تخليق انتقائي تماثلي

التخليق الانتقائي التماثلي والذي يُسمى أيضاً التصنيع الكايرالي أو التصنيع غير المتماثل أو الاصطناع اللامتناظر أو التصنيع باختيار المقابل الضوئي هو تصنيع عضوي يُنتج مركباً له تماثل ضوئي محدد.[1][2][3]

وتنتج الكائنات الحية جزيئات كايرالية تستخدم لعمليات الفصل الكايرالية، ولكن يستخدم نصفها لفصل المخاليط الراسمية. ونظرا لارتفاع تكلفة علميات الفصل الراسمية فإنه يفضل إنتاج المركبات الكارالية الصحيحة من المرة الأولى.

وعلى هذا فإن الاقتراب الصحيح يعنى إيجاد مادة كايرال صحيحة مثل حمض أمينى. غير أن هذا يقيد المركبات المتاحة لعدد معين كما يتطلب وجود كمية معينة من المادة التي سنبدأ بها، وقد يكون هذا غير متاح ومكلف. وبذلك يكون أفضل الحلول هو اختيار حفاز كايرال.

يجب أن يتم تقديم الكايراليتي للمادة اولا. ثم يجب بعد لك التعامل معها. ويجب الاحتراس عند بدء عمليات التصنيع، فيمكن أن تزال الكايرالية بتغيير كيميائي يجعل المادة متباينة الخواص. وتسمى هذه العملية بالصنوية. فمثلا تفاعل استبدال SN1 يحول الجزئ الكايرال من جزئ غير مستوى إلى جزئ مستوي لا ياعنى أية إعاقة فراغية. وفي تفاعل استبدال SN2 تنعكس الكايرالية، بمعنى أنه عند البدء بمخلوط يميني، فإنه يتم الحصول على مخلوط يساري في النهاية.

والشئ المشترك بين طرق التصنيع الكايرالي هو الحث المتعاكس. وأحد هذه الطرق هو استخدام كايرال ليجند. حيث تقوم معقدات الليجند بحجب أماكن الهجوم، تاركة الأماكن المراد عمل التفاعل عندها فقط متاحة. أمثلة:

وتتضمن الطرق الأخرى للتصنيع الكايرالي استخدام كايرال مساعد، تصنيع كايرال حوضي، الحفز الحيوي.

ويتم إنتاج العديد من لبنات بناء النظم البيولوجية، مثل السكريات والأحماض الأمينية، ينتج اينانشيومير واحدة. ونتيجة لهذه الأنظمة الحية تمتلك درجة عالية من شرليتي الكيميائية)( chirality) وغالبا ما تتفاعل بشكل مختلف مع متبلور مضاد من مركب معين. أمثلة من هذه الانتقائية وتشمل:

النكهة: من مواد التحلية الاصطناعية الأسبارتام اثنين متبلور مضاد. L-الأسبارتام ذا الطعم الحلو، D-الأسبارتام الذي لا طعم له [3]

رائحة: R-(-) كارفون )(carvon) تنبعث منه رائحة النعناع، S-(+)-كارفون(carvon)، تنبعث منه رائحة كمون

فعالية المخدرات: يتم بيع العقاقير المضادة للاكتئاب سيتالوبرام كما خليط راسمي (50%R %50،s). ومع ذلك، فقد أظهرت الدراسات أن فقط (S) - (+) اينانشيومير هي المسؤولة عن الآثار المفيدة للعقار

سلامة الأدوية: يستخدم البنسيلامين في إزالة المعادن ثقيلة ولعلاج التهاب المفاصل الروماتويدي. وبالرغم من ان L-البنسيلامين هي مادة سامة كما يثبط عمل البيريدوكسين، المعروفة أكثر باسم فيتامين B6، (مطلوب من قبل الإنسان في التمثيل الغذائي)، الكريات الحمر، والأداء السليم للأعصاب)

و بالتالي التوليف الانتقائي التماثلي له أهمية كبيرة، ولكن يمكن أيضا أن يكون من الصعب تحقيقه. متبلور مضاد تمتلك طاقات متطابقة، وبالتالي ينبغي أن يتم إنتاجها بكميات متساوية قبل عملية غير موجهة، مما يؤدي إلى خليط راسمي. وثمة حل مشترك هو تقديم ميزة مراوان (a chiral feature) التي من شأنها أن تعزز تشكيل اينانشيومير واحدة على أخرى، عن طريق التفاعلات الانتقالية( transition state). وهو المعروف باسم الاستقراء غير المتماثلة ويمكن أن تنطوي على ميزات مراوان(a chiral feature) في الركيزة، كاشف، محفز أو البيئة [8] ويعمل عن طريق جعل طاقة التنشيط المطلوبة لتشكيل واحدة من اينانشيومير أقل

يمكن أن يحدث الاستقراء غير المتماثلة intramolecularly عندما تعطى مادة أولية مراوان. يمكن استغلال هذا السلوك، خاصة عندما يكون الهدف هو جعل العديد من مراكز مراوان متتالية لإعطاء اينانشيومير محددة من diastereomer. تفاعل ألدولهو تفاعل مهم في الكيمياء العضوية حيث يتكون عنه رابطة كربون-كربون. يتضمن التفاعل إضافة نيكليوفيلية لإينولات الكيتون إلى ألدهيد لتكوين كيتون بيتا هيدروكسيلي أو آلدول وهي وحدة بنائية توجد طبيعيًا في كثير من الجزيئات والدوائيات.، على سبيل المثال، هو diastereoselective بطبيعتها، وإذا كان هو ألدهيد enantiopure، وألدول الناتج هو diastereomerically ونقية enantiomerically.

الحفز الانتقائي التماثلي

الحفز الانتقائي التماثلي [المصدر تحرير | editbeta] بشكل عام، المحفز الانتقائي التماثلي (المعروفة تقليديا بأنها الحفز غير المتماثلة) يشير إلى استخدام المجمعات التنسيق مراوان( chiral coordination complexes) كحافز. والشائع جدا، كما أنها فعالة لمجموعة واسعة من التحولات من أي طريقة أخرى. وعادة ما يتم تقديم المواد الحفازة مراوان باستخدام بروابط مراوان، ومع ذلك فإنه من الممكن أيضا لتوليد المجمعات مراوان في المعدن باستخدام روابط الكيرالية أبسط. [10] معظم المحفزات الانتقائي التماثلي فعالة في تركيزات منخفضة [11] [12] مما يجعلها مناسبة تماما إلى التوليف نطاق صناعي؛ كحافز حتى غريبة ومكلفة يمكن استخدامها بكلفة معقولة [13] ولعل المثال الأكثر تنوعا من التوليف الانتقائي التماثلي هو الهدرجة غير المتماثلة، والتي هي قادرة على الحد من طائفة واسعة من المجموعات الوظيفية.

مع فقط 75 المعادن الطبيعية الموجودة (وليس كل من تظهر هذه الأنشطة الحفازة واسعة) تصميم المواد الحفازة الجديدة ويهيمن كثيرا من خلال تطوير أصناف جديدة من يغاندس. ومع ذلك، تم العثور على بعض بروابط أن تكون فعالة في مجموعة واسعة من ردود الفعل، وكثير منها المضي قدما عبر آليات مختلفة. وغالبا ما يشار إليها 'بروابط متميزة' وتشمل الأمثلة مثل BINOL، سالين وBOX.

Chiral auxiliaries

هو مركب عضوي الذي يساعد في ازدواج المواد الاولية لتكوين مركبات جديدة التي يمكنها الخضوع لردود فعل النتقائي التلقائي داخل الجزيء وفي نهاية التفاعل يتم ازالة المساعد (auxiliary) في ظل الظروف التي لن يسبب ترازم للمنتج (racemization) يتم عادة ثم استعادتها لاستخدامها في المستقبل.

يجب استخدام المساعدين مراوان (Chiral auxiliaries) بكميات متكافئة لتكون فعالة وتتطلب خطوات إضافية لإلحاق الاصطناعية وإزالة مساعدة.

Biocatalysis

التحفيز الأحيائي يساعد على استخدام المركبات البيولوجية، بدءا من الإنزيمات المعزولة إلى الخلايا الحية، لأداء التحولات الكيميائية. [17] [18] ( مزايا هذه الكواشف عالية جدا تشمل في علوم الطاقة وابيئة وخصوصية الريجينت (regent)، وكذلك ظروف التشغيل خفيفة وتأثير منخفض على البيئة. وتستخدم البيولوجية الحفازة في صناعة، في البحوث الأكاديمية؛ [19] على سبيل المثال في إنتاج العقاقير المخفضة للكوليسترول [20] إن خصوصية كاشف عالية يمكن أن يكون مشكلة ولكن؛. كما أنه غالبا ما يتطلب أن مجموعة واسعة من البيولوجية الحفازة يتم عرضه أولا تم العثور على الكاشف فعال

Enantioselective organocatalysis

يشير Organocatalysis إلى شكل من أشكال الحفز، حيث يتم زيادة سرعة التفاعل الكيميائي بواسطة مركب عضوي يتكون من الكربون، والهيدروجين، وعناصر غير معدنية الكبريت وغيرها. عندمايكون organocatalysis مراوان carial ممكن ان يحدث التحليل التمثيلي النتقائي على سبيل المثال عدد من تفاعل تكوينالروابط بين الكربون تصبح الانتقائي التماثلي في عدم وجود البرولين تفاعل ألدول كونه مثال اولي. Organocatalysis غالبا ما توظف المركبات الطبيعية والأمينات الثانوية كحافز مراوان carial؛ هذه المركبات هي مركبات غير مكلفة وصديقة للبيئة، كما لم تشارك المعادن.

Chiral pool synthesis

هي واحدة من أبسط الأساليب لتكوين الانتقائي التماثلي enantioselective، كما أنها لا تشمل على حدوث وو تكون غير المتماثلة asymmetric. وبدلا من ذلك يتم التلاعب مادة أولية مراوان carial من خلال ردود الفعل المتتالية، وذلك باستخدام الكواشف الكيرالية a cirall، للحصول على جزيء المنشود. وهذا يمكن أن يطابق معايير التوليف الانتقائي التماثلي عندما يتم إنشاء الأنواع مراوان جديدة، كما هو الحال في رد فعل SN2

Chiral pool synthesis هو تفاعل مخصص لجزيئات مستهدفة التي تمتلك شرليتي مشابهة similar chirality الغير مكلفة والمتوفرة بالطبيعة مثل السكر أو الأحماض الأمينية. ومع ذلك، فإن عددا من ردود الفعل المحتملة للجزيء فيمكن أن يخضع الجزيء وهو مقيد، وربما تكون هناك حاجة المسارات الاصطناعية متعرجة (على سبيل المثال أوسيلتاميفير مجموع التوليف). يتطلب هذا النهج أيضا إلى كمية متكافئة من المواد بدءا enantiopure، والتي يمكن أن تكون مكلفة إذا لم تكن طبيعيا.

طريقة بديلة :'''

وبصرف النظر عن التوليف الانتقائي التماثلي، للمواد نقية chirally يمكن الحصول عليها بموجب قرار مراوان. وهذا ينطوي على عزل اينانشيومير واحدة من خليط راسمي باي طريقة. حيث تكون التكلفة في الوقت والمال منخفضة لجعل هذه الخلائط راسمية، أو إذا كان متبلور مضاد قد تجد هذه المقاربة فعالة من حيث التكلفة.

'Separation and analysis of enantiomers

اثنين من جزيء enantiomers تمتلك نفس الخصائص الفيزيائية (مثل درجة الانصهار، درجة الغليان، والاستقطاب الخ) وهكذا تتصرف تصرف مماثل لبعضها البعض. ونتيجة لذلك سوف يهاجر مع الترددات اللاسلكية متطابقة Rf في الطبقة كروماتوجرافيا الرقيقة ولها نفس السرعة ووقت الوصو لفي HPLC وGC. NMR والأشعة تحت الحمراء والاطياف المتطابقة وهذا يمكن أن تجعل من الصعب جدا تحديد ما إذا كان عملية أنتجت اينانشيومير واحد أو أكثر مما يجعل من الصعب فصل متبلور مضاد إذا لم يكن 100٪ الانتقائي التماثلي. لحسن الحظ، متبلور مضاد تتصرف بشكل مختلف في وجود مواد مراوان carialالأخرى وهذا يمكن استغلالها للسماح بانفصالهما وتحليلها

المتبلور المضاد لا يرحل بشكل متماثل في الوسط الكروماتوجرافي مثل الكوارتز والقياسية الي تم تعديل chirally فهذا يشكل التعديل اللوني للمراوان والتي يمكن استخدامها على نطاق صغير للسماح للتحليل عبر GC وHPLC، أو على نطاق واسع لموادchirally منفصلة.ومع ذلك، يمكن هذه العملية تتطلب كمية كبيرة من مراوان ciral مواد التعبئة والتغليف التي يمكن أن تكون مكلفة.

يمكن تحديد كمية الفائض من المتبلورات باستخدام وسائل بصرية معينة، أقدم طريقة للقيام بذلك هو استخدام الإستقطاب لمقارنة مستوى الدوران الضوئي في المنتج ضد 'معيار' من تكوين معروفة. ومن الممكن أيضا لأداء التحليل الطيفي فوق البنفسجية المرئية من الفراغية من خلال استغلال تأثير القطن. واحدة من الطرق الأكثر دقة لتحديد شرليتي من المركب هو لتحديد التكوين المطلق بواسطة الأشعة السينية البلورات. ولكن هذا هو عملية كثيفة العمالة

نبذة تاريخية :

عام 1950

بدا التقدم الحقيقي في عام 1950م بقيادة الكيميائين دوارد وفلاديمير بريلوغ من خلال تطوير تقنيات جديدة. وكان أول هذه البلورات الأشعة السينية، والتي تم استخدامها لتحديد تكوين لمركب عضوي من قبل يوهانس Bijvoet في عام 1951 وقد تم توسيع في هذا المجال عام 1960، عندما قام كليم وريد لأول مرة باستخدام هلام السيليكا chirally معدلة لمراوان ciral HPLC، والفصل الكروماتوغرافي

العصر الحديث (منذ 1965)

ونشر الكاهن-Ingold-بريلوغ القواعد الاولوية في عام 1966، والسماح متبلور مضادenantioselective لتكون بأكثر سهولة ودقة في وصفها وشهد نفس العام أول عملية ناجحة لفصل التماثل الصوري بواسطة جهاز الكروماتوجرافي الغازي الذي يعتبر تطور مهم في هذا المجال، حيث أن التكنولوجيا كانت في الاستعمال الشائع في ذلك الوقت. و التحفيز من خلال المعدن كان قد استخدم من قبل العالم ويليام نولز S.، ريوجي Noyori وK. باري شاربلس؛ الأمر الذي جعله يحصل على جائزة نوبل في الكيمياء 2001، بدأت نولز وNoyori بتطوير هدرجة الغير المتماثلة enantioselective، والتي وضعت بشكل مستقل. في عام 1968. نولز قامت باستبدال روابط ثلاثي فينيل الفوسفين الكيرالية في حفاز ويلكنسون مع بروابط الفوسفين مراوان. الذي استخدم كحافزا التجريبي في الهدرجة الغير المتماثلة enantioselective مع 15٪ زيادة في التماثل الصوري.

مراجع
  1. "Sur les formules de structure dans l'espace"(On structural formulas in space), Archives Néerlandaises des Sciences Exactes et Naturelles, 9 : 445–454. نسخة محفوظة 10 يناير 2020 على موقع واي باك مشين.
  2. Glorius, F.؛ Gnas, Y. (2006)، "Chiral Auxiliaries – Principles and Recent Applications"، Synthesis، 2006 (12): 1899–1930، doi:10.1055/s-2006-942399.
  3. Gröger, Albrecht Berkessel; Harald (2005)، Asymmetric organocatalysis – from biomimetic concepts to applications in asymmetric synthesis (ط. 1. ed., 2. reprint.)، Weinheim: Wiley-VCH، ISBN 3-527-30517-3.
  • بوابة الكيمياء
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.