Teknologiaz gain, glukosidoen sintesia betidanik izan da interesgarria zientziarentzat, naturan oso erreakzio ohikoa baita. Schmidt, Toshima eta Tatsutaren azken artikuluek, baita bertan aipatutako erreferentzia askok ere, potentzial sintetiko sorta zabalari buruzko iruzkinak egin dituzte.
Glukosidoen sintesian, azukre anitzeko osagaiak nukleofiloekin konbinatzen dira, hala nola alkoholekin, karbohidratoekin edo proteinekin. Karbohidrato baten hidroxilo talde batekin erreakzio selektiboa behar bada, gainerako funtzio guztiak lehen urratsean babestu behar dira. Printzipioz, prozesu entzimatiko edo mikrobianoek, beren selektibitateari esker, babes kimiko konplexua eta desbabesa ordezka dezakete eskualde batzuetan glukosidoetatik selektiboki urruntzeko. Hala ere, alkil glukosidoen historia luzea dela eta, entzimen aplikazioa glukosidoen sintesian ez da asko aztertu eta aplikatu.
Entzima-sistema egokien gaitasuna eta ekoizpen-kostu handiak direla eta, alkil poliglukosidoen sintesi entzimatikoa ez dago maila industrialera igotzeko prest, eta metodo kimikoak nahiago dira.
1870ean, MaColley-k "azetoklorhidrosaren" (1, 2. irudia) sintesia jakinarazi zuen dextrosaren (glukosaren) eta azetil kloruroaren erreakzioaren bidez, eta horrek azkenean glukosidoen sintesi bideen historia ekarri zuen.
Tetra-0-azetil-glukopiranosil haluroak (azetohaloglukosak) alkil glukosido puruen sintesi estereoselektiborako tarteko produktu erabilgarriak zirela ikusi zen geroago. 1879an, Arthur Michaelek Colley-ren tarteko produktuetatik eta fenolatoetatik kristaliza daitezkeen aril glukosido zehatzak prestatzea lortu zuen. (Aro-, 2. irudia).
1901ean, Michaelek karbohidrato eta hidroxilo aglikoi sorta zabal baten sintesia egin zuen, W. Koenigs eta E. Knorr-ek hobetutako glikosidazio prozesu estereoselektiboa aurkeztu zutenean (3. irudia). Erreakzioak SN2 ordezkapena dakar karbono anomerikoan eta estereoselektiboki gertatzen da konfigurazioaren alderantzizkoarekin, adibidez, α-glukosido 4 sortuz azeobromoglukosa bitarteko 3-aren β-anomerotik. Koenigs-Knorr sintesia zilar edo merkurio sustatzaileen aurrean gertatzen da.
1893an, Emil Fischerrek funtsean bestelako ikuspegi bat proposatu zuen alkil glukosidoen sintesirako. Prozesu hau gaur egun "Fischer glikosidazioa" bezala ezagutzen da eta glukosen eta alkoholen arteko azido-katalizatutako erreakzio bat da. Hala ere, edozein kontu historikok ere sartu beharko luke A. Gautierren lehen saiakera, 1874an, dextrosa etanol anhidroarekin azido klorhidrikoaren aurrean bihurtzeko. Elementu-analisi engainagarri baten ondorioz, Gautierrek uste zuen "diglukosa" bat lortu zuela. Fischerrek geroago frogatu zuen Gautierren "diglukosa" etil glukosidoa zela batez ere (4. irudia).
Fischerrek etil glukosidoaren egitura zuzen definitu zuen, proposatutako furanosidiko formula historikoan ikus daitekeen bezala. Izan ere, Fischerrek glikosidazio produktuak konplexuak dira, gehienbat α/β-anomeroen eta piranosido/furanosido isomeroen oreka-nahasteak, ausaz lotutako glukosido oligomeroak ere badituztenak.
Horrenbestez, banakako molekula-espezieak ez dira erraz isolatzen Fischer erreakzio-nahasteetatik, eta hori arazo larria izan da iraganean. Sintesi-metodo honen hobekuntza batzuk egin ondoren, Fischerrek Koenigs-Knorr sintesia hartu zuen bere ikerketetarako. Prozesu hau erabiliz, E. Fischer eta B. Helferich izan ziren 1911n gainazal-aktiboen propietateak zituen kate luzeko alkil glukosido baten sintesia jakinarazi zuten lehenak.
1893an, Fischerrek alkil glukosidoen funtsezko propietateak zuzen ikusi zituen, hala nola oxidazioarekiko eta hidrolisiarekiko duten egonkortasun handia, batez ere ingurune alkalinoetan. Bi ezaugarriak baliotsuak dira alkil poliglukosidoentzat gainazal-aktiboen aplikazioetan.
Glikosidazio erreakzioari lotutako ikerketak oraindik martxan daude eta glukosidoetarako hainbat bide interesgarri garatu dira azkenaldian. Glukosidoen sintesirako prozedura batzuk 5. irudian laburbilduta daude.
Oro har, glikosidazio kimikoaren prozesuak azidoak katalizatutako glikosilo trukean oligomeroen oreka konplexuetara eramaten duten prozesuetan bana daitezke.
Karbohidrato substratuetan behar bezala aktibatutako erreakzioak (Fischer erreakzio glikosidikoak eta hidrogeno fluoruro (HF) erreakzioak babestu gabeko karbohidrato molekulekin) eta zinetika kontrolatutako, itzulezinak eta batez ere estereotaxikoak diren ordezkapen erreakzioak. Bigarren prozedura mota batek erreakzio nahasketa konplexuen ordez espezie indibidualen eraketa ekar dezake, batez ere kontserbazio taldeen teknikekin konbinatzen denean. Karbohidratoek taldeak utz ditzakete karbono ektopikoan, hala nola halogeno atomoak, sulfoniloak edo trikloroazetimidato taldeak, edo baseek aktibatu ditzakete triflato ester bihurtu aurretik.
Hidrogeno fluoruroan edo hidrogeno fluoruro eta piridinaren nahasteetan (piridinio poli [hidrogeno fluoruroa]) glikosidazioen kasu berezian, glikosil fluoruroak in situ eratzen dira eta leunki glukosido bihurtzen dira, adibidez alkoholekin. Hidrogeno fluoruroa erreakzio-ingurune sendo aktibatzailea eta ez-degradatzailea dela frogatu da; orekako autokondentsazioa (oligomerizazioa) Fischer prozesuaren antzekoa ikusten da, nahiz eta erreakzio-mekanismoa ziurrenik desberdina izan.
Kimikoki puruak diren alkil glukosidoak aplikazio oso berezietarako bakarrik dira egokiak. Adibidez, alkil glukosidoak arrakastaz erabili dira ikerketa biokimikoan mintz-proteinen kristalizaziorako, hala nola porinaren eta bakteriorrodopsinaren hiru dimentsioko kristalizazioan oktil β-D-glukopiranosidoaren aurrean (lan honetan oinarritutako beste esperimentu batzuek Deisenhofer, Huber eta Michelek Kimikako Nobel saria jaso zuten 1988an).
Alkil poliglukosidoen garapenean zehar, metodo estereoselektiboak erabili dira laborategiko eskalan hainbat substantzia eredu sintetizatzeko eta haien propietate fisiko-kimikoak aztertzeko. Beren konplexutasuna, tarteko produktuen ezegonkortasuna eta prozesuko hondakinen kantitate eta izaera kritikoa direla eta, Koenigs-Knorr motako sintesiak eta beste talde babesle batzuen teknikak arazo tekniko eta ekonomiko garrantzitsuak sortuko lituzkete. Fischer motako prozesuak, konparazioz, ez dira hain konplikatuak eta errazagoak dira eskala komertzialean egiteko, eta, beraz, alkil poliglukosidoak eskala handian ekoizteko metodo hobetsia dira.
Argitaratze data: 2020ko irailaren 12a