Предложен новый подход к полному синтезу любых сахаров

Учёные, специализирующиеся на химии сахаров, давно разработали и широко используют высокоэффективный синтетический метод, позволяющий получать разнообразные природные олигосахариды из крахмала. Несмотря, однако, на множество методов выработки моносахаридов, автоматизированный синтез олигосахаридов до сих пор не может похвастаться достойным разнообразием продуктов. Но главное тут, конечно, в необходимости постоянно ставить и снимать защитные группы. Иногда на одну «полезную стадию» приходится по четыре и более стадий «защиты — снятия защиты», в которых вместо построения каркаса происходит лишь неизбежная потеря вещества.

Новый синтетический метод, разработанный в Северо-Восточном университете (США), не только дополняет уже существующие традиционные способы, но и позволяет получать ненасыщенные олигосахариды, имеющие большое значение для исследований в таких областях, как медицинская химия и биология. А главное в том, что он требует всего одной «защитной» стадии.

Схема нового синтетического метода (иллюстрация ACS).

Учёные всё больше осознают важную роль сахаров в биологических системах, где они участвуют в протеин-протеиновых взаимодействиях и клеточных сигнальных путях. Многостадийные полные синтезы или синтезы на основе природных полупродуктов открывают доступ к природным сахарам, однако для наблюдаемого биологического эффекта необходимы D- и L-сахара, чтобы можно было экспериментальным образом разделить значение физических (как это бывает при взаимодействии с протеинами) и химических свойств сахаров (более важных при молекулярном распознавании).

Исследователи под руководством Джорджа О’Доэрти нашли способ получения сложнозамещённых сахаров из самых простых исходных веществ, используя для этого асимметрический и диастереоселективный катализ. Синтез начинается с [ужасно канцерогенного] ахирального акрилфурана, который в три шага конвертируется в гексозу. Введение дополнительных блоков-сахаров контролируется двойной связью промежуточного пиранона, которая используется для прямого гликозилирования на палладиевом катализаторе. «Енон»-функциональная группа пиранона служит предшественником сразу для трёх потенциальных гидроксильных групп, что позволяет резко снизить количество стадий «поставить защитную группу — снять защитную группу». Это самым положительным образом сказывается на экономии времени, труда и самого рабочего вещества, что резко выделяет новый метод на фоне традиционных.

В качестве примера химики синтезировали сильно разветвлённый, невозможный в природе (полностью-L) гепта-олиго-маннозид всего за 12 шагов, начиная с простейшего акрилфурана. Продемонстрировав тем самым, что метод не только эффективен, но и не ограничен одними природными сахарами.

Подробное описание новой технологии приводится в статье, опубликованной в Journal of the American Chemical Society".

В качестве второй ложки дёгтя (первая касалась канцерогенности исходного акрилфурана) укажем на то, что окисление тетроксидом осмия категорически не приветствуется ввиду его ядовитости и дороговизны.

Подготовлено по материалам Королевского химического общества.