समाचार

प्रविधिको अतिरिक्त, ग्लाइकोसाइडको संश्लेषण सधैं विज्ञानको लागि चासोको विषय भएको छ, किनकि यो प्रकृतिमा एक धेरै सामान्य प्रतिक्रिया हो। श्मिट र तोशिमा र टाटसुटाका हालैका पेपरहरू, साथै त्यहाँ उद्धृत गरिएका धेरै सन्दर्भहरूले कृत्रिम क्षमताहरूको विस्तृत दायरामा टिप्पणी गरेका छन्।
ग्लाइकोसाइडको संश्लेषणमा, बहु-चिनी घटकहरूलाई अल्कोहल, कार्बोहाइड्रेट, वा प्रोटीन जस्ता न्यूक्लियोफाइलहरूसँग जोडिन्छ, यदि कार्बोहाइड्रेटको हाइड्रोक्सिल समूहहरू मध्ये एकसँग चयनात्मक प्रतिक्रिया आवश्यक छ भने, पहिलो चरणमा अन्य सबै कार्यहरू सुरक्षित गर्नुपर्छ। सिद्धान्तमा, इन्जाइम्याटिक वा माइक्रोबियल प्रक्रियाहरू, तिनीहरूको चयनात्मकताको कारणले, क्षेत्रहरूमा ग्लाइकोसाइडहरूबाट छनौट रूपमा जटिल रासायनिक सुरक्षा र सुरक्षा चरणहरू प्रतिस्थापन गर्न सक्छन्। यद्यपि, अल्काइल ग्लाइकोसाइडहरूको लामो इतिहासको कारण, ग्लाइकोसाइडहरूको संश्लेषणमा इन्जाइमहरूको प्रयोग व्यापक रूपमा अध्ययन र लागू गरिएको छैन।
उपयुक्त इन्जाइम प्रणालीको क्षमता र उच्च उत्पादन लागतका कारण, अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइडको इन्जाइम्याटिक संश्लेषण औद्योगिक स्तरमा स्तरोन्नति गर्न तयार छैन, र रासायनिक विधिहरूलाई प्राथमिकता दिइन्छ।
१८७० मा, म्याकोलीले डेक्सट्रोज (ग्लुकोज) र एसिटाइल क्लोराइडको प्रतिक्रियाद्वारा "एसिटोक्लोरहाइड्रोज" (१, चित्र २) को संश्लेषणको रिपोर्ट गरे, जसले अन्ततः ग्लाइकोसाइड संश्लेषण मार्गहरूको इतिहास निम्त्यायो।
चित्र २. माइकलका अनुसार एरिल ग्लुकोसाइडको संश्लेषण
टेट्रा-०-एसिटिल-ग्लुकोपिराइनोसिल हलाइड्स (एसिटोहालोग्लुकोसेस) पछि शुद्ध अल्काइल ग्लुकोसाइडहरूको स्टेरियोसेलेक्टिभ संश्लेषणको लागि उपयोगी मध्यवर्ती पदार्थको रूपमा पाइयो। १८७९ मा, आर्थर माइकलले कोलीको मध्यवर्ती पदार्थ र फेनोलेटहरूबाट निश्चित, क्रिस्टलाइजेबल एरिल ग्लाइकोसाइडहरू तयार गर्न सफल भए। (एरो-, चित्र २)।
१९०१ मा, माइकलले कार्बोहाइड्रेट र हाइड्रोक्सिलिक एग्लाइकोनको विस्तृत दायरामा संश्लेषण गरे, जब W.Koenigs र E.Knorr ले आफ्नो सुधारिएको स्टेरियोसेलेक्टिव ग्लाइकोसिडेशन प्रक्रिया (चित्र ३) प्रस्तुत गरे। प्रतिक्रियामा एनोमेरिक कार्बनमा SN2 प्रतिस्थापन समावेश छ र कन्फिगरेसनको उल्टोको साथ स्टेरियोसेलेक्टिव रूपमा अगाडि बढ्छ, उदाहरणका लागि एसिब्रोमोग्लुकोज मध्यवर्ती ३ को β-एनोमरबाट α-ग्लुकोसाइड ४ उत्पादन गर्दछ। कोएनिग्स-नोर संश्लेषण चाँदी वा पारा प्रवर्द्धकहरूको उपस्थितिमा हुन्छ।
चित्र ३. कोएनिग्स र नोरका अनुसार ग्लाइकोसाइडहरूको स्टेरियोसेलेक्टिभ संश्लेषण
१८९३ मा, एमिल फिशरले अल्काइल ग्लुकोसाइडको संश्लेषणको लागि मौलिक रूपमा फरक दृष्टिकोण प्रस्ताव गरे। यो प्रक्रिया अब "फिशर ग्लाइकोसाइडेशन" को रूपमा चिनिन्छ र यसमा अल्कोहलसँग ग्लाइकोसको एसिड-उत्प्रेरित प्रतिक्रिया समावेश छ। यद्यपि, कुनै पनि ऐतिहासिक विवरणमा १८७४ मा ए. गौटियरको पहिलो रिपोर्ट गरिएको प्रयास पनि समावेश हुनुपर्छ, हाइड्रोक्लोरिक एसिडको उपस्थितिमा डेक्सट्रोजलाई निर्जल इथेनॉलसँग रूपान्तरण गर्ने। भ्रामक तत्व विश्लेषणको कारण, गौटियरले विश्वास गरे कि उनले "डिग्लुकोज" प्राप्त गरेका थिए। फिशरले पछि प्रदर्शन गरे कि गौटियरको "डिग्लुकोज" वास्तवमा मुख्यतया इथाइल ग्लुकोसाइड थियो (चित्र ४)।
चित्र ४. फिशरका अनुसार ग्लाइकोसाइडहरूको संश्लेषण
फिशरले इथाइल ग्लुकोसाइडको संरचनालाई सही रूपमा परिभाषित गरे, जुन प्रस्ताव गरिएको ऐतिहासिक फ्युरानोसिडिक सूत्रबाट देख्न सकिन्छ। वास्तवमा, फिशर ग्लाइकोसाइडेशन उत्पादनहरू जटिल हुन्छन्, प्रायः α/β-एनोमरहरू र पाइरानोसाइड/फ्युरानोसाइड आइसोमरहरूको सन्तुलन मिश्रणहरू जसमा अनियमित रूपमा लिङ्क गरिएको ग्लाइकोसाइड ओलिगोमरहरू पनि समावेश हुन्छन्।
तदनुसार, व्यक्तिगत आणविक प्रजातिहरूलाई फिशर प्रतिक्रिया मिश्रणबाट अलग गर्न सजिलो छैन, जुन विगतमा एक गम्भीर समस्या थियो। यस संश्लेषण विधिमा केही सुधार पछि, फिशरले पछि आफ्नो अनुसन्धानको लागि कोनिग्स-नोर संश्लेषण अपनाए। यस प्रक्रिया प्रयोग गरेर, ई. फिशर र बी. हेल्फेरिच १९११ मा सर्फ्याक्टेन्ट गुणहरू प्रदर्शन गर्ने लामो-श्रृंखला एल्काइल ग्लुकोसाइडको संश्लेषणको रिपोर्ट गर्ने पहिलो व्यक्ति थिए।
१८९३ को सुरुवातमा, फिशरले अल्काइल ग्लाइकोसाइडहरूको आवश्यक गुणहरू, जस्तै अक्सिडेशन र हाइड्रोलिसिसको लागि तिनीहरूको उच्च स्थिरता, विशेष गरी कडा क्षारीय मिडियामा, सही रूपमा याद गरेका थिए। सर्फ्याक्टेन्ट अनुप्रयोगहरूमा अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइडहरूको लागि दुवै विशेषताहरू मूल्यवान छन्।
ग्लाइकोसाइडेसन प्रतिक्रियासँग सम्बन्धित अनुसन्धान अझै पनि जारी छ र हालसालै ग्लाइकोसाइडहरूमा धेरै रोचक मार्गहरू विकास गरिएको छ। ग्लाइकोसाइडहरूको संश्लेषणको लागि केही प्रक्रियाहरू चित्र ५ मा संक्षेप गरिएको छ।
सामान्यतया, रासायनिक ग्लाइकोसिडेशन प्रक्रियाहरूलाई एसिड-उत्प्रेरित ग्लाइकोसिल विनिमयमा जटिल ओलिगोमर सन्तुलन निम्त्याउने प्रक्रियाहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ।
चित्र ५. ग्लाइकोसाइडको संश्लेषणका लागि विधिहरूको सारांश
उचित रूपमा सक्रिय कार्बोहाइड्रेट सब्सट्रेटहरू (फिशर ग्लाइकोसिडिक प्रतिक्रियाहरू र असुरक्षित कार्बोहाइड्रेट अणुहरूसँग हाइड्रोजन फ्लोराइड (HF) प्रतिक्रियाहरू) र गतिविज्ञान नियन्त्रित, अपरिवर्तनीय, र मुख्यतया स्टेरियोट्याक्सिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाहरूमा प्रतिक्रियाहरू। दोस्रो प्रकारको प्रक्रियाले प्रतिक्रियाहरूको जटिल मिश्रणको सट्टा व्यक्तिगत प्रजातिहरूको गठन निम्त्याउन सक्छ, विशेष गरी जब संरक्षण समूह प्रविधिहरूसँग संयुक्त। कार्बोहाइड्रेटहरूले एक्टोपिक कार्बनमा समूहहरू छोड्न सक्छन्, जस्तै हलोजन परमाणुहरू, सल्फोनिलहरू, वा ट्राइक्लोरोएसिटिमिडेट समूहहरू, वा ट्राइफ्लेट एस्टरहरूमा रूपान्तरण गर्नु अघि आधारहरूद्वारा सक्रिय हुन सक्छन्।
हाइड्रोजन फ्लोराइडमा वा हाइड्रोजन फ्लोराइड र पाइरिडाइन (पाइरिडिनियम पोली [हाइड्रोजन फ्लोराइड]) को मिश्रणमा ग्लाइकोसाइडेसनको विशेष अवस्थामा, ग्लाइकोसिल फ्लोराइडहरू स्थितिमा बन्छन् र सहज रूपमा ग्लाइकोसाइडहरूमा रूपान्तरण हुन्छन्, उदाहरणका लागि अल्कोहलहरूसँग। हाइड्रोजन फ्लोराइडलाई बलियो रूपमा सक्रिय, गैर-क्षयकारी प्रतिक्रिया माध्यमको रूपमा देखाइएको थियो; सन्तुलन स्वत: संक्षेपण (ओलिगोमेराइजेशन) फिशर प्रक्रिया जस्तै अवलोकन गरिएको छ, यद्यपि प्रतिक्रिया संयन्त्र सम्भवतः फरक छ।
रासायनिक रूपमा शुद्ध अल्काइल ग्लाइकोसाइडहरू धेरै विशेष अनुप्रयोगहरूको लागि मात्र उपयुक्त हुन्छन्। उदाहरणका लागि, अक्टाइल β-D-ग्लुकोपिरानोजाइडको उपस्थितिमा पोरिन र ब्याक्टेरियोहोडोप्सिनको त्रि-आयामी क्रिस्टलाइजेशन जस्ता झिल्ली प्रोटीनहरूको क्रिस्टलाइजेशनको लागि जैव रासायनिक अनुसन्धानमा अल्काइल ग्लाइकोसाइडहरू सफलतापूर्वक प्रयोग गरिएको छ (यस काममा आधारित थप प्रयोगहरूले १९८८ मा डेइसेनहोफर, ह्युबर र मिशेललाई रसायन विज्ञानमा नोबेल पुरस्कार प्रदान गर्दछ)।
अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइड्सको विकासको क्रममा, विभिन्न मोडेल पदार्थहरूको संश्लेषण गर्न र तिनीहरूको भौतिक-रासायनिक गुणहरूको अध्ययन गर्न प्रयोगशाला स्तरमा स्टेरियोसेलेक्टिभ विधिहरू प्रयोग गरिएको छ, तिनीहरूको जटिलता, मध्यवर्तीहरूको अस्थिरता र प्रक्रिया अपशिष्टहरूको मात्रा र महत्वपूर्ण प्रकृतिको कारणले गर्दा, कोएनिग्स-नोर प्रकारका संश्लेषणहरू र अन्य सुरक्षात्मक समूह प्रविधिहरूले महत्त्वपूर्ण प्राविधिक र आर्थिक समस्याहरू सिर्जना गर्नेछन्। फिशर-प्रकारका प्रक्रियाहरू तुलनात्मक रूपमा कम जटिल र व्यावसायिक स्तरमा गर्न सजिलो छन् र तदनुसार, ठूलो मात्रामा अल्काइल पोलिग्लाइकोसाइड्सको उत्पादनको लागि रुचाइएको विधि हो।


पोस्ट समय: सेप्टेम्बर-१२-२०२०