Celková syntéza - Total synthesis

Celková syntéza je kompletní chemická syntéza komplexu molekula, často a přírodní produkt, od jednoduchých, komerčně dostupných prekurzorů.[1][2][3][4] Obvykle se jedná o proces, který nezahrnuje pomoc biologických procesů, což ho odlišuje od polosyntéza. Cílové molekuly mohou být přírodní produkty, léčivě důležité účinné látky nebo organické sloučeniny teoretického zájmu.

Cílem je často objevit novou cestu syntézy pro cílovou molekulu, pro kterou již existují známé cesty. Někdy však žádná cesta neexistuje a chemik si přeje najít životaschopnou cestu poprvé. Jedním důležitým účelem totální syntézy je objev nového chemické reakce a nové chemická činidla.[5]

Rozsah a definice

Termín celková syntéza je méně často, ale stále přesně aplikován na syntézu přírodních polypeptidů a polynukleotidů. Například peptidové hormony oxytocin a vazopresin byly izolovány a jejich celková syntéza byla poprvé uvedena v roce 1954.[6]

Cíle

Ačkoli je to z historického hlediska nepravdivé (viz anamnéza steroidu, kortizonu ), celková syntéza v moderní době byla do značné míry akademickým úsilím (pokud jde o pracovní sílu aplikovanou na problémy). Průmyslové koncerny však mohou vyzvednout konkrétní cesty celkového úsilí o syntézu a vynakládat značné prostředky přírodní produkt cíle, zvláště pokud polosyntéza lze aplikovat na komplexní přírodní produkty léky. I přesto stále probíhá diskuse o hodnotě totální syntézy jako akademického podniku, jejíž některé aspekty jsou zde shrnuty.

Projekty totální syntézy často vyžadují celou řadu reakcí, a proto úsilí o dosažení komplexních celkových syntéz slouží k přípravě chemiků na výkony zejména ve farmaceutické objevné chemii i v procesní chemie. V obou případech jsou komplexní kvalifikace chemických znalostí a silná a přesná chemická intuice důležitou kvalifikací.[Citace je zapotřebí ]

Dějiny

Vitamin B12 celková syntéza: Retrosyntetická analýza. Analýza celkové syntézy Woodward – Eschenmoser, kterou tyto skupiny uvedly ve dvou variantách v roce 1972. Práce zahrnovala více než 100 doktorandů a postdoktorandů z 19 různých národů. The retrosyntéza představuje demontáž cílového vitaminu způsobem, který dává chemický smysl pro jeho případnou dopřednou konstrukci. Terč, vitamin B12 (Já), se předpokládá, že bude připraven jednoduchým přidáním ocasu, který se dříve ukázal jako proveditelný. Potřebný předchůdce, kyselina cobyrová (II), pak se stane terčem a představuje „corrin jádro "vitaminu a jeho příprava se předpokládala, že bude možná prostřednictvím dvou kusů," západní "části, která překrývá kruhy A a D (III) a „východní“ část složená z kruhů B a C (IV). Restrosyntetická analýza poté předpokládá výchozí materiály potřebné k výrobě těchto dvou složitých částí, dosud složitých molekul PROTI–VIII.

Friedrich Wöhler objevil, že organická látka, močovina, mohl být vyroben z anorganických výchozích materiálů v roce 1828. To byl důležitý koncepční milník v chemii, protože byl prvním příkladem syntézy látky, která byla známá pouze jako vedlejší produkt živých procesů.[2] Wöhler získal močovina ošetřením kyanát stříbrný s chlorid amonný, jednoduchá, jednokroková syntéza:

AgNCO + NH4Cl → (NH2)2CO + AgCl

Kafr byl vzácný a drahý přírodní produkt s celosvětovou poptávkou.[když? ][podle koho? ] Haller a Blanc jej syntetizovali z kyseliny kafrové;[když? ][2] předchůdce, kyselina kafrová, však měl neznámou strukturu. Když finský chemik Gustav Komppa syntetizoval kyselinu kafrovou z diethyloxalát a Kyselina 3,3-dimethylpentanová v roce 1904 struktura předchůdců umožnila současným chemikům odvodit komplikovanou prstencovou strukturu kafru. Krátce poté,[když? ] William Perkin zveřejnil další syntézu kafru.[relevantní? – diskutovat] Práce na celkové chemické syntéze kafru umožnily společnosti Komppa zahájit průmyslovou výrobu sloučeniny v Tainionkoski, Finsko, v roce 1907.

Americký chemik Robert Burns Woodward byl přední osobností ve vývoji úplné syntézy komplexních organických molekul, přičemž některé z jeho cílů byly cholesterol, kortizon, strychnin, kyselina lysergová, reserpine, chlorofyl, kolchicin, vitamin B12, a prostaglandin F-2a.[2]

Vincent du Vigneaud byl oceněn v roce 1955 Nobelova cena za chemii pro celkovou syntézu přírodního polypeptidu oxytocin a vazopresin, který referoval v roce 1954 s citací „pro jeho práci na biochemicky důležitých sloučeninách síry, zejména pro první syntézu polypeptidového hormonu“.[7]

Další nadaný chemik je Elias James Corey, kdo vyhrál ten Nobelova cena za chemii v roce 1990 za celoživotní přínos v celkové syntéze a za rozvoj retrosyntetická analýza.

Příklady

Jedna klasika v celkové syntéze je celková syntéza chininu, který před úplnou syntézou do Robert Burns Woodward a William von Eggers Doering v roce 1944,[8] měl historii mnoha dílčích syntéz, které trvaly 150 let a zahrnovaly spory a frustrace.[2]

Reference

  1. ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál dne 2014-12-20. Citováno 2015-08-22.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
  2. ^ A b C d E K. C. Nicolaou; D. Vourloumis; N. Winssinger a P. S. Baran (2000). „Umění a věda totální syntézy na úsvitu dvacátého prvního století“ (dotisk). Angewandte Chemie International Edition. 39 (1): 44–122. doi:10.1002 / (SICI) 1521-3773 (20000103) 39: 1 <44 :: AID-ANIE44> 3.0.CO; 2-L. PMID  10649349.
  3. ^ Nicolaou, K. C. & Sorensen, E. J. 1996, Classics in Total Synthesis: Targets, Strategies, Methods, New York: John Wiley & Sons, ISBN  978-3-527-29231-8
  4. ^ Nicolaou, K. C. & Snyder, S. A., 2003, Classics in Total Synthesis II: More Targets, Strategies, Methods, New York: John Wiley & Sons, ISBN  978-3-527-30684-8
  5. ^ Objev nových syntetických metodik a reagencií během syntézy přírodních produktů v éře post-palytoxinu Ahlam M. Armaly, Yvonne C. DePorre, Emilia J. Groso, Paul S. Riehl a Corinna S. Schindler Chem. Rev., článek ASAP doi:10.1021 / acs.chemrev.5b00034
  6. ^ du Vigneaud V, Ressler C, Swan JM, Roberts CW, Katsoyannis PG (1954). "Syntéza oxytocinu". Journal of the American Chemical Society. 76 (12): 3115–3121. doi:10.1021 / ja01641a004.
  7. ^ „Nobelova cena za chemii 1955“. Nobelprize.org. Nobel Media AB. Citováno 17. listopadu 2016.
  8. ^ Vzpomínka na legendu o organické chemii Robert Burns Woodward, „C&EN“, 4. 4. 2017

externí odkazy