Biomimetisk syntes
Biomimetisk syntes är ett område för organisk kemisk syntes som är specifikt biologiskt inspirerad. Termen omfattar både testning av en "biogenetisk hypotes" ( förmodat förlopp av en biosyntes i naturen) genom utförande av en serie reaktioner utformade för att parallella den föreslagna biosyntesen, såväl som studieprogram där en syntetisk reaktion eller reaktioner syftar till en önskade syntetiska mål är utformade för att efterlikna en eller flera kända enzymatiska transformationer av en etablerad biosyntetisk väg . Det tidigaste allmänt citerade exemplet på en biomimetisk syntes är Sir Robert Robinsons organiska syntes av alkaloiden tropinon .
Ett nyare exempel är EJ Coreys karbeniumförmedlade cyklisering av en konstruerad linjär polyen för att tillhandahålla ett tetracykliskt steroidringsystem , som bygger på studier av katjoniska cykliseringar av linjära polyener av Albert Eschenmoser och Gilbert Stork , och de omfattande studierna av WS Johnson för att definiera kraven för att initiera och avsluta cykliseringen och att stabilisera den katjoniska karbeniumgruppen under cykliseringen (som naturen åstadkommer via enzymer under biosyntes av steroider såsom kolesterol ). I förhållande till den andra definitionen kan syntetiska organiska eller oorganiska katalysatorer som används för att åstadkomma en kemisk omvandling som åstadkommes i naturen av en biokatalysator (t.ex. en rent proteinhaltig katalysator , en metall eller annan kofaktor bunden till ett enzym eller ett ribozym ) sägas att genomföra en biomimetisk syntes, där design och karakterisering av sådana katalytiska system har kallats biomimetisk kemi .
Syntes av proto -daphniphylline
_Key_precursors_A_and_B_for_the_synthesis_of_proto-daphniphylline._(b)_Mechanisms_for_converting_dialdehyde_A_to_proto-daphniphylline..png)
Proto -daphniphylline är en prekursor i biosyntesen av en familj av alkaloider som finns i Daphniphyllum macropodum . Det är av intresse på grund av dess komplexa molekylstruktur som gör det till ett utmanande mål för konventionella organiska syntesmetoder på grund av den sammansmälta ringstrukturen och spirokolcentret. Baserat på en föreslagen biosyntesväg av proto -daphniphylline från squalene , utvecklade Clayton Heathcock och medarbetare en anmärkningsvärt elegant och kort total syntes av proto -daphniphylline från enkla utgångsmaterial. Detta är ett exempel på hur biomimetisk syntes kan förenkla den totala syntesen av en komplex naturprodukt.
Nyckelsteget i Heathcocks syntetiska väg innefattar en cyklisering av acykliska dialdehyder A eller B för att bilda proto -daphniphylline. Båda dialdehyderna (A eller B) har kolskelett analoga med squalen och kan syntetiseras från enkla utgångsmaterial. Behandling av A eller B med en sekvens av enkla reagenser innehållande kaliumhydroxid , ammoniak och ättiksyra ledde till bildandet av proto -daphniphylline. Sex σ-bindningar och fem ringar bildades i detta anmärkningsvärda steg. Det föreslogs i den ursprungliga rapporten att hydroxyldihydropyran-mellanprodukt C först bildades när dialdehydutgångsmaterialet (A) behandlades med kaliumhydroxid. En 2-aza-1,3-dien-intermediär (D) genererades från reaktionen av intermediär C med ammoniak. En syrakatalyserad Diels-Alder-reaktion bildade intermediär E som vidare omvandlades till slutprodukten under reaktionsbetingelserna.
Exempel på biomimetiska synteser i Wikipedia
- carpanone , via Chapman-metoden
- spirotryprostatin B , via Ganesan-metoden
- endiandric acid , se Biomimetic Total synthesis , via Nicolaou-metoden
Ytterligare litteraturexempel på biomimetiska synteser
- Merck-syntes av nakiterpiosin-typ C-nor-D-homo- steroider , t.ex. Strukturell: Klyvda, sammandragna och expanderade ringar (seko-, nor- och homosteroider), via C-13-atommigrering
- Heathcock-syntes av squalen -härledda alkaloider av daphniphyllin-typ, via tetracykliserings- eller pentacykliseringskaskader
Vidare läsning
- Poupon E, Nay B, red. (2011). Biomimetisk organisk syntes . Alkaloider. Vol. 1. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. doi : 10.1002/9783527634606 . ISBN 978-3-527-32580-1 .
- Ashely E (5 januari 2004). "Biomimetisk syntes av naturliga produkter" (PDF) . Litteraturseminarium, Stoltz Research Group . California Institute of Technology. Arkiverad från originalet (PDF) den 23 juni 2010 . Hämtad 24 november 2013 .
