Создание О-гликозидной связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Создание О-гликозидной связи

Пожалуй, наиболее важной чертой гликозидной связи с точки зрения синтетика или, по крайней мере, чертой, доставляющей ему наибольшее количество хлопот, является изомерия гликозильного остатка. Как мы помним, типичный моносахарид может образовывать четыре изомерных гликозильных остатка и, следовательно, четыре типа гликозидной связи: б- и в-аномеры пиранозной формы и б- и в-аномеры фуранозной формы. Потому при синтезе определенного гликозида из данного моносахарида и данного спирта необходимо добиться не только создания нужной - гликозидной - связи (это общая задача любого синтеза), но и обеспечить образование гликозильного остатка с определенным размером цикла, а также обеспечить определенную конфигурацию гликозидного центра, т.е. добиться стереоспецифичности или хотя бы стереоселективности реакции.

Все современные подходы к гликозидному синтезу строятся на одном общем принципе - на нуклеофильном замещении при гликозидном центре, причем нуклеофилом выступает агликон - либо как таковой, в виде гидроксилсодержащего соединения, либо в виде некоторых производных, содержащих при атоме кислорода катионоидную уходящую группу. Для эффективного протекания такой реакции необходимо, чтобы в молекуле исходного производного моносахарида - гликозилирующего агента - содержалась хорошая уходящая группа при гликозидном центре, т.е. чтобы последний был активирован к нуклеофильному замещению.

Во всех современных методах гликозидного синтеза применяют гликозилирующие агенты, в которых все спиртовые гидроксилы защищены. Этим достигается сразу два результата. Во-первых, исключается самоконденсация - гликозилирование собственных гидроксильных групп. Во-вторых, защита спиртовых гидроксилов закрепляет циклическую систему производного моносахарида, исключает изомеризацию гликозильного остатка (типа мутаротации) и обеспечивает образование гликозида с определенным, заранее заданным размером цикла. Чаще всего для этой цели используют сложноэфирную защиту, например, ацетаты, легко удаляемые мягким щелочным сольволизом (гидролизом или метанолизом), который не затрагивает обычные гликозидные связи. Для этой же цели применяют бензильную защиту - простые бензиловые эфиры расщепляются каталитическим гидрогенолизом, к которому гликозидные связи инертны.

Синтез олигосахаридов

гидроксил гликозильный олигосахарид спиртовой

Мы уже неоднократно упоминали о том, что олигосахариды могут служить удобными, в некоторых случаях идеальными моделями полисахаридов, с помощью которых удается относительно легко выяснить многие вопросы химии и биохимии их более сложных прототипов - самих полисахаридов. Действительно, типичный олигосахарид - это в полном смысле слова «маленький полисахарид»; и все те особенности структуры и свойств полисахаридов, которые не связаны специфическим образом с их высоко молекулярностью, в полной мере обнаруживаются и для олигосахаридов. Более того, в большом классе биологических явлений, включающих взаимодействие полимеров один с другим и даже клеток друг с другом, нередко определяющим фактором оказываются контакты поверхностных участков, представляющих собой не восстанавливающие концы полисахаридных цепей.

Часто в таком взаимодействии существенным оказывается только соприкосновение с коротким - олигосахаридным - концевым участком, а не со всей макромолекулой в целом. Поэтому олигосахариды, структура которых повторяет структуру такого концевого участка большой молекулы, с большой полнотой моделирует многие биологические свойства самого биополимера. Отсюда становится понятным, что синтезу олигосахаридов исследователи уделяют большое внимание, причем интерес к этой проблеме особенно обострился в самые последние годы в связи со значительным прогрессом в познании биологических функций полисахаридных структур. В результате во всей проблеме гликозидного синтеза синтез олигосахаридов сейчас прочно занимает центральное положение.

По сравнению с синтезом сложных гликозидов других классов синтез олигосахаридов ставит перед исследователем ряд дополнительных задач, связанных с обеспечением региоспецифичности реакций в агликоновой части будущей молекулы. В этом отношении наиболее простой случай представляет собой синтез дисахаридов. Для его выполнения надо решить две задачи: обеспечить введение в молекулу гликозильного остатка с нужным размером цикла и нужной конфигурацикй гликозидной связи и обеспечить гликозилирование определенного гидроксила в моносахаридном остатке, играющем роль агликона.

Для того, чтобы добиться региоспецифичности гликозилирования агликоновой компоненты, прибегают к частично защищенным производным сахаров, содержащим одну гидроксильную группу. В синтезе высших олигосахаридов возникает еще одна задача: создание нужной последовательности моносахаридных остатков. Наконец, нужно упомянуть о проблеме синтеза полисахаридов. При всех достоинствах олигосахаридов как моделей природных полисахаридов работа с синтетическими полисахаридами принципиально допускает, разумеется, большее приближение к природным прототипам и, что еще важнее, позволяет осуществить гораздо более тонкое направленное варьирование их структуры. Однако трудности в разработке методов синтеза полисахаридов весьма значительны, а успехи пока еще очень скромны. Тем не менее, есть основания надеяться, что в этой области науки заканчивается индукционный период развития и в обозримом будущем в ней можно ожидать существенного прогресса

Мы рассмотрели - крайне схематически - основные задачи синтеза в ряду углеводов и лишь упомянули принципы, лежащие в основе современных решений этих задач. Сколько-нибудь подробное изложение вопроса не может быть выполнено в рамках настоящего издания - ему должна быть посвящена отдельная книга. Здесь мы можем лишь подчеркнуть, что синтез в углеводах составляет сейчас мощную высокоразвитую ветвь органической химии. Перестали быть проблемой синтезы моносахаридов, в последние годы успешно выполнены синтезы ряда сложных олигосахаридов, становится реальностью синтез некоторых полисахаридов. Эта область сейчас постепенно приближается к такому состоянию, когда многообразие и богатство ее теоретического и методического арсенала будут соответствовать сложности объекта исследования.

Размещено на Allbest.ru