Новости химической науки > Органический дайджест 244

В этом номере дайджеста: самая длинная α-олигосиаловая кислота, полученная синтетически; медь и литий позволяют получать кетоны из карбоновых кислот; двойная связь вместо металла в порфирине; новости медицинской химии – циклопентан-1,3-дионы придут на замену карбоновым кислотам и непрерывное окисление спиртов и альдегидов в потоке с помощью белильной извести.

α-Олигосиаловые кислоты находятся на поверхности мембран некоторых патогенных бактерий и рассматриваются как многообещающие компоненты для углеводных вакцин, способных увеличить активность иммунной системы человека.

В таких вакцинах могли бы использоваться синтетические версии α-олигосиаловых кислот, они же могли бы исследователям прояснить роль природных α-олигосиаловых кислот, встречающихся в организме бактерий – возбудителей менингита, сепсиса и инфекций мочевых путей, а также в организме ряда млекопитающих.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201101794

Существующие в настоящее время вакцины от менингита и других инфекций содержат α-олигосиаловые кислоты, выделенные из при родных источников, однако они часто могут быть загрязнены другими антигенами, что понижает эффективность подобных вакцин и может приводить к появлению побочных эффектов.

Синтетический путь к α-олигосиаловым кислотам мог бы позволить избежать этих проблем, однако, до настоящего времени, синтезировать α-олигосиаловые кислоты было достаточно сложно. До настоящего времени самые длинные синтетические α-олигосиаловые кислоты представляли собой тетрасахариды, в то время как для достижения необходимой биологической активности необходимо наличие в молекуле девяти или более моногликановых звеньев.

Исследователям из Тайбэя под руководством Чи-Хуей Вонга (Chi-Huey Wong) удалось синтезировать и очистить α-олигосиаловые кислоты, содержащие в своей структуре два, четыре, шесть, восемь, десять и двенадцать моносахаридных фрагмента, что удалось осуществить благодаря использованию методики конвергентного блок-синтеза [1].

Рисунок из Org. Lett., DOI: 10.1021/ol202237j

Объединение меди и лития в одном реагенте позволило Дугласу Генне (Douglas T. Genna) и Гэри Познеру (Gary H. Posner) из Университета Джона Хопкинса разработать модифицированный метод конверсии карбоновых кислот в кетоны [2].

Обычно превращение кислоты в кетон осуществляется в несколько стадий – конверсия кислоты в амид или хлорангидрид, после чего этот реагент ацилирует медь-, литий- или магнийорганику с образованием кетона.

Генна и Поснер обнаружили, что диалкилкупраты, R₂CuLi˙LiCN, образующиеся in situ из алкиллития и цианида меди, позволяют превращать кислоты в кетоны с помощью одностадийного процесса, избегая проблем с образованием побочных продуктов. Еще одним преимуществом нового процесса является то, что если кислота-субстрат оптически активна, продукт новой реакции сохраняет стереохимическую чистоту лучше, чем это происходит в процессах с участием других реагентов.

Так, в одном из примеров исследователи обработали (S)-2-фенилбутановой кислоты избытком R₂CuLi˙LiCN, получив граммовые количества метилкетона с выходом 93% и энантиомерным избытком 98%, в то время как наиболее высокие результаты, полученные с помощью классического подхода для трансформации кислота→кетон составляют: выход 66% и энантиомерный избыток 92%.

Рисунок из J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja205738z

Томас Вэйд (Thomas P. Vaid) из Университета Алабамы сообщает, что порфирин, содержащий в качестве центрального фрагмента C=C, а не атом металла, отличается уникальными электронными свойствами [3].

Вэйд провел реакцию кобальтсодержащего порфирина с дийодацетиленом, получив порфирин, содержащий дийодэтиленовую группу, связанную с двумя атомами азота. Последующее восстановление полученного порфирина действием SmI₂ позволило получить порфирин, все четыре центральных атома азота которого были связаны с этиленовым мостиком ковалентными связями. Такой порфирин, в свою очередь, может быть окислен с помощью AgOSO₂CF₃ до дикатиона (на рисунке).

Нейтральная молекула антиароматична, в то время как катион проявляет ароматические свойства. Вэйд отмечает, что, хотя к настоящему времени известно много способов изменения строения скелета порфирина, до настоящего времени не было разработано метода превращения порфирина в полностью органическую сплошную сопряженную систему. Комбинация квантовохимических расчетов и спектральных исследований показывает, что электронная структура новой молекулы существенно отличается от обычных порфиринов.

Большая часть порфиринов характеризуется единственным пиком интенсивного поглощения в ультрафиолете-видимой области, в то время как новая структура демонстрирует три пи ка поглощения в области от 335 до 560 нм, что потенциально позволит использовать новый порфирин для органических солнечных батарей.

Рисунок из J. Med. Chem., DOI: 10.1021/jm200980u

Специалисты по медицинской химии говорят, что они нашли молекулярную замену (изостерические соединения) для карбоновых кислот – циклопентан-1,3-дионы, которые в скором времени смогут занять свое место в инструментарии создателей лекарств [4].

Карбоновые кислоты часто являются посредниками во взаимодействии кандидатов в лекарство с биологическими мишенями, однако карбоксильная группа может, например, способствовать метаболической нестабильности. В поисках подходящей замены Эймос Смит Третий (Amos B. Smith III) из Университета Пенсильвании предположил возможность изостерического соответствия карбоксильной группы и 1,3-дионового фрагмента.

При проверке этого предположения исследователи выяснили, что применение циклопентан-1,3-дионов дало хорошие результаты при разработке новых блокаторов тромбоксанового рецептора, вовлеченного в процесс свертывания крови.

Рисунок из Org. Process Res. Dev., 2011, DOI: 10.1021/op200118h

Эндрю Ледюк (Andrew B. Leduc) и Тимоти Джемисон (Timothy F. Jamison) из Массачусетского технологического института сообщают о методе окисления спиртов и альдегидов различного строения с помощью простой проточной системы спиртов в EtOAc, используя в качестве окислителя 12.5% раствор NaOCl и Bu₄NBr в качестве катализатора [5].

Вторичные спирты окисляются до кетонов, альдегиды – до метиловых эфиров соответствующих кислот при наличии в системе метанола; бензильные спирты в зависимости от условий проведения реакции окисляются либо до бензальдегидов либо до метиловых эфиров бензойных кислот. Реакция протекает в мягких условиях, обычно полная конверсия осуществляется за 5-30 минут.

Обзоры недели: в журнале Tetrahedron опубликованы обзоры, посвященные последним достижениям в химии многокомпонентных реакций с участием иминов [6], а также – прошлому, настоящему и будущему контрастных агентов для МРТ на основе производных марганца.

Источники: [1] Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201101794; [2] Org. Lett., DOI: 10.1021/ol202237j; [3] J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja205738z; [4] J. Med. Chem., DOI: 10.1021/jm200980u; [5] Org. Process Res. Dev, 2011, DOI: 10.1021/op200118h; [6] Tetrahedron, 2011, 67, 43, 8213; doi:10.1016/j.tet.2011.07.020; [7] Tetrahedron, 2011, 67, 44, 8431; doi:10.1016/j.tet.2011.07.076

метки статьи: #медицинская химия, #органическая химия, #органический синтез, #физическая химия, #химическая технология