстанавливающем звене и цифрами со штрихом в концевом моносахаридном остатке) IV [26] и многие другие соединения.
Как и в других случаях применения классического варианта реакции Кенигса - Кнорра, конденсация нередко протекает с осложнениями, а выхо ды получаемых соединений подвержены значительным колебаниям. Так, два различных производных 4-О-(б-D-глюкопиранозил)-6-О-(в-D-глюкопиранозил) - D - глюкопиранозы, синтезируемые гликозилированием 2,3,2',3'-тетра-О-ацетил-4',6'-О-бензилиден-в-бензилмальтозида [27] и 1,2,3,2',3',4',6'-гепта-О-ацетил-в-мальтозы [28] 2,3,4,6-тетра-О-ацетил-б-D-глюкопиранозилбромидом в сходных условиях, были получены с выходами 79 и 8% соответственно.
Модификацию Бредерека использовали почти исключительно для син теза дисахаридов с гликозидными связями, включающими первичный гидроксил. Во всех изученных примерах реакция протекала с высокими выходами и стереоспецифично. Применение этой модификации особенно удобно в тех случаях, когда синтез соответствующего частично защищенного производно го сахара осуществляется через тритиловые эфиры, поскольку при этом ис ключается стадия детритилирования.
Гликозилирование вторичных гидроксилов сахара обычно сопряжено с значительно большими трудностями. В этом случае в условиях класси ческого варианта реакции Кенигса - Кнорра выходы обычно низки и редко превышают 20%. Примером может служить следующий синтез [29].
С наибольшими трудностями таким путем получают производные три-сахаридов и других более сложных олигосахаридов. Так, при конденсации ацетобромгенциобиозы с тетраацетатом глюкозы, содержащим экваториаль ный гидроксил, в наиболее совершенном варианте классической модифика ции реакции Кенигса - Кнорра выход производного трисахарида составил всего 2,2% [30].
В отдельных случаях различия в реакционной способности вторичных гидроксилов сахара настолько велики, что удается осуществить даже избира тельное гликозилирование. Таким способом, например, осуществлен синтез производного софорозы [22].
Иногда причины осложнений, возникающих при гликозилировании вторичных гидроксилов сахара, связаны с миграцией защищающих групп. Так, например, при гликозилировании 1,2;5,6-ди-О-изопропилиден-б-D-глюкофуранозы 2,3,4,6-тетра-О-ацетил-б-D-глюкопиранозилбромидом в ус ловиях классического варианта реакции Кенигса - Кнорра была получена сложная смесь веществ [31], из которой ламинарибиоза была выделена с выходом 9,5%, а конденсация тех же соединений по варианту Земплена привела к смеси аномерных дисахаридов с 1>3- и 1>6-связями [32].
Гораздо более успешным для гликозилирования вторичных гидрок-. силов Сахаров оказалось применение модификации Гельфериха, что позво лило получить некоторые дисахариды с выходами до 50% и более. Таким пу тем был осуществлен синтез производного гиалобиоуроновой кислоты [33].
Аналогичным образом был осуществлен синтез производного 3-O-б-D-галактопиранозил)-N-ацетил-D-глюкозамина [34].
Однако отсутствие стереоспецифичности реакции в варианте Гель фериха сильно ограничивает возможности его применения.
Долгое время значительные трудности вызывал синтез невосстанавливающих дисахаридов, поскольку все попытки получения этих соединений по классическому варианту реакции Кенигса - Кнорра неизменно приводили к весьма низким выходам. Причина осложнений кроется, очевидно, в окисле нии восстанавливающего производного гликозилируемого сахара окисью или карбонатом серебра, применяемыми в этом варианте для связывания галоидоводорода. Использование для этой цели варианта Гельфериха позволило резко повысить выходы невосстанавливающих дисахаридов (до 30 - 45%). Так, октаацетат в,в-трегалозы был получен таким путем с выходом 31,5%:
Однако и в этих случаях отсутствие стереоспецифичности реакции дает неожиданные результаты, не позволяющие применять эту модификацию для стереонаправленного синтеза. Так, синтез Б-галактопиранозил-В-глюкопиранозида по методике, аналогичной синтезу в,в-трегалозы, приводит уже не к 1,2-транс-, а к 1,2-цис-изомеру [35].
11.2 Ортоэфирный метод
Хотя этот метод был предложен говеем недавно и с его помощью синте зировано еще ограниченное число олигосахаридов, имеющиеся данные пока зывают, что его применение открывает новые возможности для синтеза оли госахаридов различного типа. Так, например, через ортоэфиры Сахаров были синтезированы производные ламинарибиозы - дисахарида, ранее труднодос тупного синтетически, 6-О-в-мальтозил)- в -D-глюкопиранозы.
С весьма высоким выходом (90%) было получено производное 6-O-(б-L-арабинофуранозил)-D- глюкозы.
Этот синтез представляет особый интерес, ибо синтез соединений с гликофуранозидными связями другими методами сопряжен с рядом серьезных осложнений. В частности, известны лишь единичные примеры синтеза олигосахаридов с гликофуранозидными связями, выполненные по методу Кенигса - Кнорра.
Изучена относительная реакционная способность различных.гидрок-силов сахара в условиях гликозилирования ортоэфирами. Показано, что пер вичные гидроксилы более активны в этих условиях, чем вторичные. Однако и в последнем случае соответствующие олигосахариды удается получать с удовлетворительными выходами. Стереоспецифичность гликозилирования и отсутствие побочных продуктов конденсации позволяет считать ортоэфир-ный метод достаточно перспективным путем синтеза олигосахаридов [36].
Библиографический список
1. Степаненко Б.Н. Химия и биохимия углеводов (моносахариды) / Б.Н. Степаненко - М.: Высшая школа, 1977. - 224 с.
2. Нейланд О.Я. Органическая химия / О.Я. Нейланд - М.: Высшая школа, 1990. - 751 с.
3. Н. Бочков, В.А. Афанасьев, Г.Е. Заиков. Синтез моносахаридов - защитные группы, углеводы
4. Крамер М. Сахара и их производные / М.Крамер - Л.: Научное химико-техническое издательство, 1929. - 229 с.
5. Терней А.Л. Современная органическая химия / А.Л. терней - М.: Высшая школа, Т-2, 19.. - 651 с.
6. Бочков А.Ф. Углеводы / А.Ф. Бочков, В.Ф. Афанасьев, Г.Е. Заиков - М.: Наука, 1980. - 176 с.
7. Feingold D.S., Neufeld F., Hassid W.Z., J. Biol. Chem., 233, 783 (1958).
8. Monod J., Torriani A.M., Ann. Inst. Pasteur, 78,65 (1950); Doudoroff M.,. Hassid W.Z., Putman E.W., PotterA. L. Lederberg J., J. Biol. Chem., 179, 921 (1949).
9. W. Brock Neely, Adv. in Carbohydrate Chem., 15,341 (1960).
10. Roy L. Whistler Методы химии углеводов (перевод с английского) / Roy L. Whistler, M.L. Wolfrom - М.: Мир, 1967. - 512 с.
11. Белецкая И.П., Карлстэдт Н.Б. Р-арилирование гидрофосфорильных производных защищённых моносахаридов, катализируемое комплексами палладия / И.П. Белецкая, Н.Б. Карлстэдт, Нифантьев Э.Е. и др. // Журнал органическая химия. - 2006. Т.42. Вып. 12. - С. 1793 - 1795
12. Sheldon H., Silverberg M., Keener J., J. Cell. Biol., 13, 468 (1962).
13. Porter R. R., «The Cell» (eds J. Brachet, E. A. Mirsky), v. 2, Academic Press, New York--London, 1961, p. 621.
14. Робертсон Дж., в кн. «Молекулярная биология», Издатинлит, 1963, стр. 102.
15. Bell L. G., J. Theoret. Biol., 3, 132 (1962).
16. Yamashina L.I., lzumi K-, Abstr. Sixth Internt.Congr. Biochemistry, v 6, New York, 1964.
17. Gilby A.R., Few A.V., Me Quilban K-, Biochem. Biophys.Acta, 29, 21 (1958).
18. Distler J., Roseman S., Proc. Nat. Acad.Sci. USA, 51, 897 (1961); Brim- dish D.E., ShawN., Baddiley J., Biochem. Biophys. Res. Comm., 18, 305 (1965).
19. Мак-Ильвейн К., Биохимия и центральная нервная система, Изда- тинлит, 1962.
20. Cummings N. J., Biological Aspects of Neurological Disorders, Black- well Scient Publ., Oxford, 1959.
21. Carter H.E., Hendry R.A., Stanacev N.Z., J. Lipid Res., 2, 223 (1961); SasiryP.S., KatesM., Biochim Biophys Acta, 70, 214 (1963).
22. Porter K.R., Machado R.D., J. Biophys.Biochem.Cytol, 7, 167 (1960).
23. SaltonM. R.J., The Bacterial Cell Wall. Elsevier Publ. Co., Amsterdam, 1964.
24. Dische Z., Danilczenko A., Zelmenis G., in «Chemistry and Biologv of Mucopolysaccharides» (Ciba Found. Symp.), J. and A. Churchill Ltd., London, 1958, p. 116.
25. Сазыкин Ю.О., Биохимические основы действия антибиотиков на микробиоклетку, Наука, 1965.
26. R асе R.R., Sanger R., Blood Groups in Man, Blackwell, Oxford, 1958.
27. Kathan R.H., Winzler RJ, Johnson C.A., J. Expil. Med., 113, 314 (1969).
28. Дорфман В. А., Физико-химические основы оплодотворения, Изд. АН СССР, 1963.
29. Kauffmann F., Kruger L., Liideritz O., Westphal О., Zentr. Bakter., 182, 57 (1961); Westphal O., Ann. Inst. Pasteur, 98, 789 (1960).
30. Tolmach L.J., Adv. in Virus Res., 4, 63 (1957).
31. Hutton J.J., Goebel W.T., J. Gen. Physiol, 45, 125 (1962).
32. Goebel W.F., Barry G.T., J. Exptl. Med., 107, 185 (1958).
33. Rude E., Goebel W.F., J. Exptl. Med., 116, 73 (1962).
34. O'M alley W. E., Achinstein В., Shear M.J., J. Nat. Cancer 1161, 1169 (1962); Cancer Res., 23, 890 (1963).Moscona A., in «Developing Cell Systems and their Control», Ronald I New York, 1960.
35. Defend V., Gasic G., J. Cell. a. Compar. Physiol., 62, 13 (1963).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общая характеристика, классификация и номенклатура моносахаридов, строение их молекул, стереоизомерия и конформации. Физические и химические свойства, окисление и восстановление глюкозы и фруктозы. Образование оксимов, гликозидов и хелатных комплексов.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 24.08.2014Строение углеводов. Механизм трансмембранного переноса глюкозы и других моносахаридов в клетке. Моносахариды и олигосахариды. Механизм всасывания моносахаридов в кишечнике. Фософорилирование глюкозы. Дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата. Синтез гликогена.
презентация [1,3 M], добавлен 22.12.2014Межмолекулярная дегидратацией спиртов. Синтез эфиров по реакции Вильямсона. Присоединение спиртов к алкенам. Синтез эфиров сольватомеркурированием - демеркурированием алкенов. Присоединение спиртов к алкинам. Триметилсилиловые эфиры. Силилирование.
реферат [156,5 K], добавлен 04.02.2009Описание синтез-газа – смеси оксида углерода с водородом в различных соотношениях. Капитальные и эксплуатационные затраты на его производство. Парциальное окисление метана и условия синтеза. Автотермический риформинг метана или нефти (АТР, ATR).
презентация [1,3 M], добавлен 12.08.2015Основные способы получения спиртов. Гидрогенизация окиси углерода. Ферментация. Синтез спиртов из алкенов. Синтез спиртов из галогеноуглеводородов, из металлоорганических соединений. Восстановление альдегидов, кетонов и эфиров карбоновых кислот.
реферат [150,9 K], добавлен 04.02.2009Физические и химические свойства 1,3,4-оксадиазола, схемы получения его симметричных и несимметричных 2,5-производных. Метод окислительной и дегидратационной циклизации. Синтез 2-амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазола циклизацией семикарбазона бензальдегида.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 03.09.2013Нахождение параметров уравнения Аррениуса методом наименьших квадратов. Получение статистической модели абсорбера с помощью метода Брандона. Математическое описание аппаратов. Синтез оптимальной тепловой системы с помощью эвристического метода.
курсовая работа [292,7 K], добавлен 01.11.2009Синтез алкилроданидов. Синтез ароматических роданидов. Синтез роданоспиртов и роданоэфиров. Свойства тиоцианатов. Экспериментальная часть. Реагенты. Лабораторная посуда и оборудование. Методика синтеза. Органические тиоцианаты в народном хозяйстве.
курсовая работа [96,3 K], добавлен 21.11.2008Основные методы получения силиловых эфиров енолов. Применение силиловых эфиров енолов в синтезе. Силиловые эфиры енолов как С-нуклеофилы. Синтез исходных соединений. Реакции бис-(2,6-триметилсилилокси) бициклов нонандиена-2,6. Реакция с электрофилами.
курсовая работа [763,0 K], добавлен 21.11.2008Производные пантоевой кислоты. Соли 4 (5Н) – оксазолония, их синтез и свойства. Методы синтеза и очистки исходных соединений, анализа и идентификации синтезированных соединений. Порядок проведения экспериментов и исследование полученных результатов.
дипломная работа [237,2 K], добавлен 28.01.2014Способы получения синтез-газа, газификация каменного угля. Новые инженерные решения в газификации угля. Конверсия метана в синтез-газ. Синтез Фишера-Тропша. Аппаратурно-техническое оформление процесса. Продукты, получаемые на основе синтез-газа.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 04.01.2009Применение дифениламина. Амины. Ацилирование и алкилирование аминов. Образование производных мочевины. Алкилирование первичных и вторичных аминов. Расщепление и окисление аминов. Синтез на основе анилина и анилиновой соли. Синтез из хлорбензола и анилина.
курсовая работа [471,2 K], добавлен 17.01.2009Хинолиновая циклическая система веществ. Большинство синтезов, ведущих к образованию хинолиновой циклической системы. Синтез Дебнера-Миллера, Скраупа, Конрада-Лимпаха-Кнорра, Пфитцингера. Щелочное гидролитическое раскрытие пятичленного кольца изатина.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 01.06.2009Строение и схема получения малонового эфира. Синтез ацетоуксусного эфира из уксусной кислоты, его использование для образования различных кетонов. Таутомерные формы и производные барбитуровой кислоты. Восстановление a,b-Непредельных альдегидов и кетонов.
лекция [270,8 K], добавлен 03.02.2009Формула углеводов, их классификация. Основные функции углеводов. Синтез углеводов из формальдегида. Свойства моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов. Гидролиз крахмала под действием ферментов, содержащихся в солоде. Спиртовое и молочнокислое брожение.
презентация [487,0 K], добавлен 20.01.2015Синтез метанола из оксида углерода и водорода. Технологические свойства метанола (метиловый спирт). Применение метанола и перспективы развития производства. Сырьевые источники получения метанола: очистка синтез-газа, синтез, ректификация метанола-сырца.
контрольная работа [291,5 K], добавлен 30.03.2008Окисление органических соединений и органический синтез. Превращение, протекающее с увеличением степени окисления атома. Соединения переходных металлов. Реакции окисления алкенов с сохранением углеродного скелета. Окисление циклических соединений.
лекция [2,2 M], добавлен 01.06.2012Основные способы получения аминопиридинов: реакции Чичибабина, Кенигса и Гренье, метод восстановления N-оксидов, синтез с помощью перегруппировки Курциуса. Реакции синтеза 1-пиридин-4-пиридиния хлорида, 4-аминопиридина и 4-аминопиридина гидрохлорида.
реферат [180,9 K], добавлен 09.11.2013Эпоксидирование (+)-карвона, с использованием NaOH(в.) для получения эпоксида с 89% выходом. Способы получения йодолактона. Внедрение атома азота, с последующим стереоселективным алкилированием. Синтез из азетидинона и синтез кольца пирролидина.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 26.04.2016Твердофазный синтез в стекле. Осаждение из растворов. Гидротермальный метод. Метод MOVPE. Синтез нанокристаллических PbS в растворе поливинилового спирта. Синтез нанокристаллов в стеклянной матрице. Оптические измерения.
контрольная работа [261,0 K], добавлен 08.12.2003
