Toplam sentez - Total synthesis

Toplam sentez , basit, ticari olarak temin edilebilen öncülerden , genellikle doğal bir ürün olan karmaşık bir molekülün tam kimyasal sentezidir . Genellikle, onu yarı sentezden ayıran biyolojik süreçlerin yardımını içermeyen bir süreci ifade eder . Sentezler bazen, bir hedef moleküle giden başka bilinen sentetik yollara sahip bir öncüde sonuçlanabilir, bu durumda bu, resmi bir sentez olarak bilinir. Toplam sentez hedef molekülleri, doğal ürünler , tıbbi açıdan önemli aktif maddeler, bilinen ara maddeler veya teorik olarak ilgi çekici moleküller olabilir. Toplam sentez hedefleri ayrıca organometalik veya inorganik olabilir., ancak bunlarla nadiren karşılaşılır. Toplam sentez projeleri genellikle çok çeşitli reaksiyon ve reaktifler gerektirir ve daha sonra başarılı olmak için geniş kimyasal bilgi ve eğitim gerektirir.

Genellikle amaç, halihazırda bilinen yollar bulunan bir hedef molekül için yeni bir sentez yolu keşfetmektir. Ancak bazen hiçbir yol yoktur ve kimyagerler ilk kez uygun bir yol bulmak isterler. Toplam sentez, yeni kimyasal reaksiyonların ve yeni kimyasal reaktiflerin keşfedilmesi ve ayrıca tıbbi açıdan önemli bileşikler için sentetik yollar oluşturulması için özellikle önemlidir.

Kapsam ve tanımlar

Toplam sentezin uygulandığı çok sayıda doğal ürün sınıfı vardır. Bunlara şunlar dahildir (ancak bunlarla sınırlı değildir): terpenler , alkaloidler , poliketidler ve polieterler . Toplam sentez hedefleri bazen bitki, deniz ve mantar gibi organizma kaynaklı kökenleri ile anılır. Toplam sentez terimi daha az sıklıkla kullanılır ancak yine de doğal polipeptitlerin ve polinükleotitlerin sentezine doğru bir şekilde uygulanır . Peptit hormonları oksitosin ve vazopressin izole edildi ve bunların toplam sentezleri ilk olarak 1954'te rapor edildi. Doğal ürün hedeflerinin birkaç doğal ürün sınıfının çoklu yapısal bileşenlerini içermesi nadir değildir.

Amaçları

Tarihsel bir perspektiften doğru olmasa da (bkz. steroid, kortizon tarihi ), modern çağda toplam sentez, büyük ölçüde akademik bir çaba olmuştur (sorunlara uygulanan insan gücü açısından). Endüstriyel kimyasal ihtiyaçlar genellikle akademik odaklardan farklıdır. Tipik olarak, ticari kuruluşlar , özellikle karmaşık, doğal ürün türevli ilaçlara yarı-sentez uygulanabiliyorsa , toplam sentez çabalarının belirli yollarını seçebilir ve belirli doğal ürün hedeflerine önemli miktarda kaynak harcayabilir . Buna rağmen, akademik bir girişim olarak toplam sentezin değeri hakkında onlarca yıldır devam eden bir tartışma var. Bazı aykırı değerler olsa da genel görüşler, toplam sentezin son yıllarda değiştiği, değişmeye devam edeceği ve kimyasal araştırmaların ayrılmaz bir parçası olarak kalacağı yönündedir. Bu değişiklikler içinde, toplam sentez yöntemlerinin pratikliğini ve pazarlanabilirliğini geliştirmeye artan bir şekilde odaklanılmaktadır. Phil S. Baran de grup Scripps , pratik sentez kayda değer bir öncü dışında akademi daha acil kullanımlarını olurdu ölçeklenebilir ve yüksek verimlilik sentezleri oluşturmak için çalıştık.

Tarih

Vitamin B 12 toplam sentezi : Retrosentetik analiz . 1972'de bu gruplar tarafından iki varyantta bildirilen Woodward-Eschenmoser toplam sentezinin analizi. Çalışma, 19 farklı ülkeden 100'den fazla doktora öğrencisi ve doktora sonrası araştırmacıyı içeriyordu. Retrosentezinizi onun nihai ileri yapımı için kimyasal mantıklı bir şekilde sunar demontaj hedef vitamin. Hedef, Vitamin B 12 ( I ), daha önce uygulanabilir olduğu gösterilmiş olan kuyruğunun basit bir şekilde eklenmesiyle hazırlandığı tasavvur edilir. İhtiyaç duyulan öncül olan kobirik asit ( II ), daha sonra hedef haline gelir vevitaminin" korin çekirdeğini" oluşturur ve hazırlanmasının A ve D halkalarından oluşan bir "batı" kısım olmak üzere iki parça ile mümkün olacağı öngörülmüştür ( III ) ve B ve C halkalarından oluşan bir "doğu" kısmı ( IV ). Daha sonra restrosentetik analiz, bu iki karmaşık parçayı, henüz karmaşık moleküller V - VIII'i yapmak için gereken başlangıç ​​malzemelerini öngörür.

Friedrich Wöhler , 1828'de organik bir maddenin, ürenin , inorganik başlangıç ​​malzemelerinden üretilebileceğini keşfetti . Bu, yalnızca canlı süreçlerin bir yan ürünü olarak bilinen bir maddenin sentezinin ilk örneği olarak kimyada önemli bir kavramsal dönüm noktasıydı. . Wöhler, gümüş siyanatı basit, tek adımlı bir sentez olan amonyum klorür ile işleyerek üre elde etti :

AgNCO + NH 4 CI → (NH 2 ) 2 CO + AgCI

Kafur , dünya çapında talep gören kıt ve pahalı bir doğal üründü . Haller ve Blanc, onu kafur asidinden sentezledi; bununla birlikte, öncül olan kafurik asit, bilinmeyen bir yapıya sahipti. Finli kimyager Gustav Komppa , 1904'te dietil oksalat ve 3,3-dimetilpentanoik asitten kamforik asidi sentezlediğinde , öncülerin yapısı, çağdaş kimyagerlerin kafurun karmaşık halka yapısını çıkarmasına izin verdi. Kısa bir süre sonra, William Perkin başka bir kafur sentezi yayınladı. Kafurun toplam kimyasal sentezi üzerine yapılan çalışma, Komppa'nın 1907'de Finlandiya'nın Tainionkoski kentinde bileşiğin endüstriyel üretimine başlamasına izin verdi .

Amerikalı kimyager Robert Burns Woodward , kolesterol , kortizon , striknin , liserjik asit , reserpin , klorofil , kolşisin , vitamin B 12 ve prostaglandin F-2a olan karmaşık organik moleküllerin toplam sentezlerini geliştirmede önde gelen bir figürdü. .

Vincent du Vigneaud , 1954'te "biyokimyasal açıdan önemli kükürt bileşikleri üzerindeki çalışmaları, özellikle bir polipeptit hormonunun ilk sentezi için" alıntı ile bildirilen doğal polipeptit oksitosin ve vazopressinin toplam sentezi için 1955 Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü . "

Bir başka yetenekli kimyager, toplam sentezde yaşam boyu başarı ve retrosentetik analizin geliştirilmesi için 1990 yılında Nobel Kimya Ödülü'nü kazanan Elias James Corey'dir .

Örnekler

Toplam sentezde bir klasik, 1944'te Robert Burns Woodward ve William von Eggers Doering tarafından yapılan toplam sentezden önce, 150 yıla yayılan ve anlaşmazlıkları ve hayal kırıklıklarını içeren birçok kısmi sentez geçmişine sahip olan kinin toplam sentezidir .

Referanslar

Dış bağlantılar