Smokingas jodo atomams gamta

Smokingas jodo atomams gamta

Anonim
  • Šio straipsnio pataisa buvo paskelbta 2007 m. Kovo 7 d

Jodo atomai gali būti įmontuoti į cheminį apvalkalą, kad būtų galima kontroliuoti paprastų anglies grandinių virsmą sudėtingomis jodo turinčiomis molekulėmis. Anksčiau tokios reakcijos buvo įmanomos tik naudojant fermentus.

Bistro sintezė apie hopeo molekules rodo įspūdingą fermentų katalizuojamą reakciją. Viename kritime paprasta ciklo fermento paverčiama paprasta anglies atomų diskelių grandine į sudėtingą sistemą, kurioje yra molekuliniai žiedai, išdėstyti aiškiai apibrėžtoje trimatėje 1, 2 pav . Šis ciklizacijos procesas sukuria penkis anglies-anglies ryšius ir devynis stereogeninius centrus - asimetrinius anglies atomus, kuriuos ypač sunku paruošti kontroliuojamu būdu. Be to, reakcija yra enantioselektyvi, tai reiškia, kad sukuriama tik viena iš dviejų galimų molekulės veidrodžio (chiralinių) formų. Chemikai gali tik pavydėti šio išskirtinio molekulinės manipuliacijos lygio.

Stebina tai, kad tokio tipo reakcija nėra unikali. Tai tik vienas iš šimtų panašių natūraliai vykstančių transformacijų, naudojamų gyvybės molekulėms sukurti. Bendra šių reakcijų kryptis yra ta, kad vandenilio atomas iš fermento yra perkeliamas į tam tikrą produkto vietą (1a pav.). Tačiau šioje vietoje fermentiniu būdu gali būti įvedami ir kiti atomai, tokie kaip deguonis ir, egzotiškiau, halogenai - chloras, bromas arba jodas. Nors chemikai sėkmingai mėgdžiojo tam tikrus šių ciklizacijos reakcijų aspektus, halogeno atomų įtraukimas buvo senas iššūkis. Pirmoji bromo sukelta ciklizacija buvo pastebėta daugiau nei prieš 40 metų 3, tačiau tik kaip šalutinę reakciją ir be jokio enantioselektyvumo. Šio leidinio 900 psl. Ishihara ir kolegos 4 praneša apie didžiulį progresą: pirmąją nefermentinę, didelio derlingumo, enantioselektyvią ciklizaciją, kurią sukelia halogeno atomas.

Image

a ) Skvalenas, veikdamas fermentinį chiralinio vandenilio jonų (H + ) fermentinį ekvivalentą, ciklizuojasi, kad suformuotų vilną bakterijose. b, Ishihara ir jo kolegos 4 paruošė chiralinį jodo jonų (I + ) šaltinį, sukeliantį panašią halociklinimo reakciją, taigi pasiekti ilgalaikį tikslą organinėje chemijoje. Reakcijos metu gaminamas tik vienas iš dviejų galimų veidrodžio gaminių.

Visas dydis

Pastaraisiais metais chemikai stengėsi atkurti fermentų galią šiose reakcijose. Iš tiesų, uždavinys ciklizuoti substratus naudojant chiralinio vandenilio jono (H + ) ekvivalentą - taip mėgdžiojant vilties biosintezę - jau buvo įvykdytas Ishihara ir Yamamoto 5 grupėje, gaunant produktus, kurių vienas chiralinis pavidalas šiek tiek viršija kitus . Jie suprojektavo dirbtinę ciklazę, kuri suteikia H + substratui tik iš vienos pusės. Fermento imitacija buvo savotiškas H + cheminis smokingas - molekulė, supanti jonus, imituojanti natūralioje ciklazėje randamą chiralinę aplinką. Visas rinkinys buvo suaktyvintas pridedant Lewiso rūgšties (molekulės, kuri priima elektronų poras iš kitų molekulių), kad dramatiškai padidėtų H + jonų rūgštingumas ir reaktyvumas.

Kol kas taip gerai, bet vis tiek liko vienas tikslas: įvykdyti vadinamąją halociklinimą. Tai yra tos pačios rūšies reakcija, kaip aprašyta aukščiau, tačiau naudojant halogeno atomą, o ne H + . Tūkstančiai egzotiškų halogenintų junginių buvo išskirti iš natūralių šaltinių, iš kurių daugelis žada, kad vaistai gali gydyti įvairias ligas. Keli iš šių junginių turi struktūras, kurios tikriausiai atsiranda dėl fermentinių reakcijų, primenančių nepaprastą vilties ciklizaciją, bet kurias inicijuoja halogeno atomas 6 . Dėl šios priežasties labai pageidautina sintetinės halociklizacijos. Tačiau atliekant šią reakciją laboratorijoje, reikia išspręsti daugybę įgimtų problemų, todėl dabartinį Ishiharos ir bendradarbių 4 pasiekimą daro dar įspūdingesnį.

Autoriams reikėjo labai reaktyvaus reagento, kuris veikia kaip halogeno šaltinis ir kuris halociklinimo reakcijoje suteikia tik vieną chiralinį produktą (1b pav.). Jie pasirinko dirbti su jodu ir sukūrė reagentą, kuris konceptualiai panašus į aukščiau aprašytą chiralinį H + kompleksą. Naujas reagentas susideda iš cheminio smokingo, kuris telpa aplink jodo atomą, sukurdamas chiralinę aplinką ir padidindamas to atomo reaktyvumą. Užuot naudodami Lewis rūgštį, kad suaktyvintumėte surinkimą, autoriai naudojo Lewis bazę (elektronų porų donorą). Gauta „halociklazė“ gali paversti paprastus angliavandenilius jodinta struktūra, turinčia anglies žiedus, kontroliuodama enantioselektyvumą beveik pagal fermentus. Paaiškindami šį fenomenalų selektyvumą, autoriai siūlo, kad prieš vykstant reakcijai pradinė medžiaga ir jodo atomas turėtų atitikti kvadratus viename optimaliame lygyje, lygiai taip pat, kaip du žmonės turi susidurti vienas su kitu prieš pradėdami drebėti. rankos.

Kaip ir bet kuris lūžis, dar reikia nuveikti dar daugiau. Nors šią halociklinimą taip pat galima inicijuoti naudojant bromą, reakcija yra enantioselektyvi tik tuo atveju, jei naudojamas jodas. Autoriai išsprendžia šią problemą parodydami, kad gaminio jodo atomai gali būti paversti kitais halogenais, nepažeidžiant visų svarbiausių gaminio chirologinių formų. Kitas apribojimas yra tas, kad reakcijai reikia vieno molinio ekvivalento chiralinio promotoriaus - tai neveiksminga, nes iš principo turėtų pakakti mažesnio promotoriaus kiekio. Tačiau autoriai parodė, kad kiti paprasti promotoriai gali būti naudojami kataliziškai, jei ne enantioselektyviai, tokiu būdu atveriant duris būsimiems šios srities pasiekimams. Galiausiai reikia daugiau „halociklazių“, nes daugelis šiame darbe aprašytų halociklinimų pasibaigia po pirmojo žiedo susidarymo, taigi, norint suklastinti likusius žiedus, reikia atlikti antrą rūgšties katalizuojamą veiksmą.

Prieš šį darbą nebuvo halociklinimo metodų, kurie priartintų prie išskirtinio fermentų enantioselektyvumo - atrodė, kad tokią tikslią kontrolę galima pasiekti tik naudojant sudėtingą biologinį katalizatorių. Tai, kas nuostabu dėl Ishiharos ir kolegų metodo, yra ta, kad joje naudojami palyginti paprasti reagentai. Spintelėje yra chiralinis jodo apvalkalas, kuriame yra pagrindas katalizinėms šios reakcijos versijoms ir halogenintų, natūraliai susidarančių junginių sintezei.

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.