Biomimetická syntéza - Biomimetic synthesis

Biomimetická syntéza je oblast organický chemická syntéza to je konkrétně biologicky inspirováno. Tento termín zahrnuje jak testování „biogenetické hypotézy“ (domnělý biosyntéza v přírodě) provedením řady reakcí určených k paralelizaci navrhované biosyntézy, stejně jako studijních programů, kde syntetická reakce nebo reakce zaměřené na požadovaný syntetický cíl jsou navrženy tak, aby napodobovaly jednu nebo více známý enzymatický transformace zavedeného biosyntetická cesta.[1][2] Nejdříve obecně uváděný příklad biomimetické syntézy je Sir Robert Robinson je organická syntéza alkaloidu tropinon.[3]

Robinsonská syntéza tropinonu.png

Novější příklad je E.J. Corey je karbenium zprostředkovaná cyklizace vytvořeného lineárního polyen poskytnout tetracyklický steroid kruhový systém,[4] který vycházel ze studií kationtových cyklizací lineárních polyenů metodou Albert Eschenmoser a Gilbert Stork,[5][6] a rozsáhlé studie W.S. Johnson definovat požadavky na zahájení a ukončení cyklizace a stabilizaci kationtové karbeniové skupiny během cyklizace (jak to příroda dosahuje prostřednictvím enzymy během biosyntézy steroidy jako cholesterol ).[7] Ve vztahu k druhé definici, syntetické organický nebo anorganické katalyzátory aplikován k dosažení chemické přeměny provedené v přírodě a biokatalyzátor (např. čistě bílkovinný katalyzátor, a kov nebo jiný kofaktor vázán na enzym nebo ribozym ) lze říci, že dosahuje biomimetické syntézy, kde byl design a charakterizace takových katalytických systémů označen biomimetická chemie.[8][9][10]

Syntéza proto-daphnifylin

Proto-Daphniphylline je biosyntetizován ze skvalenu
a) Klíčové prekurzory A a B pro syntézu proto-daphnifylin. (b) Mechanismy přeměny dialdehydu A na proto-daphnifylin.

Proto-daphniphylline je prekurzorem v biosyntéza rodiny alkaloidy nalezen v Daphniphyllum macropodum. Zajímavá je díky svému komplexu molekulární struktura což z něj dělá náročný cíl pro konvenční metody organické syntézy díky kondenzované kruhové struktuře a spiro uhlíkovému centru. Na základě navrhované biosyntetické dráhy proto-daphnifylin z skvalen, Clayton Heathcock a spolupracovníci vyvinuli pozoruhodně elegantní a krátkou celkovou syntézu proto-daphnifylin z jednoduchých výchozích materiálů.[11] Toto je příklad toho, jak může biomimetická syntéza zjednodušit celkovou syntézu komplexního přírodního produktu.

Klíčový krok v Heathcockově syntetické cestě zahrnuje cyklizaci acyklických dialdehydů A nebo B za vzniku proto-daphnifylin. Oba dialdehydy (A nebo B) mají uhlíkové kostry analogicky ke skvalenu a lze je syntetizovat z jednoduchých výchozích materiálů. Ošetření A nebo B sekvencí jednoduchých činidel obsahujících hydroxid draselný, amoniak, a octová kyselina vedlo ke vzniku proto-daphnifylin. V tomto pozoruhodném kroku bylo vytvořeno šest vazeb σ a pět kruhů. V původní zprávě bylo navrženo, že hydroxyldihydropyranový meziprodukt C byl poprvé vytvořen, když byl dialdehydový výchozí materiál (A) zpracován hydroxidem draselným. 2-aza-l, 3-dienový meziprodukt (D) byl vytvořen z reakce meziproduktu C s amoniakem. Kyselinou katalyzovaný Diels-Alderova reakce vznikl meziprodukt E, který se za reakčních podmínek dále převáděl na konečný produkt.

Příklady biomimetických syntéz na Wikipedii

Další literární příklady biomimetických syntéz

Reference

  1. ^ de la Torre MC, Sierra MA (leden 2004). "Komentáře k nedávným úspěchům v biomimetické organické syntéze". Angew. Chem. Int. Vyd. Engl. 43 (2): 160–81. doi:10.1002 / anie.200200545. PMID  14695603.
  2. ^ van Tamelen EE (1961). Syntézy přírodních produktů biogenetického typu. Fortschr. Chem. Org. Naturst. 19. str. 242–290. doi:10.1007/978-3-7091-7156-1_5. ISBN  978-3-7091-7158-5.
  3. ^ Robinson R (1917). "LXIII. Syntéza tropinonu". Journal of the Chemical Society, Transactions. 111: 762–768. doi:10.1039 / CT9171100762.
  4. ^ Corey EJ, Luo G, Lin LS (1997). "Jednoduchá enantioselektivní syntéza biologicky aktivního tetracyklického mořského sesterterpenu scalarenedial". J. Am. Chem. Soc. 119 (41): 9927–28. doi:10.1021 / ja972690l.
  5. ^ Eschenmoser A, Felix D, Gut M, Meier J, Stadler P (1959). "Některé aspekty kyselinou katalyzované cyklizace terpenoidních polyenů". Ve Wolstenholme GE, O'Conner M (eds.). Sympozium nadace Ciba o biosyntéze terpenů a steroidů. Symposia Novartis Foundation. London: J. & A. Churchill. 217–230. doi:10.1002 / 9780470719121.ch14. ISBN  9780470719121.
  6. ^ Stork G, Burgstrahler AW (1955). "Stereochemie polyenové cyklizace". J. Am. Chem. Soc. 77 (19): 5068–77. doi:10.1021 / ja01624a038.
  7. ^ Johnson WS, Marshall JA, Keana JF, Franck RW, Martin DG, Bauer JV (1966). „Celková syntéza steroidů - přístup hydrochryzenu - XVI: Racemický konessin, progesteron, cholesterol a některé související přírodní produkty“. Čtyřstěn. 22: 541–601. doi:10.1016 / S0040-4020 (01) 90961-5.
  8. ^ Breslow R. (Leden 2009). „Biomimetická chemie: biologie jako inspirace“. The Journal of Biological Chemistry. 284 (3): 1337–42. doi:10,1074 / jbc.X800011200. PMID  18784073.
  9. ^ Lee SC, Holm RH (duben 2003). „Spekulativní syntetická chemie a problém dusičnanů“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 100 (7): 3595–600. doi:10.1073 / pnas.0630028100. PMC  152967. PMID  12642670.
  10. ^ Breslow R. (1995). „Biomimetická chemie a umělé enzymy: Katalýza záměrně“. Účty chemického výzkumu. 28 (3): 146–153. doi:10.1021 / ar00051a008.
  11. ^ Piettre S, Heathcock CH (Červen 1990). "Biomimetická celková syntéza proto-dafnifylinu". Věda. 248 (4962): 1532–4. doi:10.1126 / science.248.4962.1532. PMID  17818314.
  12. ^ Gao S, Chen C (2012). "Nakiterpiosin". V Li JJ, Corey EJ (eds.). Celková syntéza přírodních produktů: Na hranicích organické chemie. Berlín: Springer. s. 25–38. ISBN  978-3-642-34065-9.
  13. ^ Heathcock CH Hansen MM, Ruggeri RB, Kath JC (1992). "Daphniphyllum alkaloidy. 11. Biomimetická celková syntéza methyl homosecodaphniphyllate. Vývoj tetracyklizační reakce". Journal of Organic Chemistry. 57 (9): 2544–53. doi:10.1021 / jo00035a008.
  14. ^ Heathcock CH Piettre S, Ruggeri RB, Ragan JA, Kath JC (1992). „Alkaloidy Daphniphyllum. 12. Navrhovaná biosyntéza pentacylové kostry. proto-Daphniphylline ". Journal of Organic Chemistry. 57 (9): 2554–66. doi:10.1021 / jo00035a009.

Další čtení