Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Биомиметический синтез - это область органического химического синтеза , вдохновленная биологией. Термин охватывает как проверку «биогенетической гипотезы» ( предполагаемый ход биосинтеза в природе) посредством выполнения ряда реакций, направленных на параллель с предлагаемым биосинтезом, так и программы обучения, в которых синтетическая реакция или реакции, направленные на желаемые синтетические цели предназначены для имитации одной или нескольких известных ферментативных трансформаций установленного пути биосинтеза . [1] [2] Самый ранний обычно приводимый пример Биомиметического синтеза сэра Роберта Робинсон «sорганический синтез алкалоида тропинона . [3]

Робинзон тропинон синтез.png

Более недавний пример EJ Корь «ы карбений -опосредованного циклизация сконструированного линейного полиена , чтобы обеспечить тетрациклическую стероидную кольцевую систему, [4] , которая построена на изучение катионных циклизации линейных полиенов по Элбертому Эшенмозеру и Gilbert Stork , [5] [6] и обширные исследования WS Johnson для определения требований к инициированию и прекращению циклизации и стабилизации катионной карбениевой группы во время циклизации (как это делает природа посредством ферментов во время биосинтеза стероидов, таких какхолестерин ). [7] Что касается второго определения, синтетические органические или неорганические катализаторы, применяемые для осуществления химического превращения, осуществляемого в природе с помощью биокатализатора (например, чисто белкового катализатора , металла или другого кофактора, связанного с ферментом , или рибозима ), могут можно сказать, что он выполняет биомиметический синтез, где проектирование и определение характеристик таких каталитических систем было названо биомиметической химией . [8] [9] [10]

Синтез прото- дафнифиллина [ править ]

Прото- дафнифиллин синтезируется из сквалена.
(а) Ключевые прекурсоры A и B для синтеза прото- дафнифиллина. (b) Механизмы превращения диальдегида А в прото- дафнифиллин.

Прото- дафнифиллин является предшественником в биосинтезе семейства алкалоидов, обнаруженных в Daphniphyllum macropodum . Он представляет интерес из-за своей сложной молекулярной структуры, что делает его сложной мишенью для традиционных методов органического синтеза из-за структуры конденсированного кольца и спироуглеродного центра. Основываясь на предложенном пути биосинтеза прото- дафнифиллина из сквалена , Клейтон Хиткок и его сотрудники разработали удивительно элегантный и короткий полный синтез прото- дафнифиллина из простых исходных материалов. [11] Это пример того, как биомиметический синтез может упростить полный синтез сложного природного продукта.

Ключевой этап синтетического пути Хиткока включает циклизацию ациклических диальдегидов A или B с образованием прото- дафнифиллина. Оба диальдегида (A или B) имеют углеродный скелет, аналогичный сквалену, и могут быть синтезированы из простых исходных материалов. Обработка A или B последовательностью простых реагентов, содержащих гидроксид калия , аммиак и уксусную кислоту, приводила к образованию прото-дафнифиллин. На этом замечательном этапе были образованы шесть σ-связей и пять колец. В первоначальном отчете было предложено, что гидроксилдигидропиран промежуточный C впервые образуется, когда исходный диальдегид (A) обрабатывают гидроксидом калия. Промежуточное соединение 2-аза-1,3-диена (D) получали в результате реакции промежуточного соединения C с аммиаком. Катализируемая кислотой реакция Дильса-Альдера дает промежуточное соединение E, которое затем превращается в конечный продукт в условиях реакции.

Примеры биомиметических синтезов в Википедии [ править ]

  • карпаноне , через подход Чепмена
  • спиротрипростатин B , через подход Ганесана
  • эндиандриновая кислота , см. Полный синтез биомиметики , через подход Николау

Дальнейшие литературные примеры биомиметического синтеза [ править ]

  • Мерк синтез nakiterpiosin типа С-нор-D-гомо стероидов , например, структурный: расщепляется, контракт и расширенные кольца (seco-, норы и гомостероиды) , с помощью С-13 миграции атомов [12]
  • Heathcock синтез сквалены -derived алкалоидов daphniphylline типа, например, Daphniphyllum , с помощью тетра / pentacyclization каскадов [13] [14]

Ссылки [ править ]

  1. ↑ de la Torre MC, Sierra MA (январь 2004 г.). «Комментарии о последних достижениях в области биомиметического органического синтеза». Энгью. Chem. Int. Эд. Англ . 43 (2): 160–81. DOI : 10.1002 / anie.200200545 . PMID  14695603 .
  2. ^ ван Тамелен EE (1961). Синтез натуральных продуктов биогенетического типа . Fortschr. Chem. Орг. Натурст . 19 . С. 242–290. DOI : 10.1007 / 978-3-7091-7156-1_5 . ISBN 978-3-7091-7158-5.
  3. ^ Робинсон R (1917). «LXIII. Синтез тропинона» . Журнал Химического общества, Сделки . 111 : 762–768. DOI : 10.1039 / CT9171100762 .
  4. ^ Corey EJ, Ло G, Lin LS (1997). «Простой энантиоселективный синтез биологически активного тетрациклического морского сестертерпена скалярного происхождения». Варенье. Chem. Soc . 119 (41): 9927–28. DOI : 10.1021 / ja972690l .
  5. ^ Eschenmoser А, Феликса Д, Gut М, Meier J, P Стадлер (1959). «Некоторые аспекты кислотно-катализируемой циклизации терпеноидных полиенов». В Wolstenholme GE, O'Conner M (ред.). Симпозиум Фонда Ciba по биосинтезу терпенов и стероидов . Симпозиумы Фонда Новартис. Лондон: Дж. И А. Черчилль. С. 217–230. DOI : 10.1002 / 9780470719121.ch14 . ISBN 9780470719121.
  6. ^ Stork G, Burgstrahler AW (1955). «Стереохимия полиеновой циклизации». Варенье. Chem. Soc . 77 (19): 5068–77. DOI : 10.1021 / ja01624a038 .
  7. ^ Джонсон WS, Маршалл JA, Keana JF, Franck RW, Мартин Д., Bauer СП (1966). «Общий синтез стероидов - гидрохризеновый подход - XVI: рацемический конессин, прогестерон, холестерин и некоторые родственные натуральные продукты». Тетраэдр . 22 : 541–601. DOI : 10.1016 / S0040-4020 (01) 90961-5 .
  8. ^ Бресий R (январь 2009). «Биомиметическая химия: биология как источник вдохновения» . Журнал биологической химии . 284 (3): 1337–42. DOI : 10.1074 / jbc.X800011200 . PMID 18784073 . 
  9. Перейти ↑ Lee SC, Holm RH (апрель 2003 г.). «Спекулятивная синтетическая химия и проблема нитрогеназы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (7): 3595–600. DOI : 10.1073 / pnas.0630028100 . PMC 152967 . PMID 12642670 .  
  10. ^ Бресего R (1995). «Биомиметическая химия и искусственные ферменты: катализ по дизайну». Счета химических исследований . 28 (3): 146–153. DOI : 10.1021 / ar00051a008 .
  11. ^ Piettre S, Heathcock СН (июнь 1990 г.). «Биомиметический тотальный синтез прото-дафнифиллина». Наука . 248 (4962): 1532–4. DOI : 10.1126 / science.248.4962.1532 . PMID 17818314 . 
  12. Перейти ↑ Gao S, Chen C (2012). «Накитерпиозин» . В Ли JJ, Кори EJ (ред.). Полный синтез натуральных продуктов: на рубеже органической химии . Берлин: Springer. С. 25–38. ISBN 978-3-642-34065-9.
  13. ^ Heathcock СН , Хансен М., Ruggeri РБ, JC Кат (1992). «Алкалоиды дафнифиллума. 11. Биомиметика полного синтеза метилгомосекодафнифиллата. Развитие реакции тетрациклизации». Журнал органической химии . 57 (9): 2544–53. DOI : 10.1021 / jo00035a008 .
  14. ^ Heathcock CH , Piettre S, Ruggeri RB, Ragan JA, Kath JC (1992). «Алкалоиды дафнифиллума. 12. Предлагаемый биосинтез пентациклового скелета. Прото- дафнифиллин». Журнал органической химии . 57 (9): 2554–66. DOI : 10.1021 / jo00035a009 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Poupon E, Nay B, ред. (2011). Биомиметический органический синтез . Алкалоиды. 1 . Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. DOI : 10.1002 / 9783527634606 . ISBN 978-3-527-32580-1.
  • Эшли Э (5 января 2004 г.). «Биомиметический синтез натуральных продуктов» (PDF) . Литературный семинар, Исследовательская группа Штольца . Калифорнийский технологический институт. Архивировано из оригинального (PDF) 23 июня 2010 года . Проверено 24 ноября 2013 года .