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Além da tecnologia, a síntese de glicosídeos sempre despertou interesse da ciência, por ser uma reação muito comum na natureza. Artigos recentes de Schmidt e Toshima e Tatsuta, bem como muitas referências neles citadas, comentaram sobre uma ampla gama de potenciais sintéticos.
Na síntese de glicosídeos, componentes multiaçúcares são combinados com nucleófilos, como álcoois, carboidratos ou proteínas. Se for necessária uma reação seletiva com um dos grupos hidroxila de um carboidrato, todas as outras funções devem ser protegidas no primeiro passo. Em princípio, os processos enzimáticos ou microbianos, devido à sua seletividade, podem substituir etapas complexas de proteção e desproteção química para seletivamente a partir de glicosídeos em regiões. No entanto, devido à longa história dos alquilglicosídeos, a aplicação de enzimas na síntese de glicosídeos não foi amplamente estudada e aplicada.
Devido à capacidade de sistemas enzimáticos adequados e aos altos custos de produção, a síntese enzimática de alquil poliglicosídeos não está pronta para ser atualizada para o nível industrial, e os métodos químicos são preferidos.
Em 1870, MAcolley relatou a síntese de “acetocloridrose” (1, figura 2) pela reação de dextrose (glicose) com cloreto de acetila, o que eventualmente levou à história das rotas de síntese de glicosídeos.
Figura 2. Síntese de aril glicosídeos de acordo com Michael
Halogenetos de tetra-0-acetil-glucopiranosil (acetohaloglicoses) foram posteriormente considerados intermediários úteis para a síntese estereosseletiva de alquilglicosídeos puros. Em 1879, Arthur Michael conseguiu preparar aril glicosídeos cristalizáveis ​​e definidos a partir de intermediários e fenolatos de Colley. (Aro-,Figura 2).
Em 1901, a síntese de Michael para uma ampla gama de carboidratos e agliconas hidroxílicas, quando W.Koenigs e E.Knorr introduziram seu processo de glicosidação estereosseletiva aprimorado (Figura 3). A reação envolve uma substituição SN2 no carbono anomérico e prossegue estereosseletivamente com inversão de configuração, produzindo por exemplo o α-glicosídeo 4 do anômero β do intermediário aceobromoglicose 3. A síntese de Koenigs-Knorr ocorre na presença de prata ou promotores de mercúrio.
Figura 3. Síntese estereosseletiva de glicosídeos de acordo com Koenigs e Knorr
Em 1893, Emil Fischer propôs uma abordagem fundamentalmente diferente para a síntese de alquilglicosídeos. Este processo é agora conhecido como “glicosidação de Fischer” e compreende uma reação catalisada por ácido de glicoses com álcoois. Qualquer relato histórico deveria, no entanto, incluir também a primeira tentativa relatada de A. Gautier em 1874, de converter dextrose em etanol anidro na presença de ácido clorídrico. Devido a uma análise elementar enganosa, Gautier acreditou ter obtido uma “diglicose”. Fischer demonstrou mais tarde que a “diglicose” de Gautier era na verdade principalmente etilglucósido (Figura 4).
Figura 4. Síntese de glicosídeos segundo Fischer
Fischer definiu corretamente a estrutura do etilglicosídeo, como pode ser visto na fórmula furanosídica histórica proposta. Na verdade, os produtos de glicosidação de Fischer são complexos, principalmente misturas de equilíbrio de anômeros α/β e isômeros piranosídeos/furanosídeos que também compreendem oligômeros glicosídicos ligados aleatoriamente.
Consequentemente, as espécies moleculares individuais não são fáceis de isolar das misturas reaccionais de Fischer, o que tem sido um problema sério no passado. Após algumas melhorias neste método de síntese, Fischer posteriormente adotou a síntese de Koenigs-Knorr para suas investigações. Usando este processo, E.Fischer e B.Helferich foram os primeiros a relatar a síntese de um alquilglicosídeo de cadeia longa exibindo propriedades surfactantes em 1911.
Já em 1893, Fischer notou corretamente propriedades essenciais dos alquilglicosídeos, como sua alta estabilidade à oxidação e hidrólise, especialmente em meios fortemente alcalinos. Ambas as características são valiosas para alquil poliglicosídeos em aplicações de surfactantes.
A pesquisa relacionada à reação de glicosidação ainda está em andamento e várias rotas interessantes para os glicosídeos foram desenvolvidas no passado recente. Alguns dos procedimentos para a síntese de glicosídeos estão resumidos na Figura 5.
Em geral, os processos de glicosidação química podem ser divididos em processos que conduzem a equilíbrios complexos de oligômeros na troca de glicosila catalisada por ácido.
Figura 5. Resumo dos métodos de síntese de glicosídeos
Reações em substratos de carboidratos adequadamente ativados (reações glicosídicas de Fischer e reações de fluoreto de hidrogênio (HF) com moléculas de carboidratos desprotegidas) e reações de substituição cinética controlada, irreversíveis e principalmente estereotáxicas. Um segundo tipo de procedimento pode levar à formação de espécies individuais, em vez de misturas complexas de reações, especialmente quando combinadas com técnicas de grupos de conservação. Os carboidratos podem deixar grupos no carbono ectópico, como átomos de halogênio, sulfonilas ou grupos tricloroacetimidato, ou ser ativados por bases antes da conversão em ésteres triflato.
No caso particular de glicosidações em fluoreto de hidrogênio ou em misturas de fluoreto de hidrogênio e piridina (poli[fluoreto de hidrogênio] de piridínio), os fluoretos de glicosila são formados in situ e são suavemente convertidos em glicosídeos, por exemplo com álcoois. O fluoreto de hidrogênio demonstrou ser um meio de reação fortemente ativador e não degradante; a autocondensação de equilíbrio(oligomerização) é observada de forma semelhante ao processo Fischer, embora o mecanismo de reação seja provavelmente diferente.
Os alquilglicosídeos quimicamente puros são adequados apenas para aplicações muito especiais. Por exemplo, alquil glicosídeos têm sido usados ​​com sucesso em pesquisas bioquímicas para a cristalização de proteínas de membrana, como a cristalização tridimensional de porina e bacteriorodopsina na presença de octil β-D-glucopiranosídeo(outros experimentos baseados neste trabalho levam ao Prêmio Nobel prêmio de química para Deisenhofer, Huber e Michel em 1988).
Durante o desenvolvimento de alquil poliglicosídeos, métodos estereosseletivos têm sido utilizados em escala laboratorial para sintetizar uma variedade de substâncias modelo e para estudar suas propriedades físico-químicas, devido à sua complexidade, à instabilidade dos intermediários e à quantidade e natureza crítica do processo. desperdiçadores, sínteses do tipo Koenigs-Knorr e outras técnicas de grupos de proteção criariam problemas técnicos e econômicos significativos. Os processos do tipo Fischer são comparativamente menos complicados e mais fáceis de realizar em escala comercial e, consequentemente, são o método preferido para a produção de alquil poliglicosídeos em larga escala.


Horário da postagem: 12 de setembro de 2020