종합합성

Total synthesis

전체 합성은 상업적으로 이용 가능한 단순한 [1][2][3][4]전구체로부터 복잡한 분자(종종 천연 생성물)의 완전한 화학 합성이다.그것은 보통 생물학적 과정의 도움을 수반하지 않는 과정을 가리키며, 이것은 반합성과 구별된다.합성물은 때때로 표적 분자에 대한 더 알려진 합성 경로를 가진 전구체에서 결론지어질 수 있으며, 이 경우 그것은 형식 합성이라고 알려져 있다.총합성 대상 분자는 천연물, 의약적으로 중요한 활성 성분, 알려진 중간체 또는 이론적으로 관심 있는 분자가 될 수 있다.총합성 표적은 유기금속 [5][6]또는 무기물이 될 수 있지만, 드물게 볼 수 있다.전체 합성 프로젝트는 종종 다양한 반응과 시약을 필요로 하며, 성공하기 위해서는 광범위한 화학 지식과 훈련이 필요하다.

종종 목표는 이미 알려진 경로가 존재하는 표적 분자에 대한 새로운 합성 경로를 발견하는 것이다.그러나 때로는 경로가 존재하지 않고 화학자들은 처음으로 실행 가능한 경로를 찾고자 합니다.종합 합성은 의학적으로 중요한 [7]화합물에 대한 합성 경로를 확립할 뿐만 아니라 새로운 화학 반응과 새로운 화학 시약의 발견에 특히 중요하다.

범위 및 정의

종합합성이 적용되는 천연물은 여러 종류가 있다.여기에는 테르펜, 알칼로이드, 폴리케타이드 및 폴리에테르 [8]등이 포함됩니다(이에 한정되지 않습니다).총합성 표적은 때때로 식물, 해양, 곰팡이와 같은 생물 기원에 의해 언급된다.전체 합성이라는 용어는 덜 빈번하지만 여전히 천연 폴리펩타이드와 폴리뉴클레오티드의 합성에 정확하게 적용된다.펩타이드 호르몬 옥시토신과 바소프레신은 분리되었고 그들의 총합성은 1954년에 [9]처음 보고되었다.천연 제품 목표물이 여러 천연 제품 클래스의 여러 구조 구성요소를 특징으로 하는 것은 드문 일이 아닙니다.

목적

역사적 관점에서는 사실이 아니지만(스테로이드, 코티존의 역사 참조), 현대에서의 전체 합성은 대부분 학문적인 노력이었다.산업용 화학적 요구는 종종 학문적인 초점과 다르다.일반적으로 상업적 주체는 특히 복잡한 천연 제품 유래 약물에 반합성을 적용할 수 있는 경우, 총 합성 노력의 특정 방법을 선택하고 특정 천연 제품 목표에 상당한 자원을 소비할 수 있다.그럼에도 불구하고, 수십 년 동안[10] 학문적 [11][12][13]기업으로서의 종합 합성의 가치에 대한 지속적인 논의가 있었다.몇 가지 특이점이 있지만, 일반적인 의견은 종합 합성이 최근 수십 년 동안 변화했고, 계속해서 변화할 것이며, 화학 [14][15][16]연구의 필수적인 부분으로 남을 것이라는 것이다.이러한 변화 속에서, 종합 합성 방법의 실용성과 시장성을 개선하는 데 점점 더 초점을 맞추고 있다.Scripps의 Phil S. Baran 그룹은 실용적인 합성의 유명한 선구자이며 [17][18]학계 밖에서 더 즉시 사용될 수 있는 확장 가능하고 효율적인 합성을 만들기 위해 노력했습니다.

역사

비타민12 B 전체 합성: 1972년 이들 그룹에 의해 두 가지 변형으로 보고된 우드워드-에센모저 전체 합성의 역합성 분석.이 연구에는 19개국에서 온 100명 이상의 박사과정 연수생과 박사후 연구원들이 참여했습니다.역합성 작용은 궁극적인 전진 구조에 화학적 의미가 있는 방식으로 표적 비타민의 분해를 제시한다.표적인 비타민12 B(I)는 이전에 실현 가능한 것으로 보여졌던 꼬리를 단순히 추가하는 것으로 준비될 것으로 예상되고 있다.필요한 전구물질인 코비산(II)이 표적이 되어 비타민의 "코린 코어"를 구성하며, 그 준비는 A와 D 고리로 구성된 "서부" 부분과 B와 C 고리로 구성된 "동부" 부분, 두 조각으로 가능할 것으로 예상되었다.재합성 분석은 이 두 개의 복잡한 부분, 즉 복잡한 분자 V-VII를 만드는 데 필요한 시작 물질을 구상한다.

Friedrich Wöhler는 1828년에 유기 물질인 요소가 무기 시작 물질로부터 생산될 수 있다는 것을 발견했습니다.그것은 살아있는 과정의 [2]부산물로만 알려져 있던 물질의 합성의 첫 번째 예로서 화학에서 중요한 개념적 이정표였다.뵐러는 시안산 은을 염화 암모늄으로 처리하여 요소를 얻었는데, 이는 간단한 원스텝 합성입니다.

AgNCO + NHCl4 → (NH2)2 CO + AgCl

Camphor는 세계적으로 수요가 [when?]있는 희귀하고 비싼 천연 제품이었다.할러와 블랑은 [2]장뇌산으로부터 그것을 합성했지만, 전구체인 장뇌산은 알려지지 않은 구조를 가지고 있었다.1904년 핀란드 화학자 구스타프 콤파가 디에틸옥살산염과 3,3-디메틸펜탄산으로부터 장뇌산을 합성했을 때, 전구체의 구조는 현대 화학자들이 장뇌의 복잡한 고리 구조를 추론할 수 있게 했다.그 직후,[when?] 윌리엄 퍼킨은 [relevant?]장뇌의 또 다른 합성물을 발표했다.장뇌의 총 화학 합성에 대한 연구는 콤파가 1907년 핀란드 타이니언코스키에서 이 화합물의 산업 생산을 시작할 수 있게 했다.

미국의 화학자 로버트 번스 우드워드는 콜레스테롤, 코티손, 스트리치닌, 리세르핀, 클로로필, 콜히틴, 비타민12 B, 프로스타글란딘 F-2a [2]등 복합 유기 분자의 총합성을 개발한 탁월한 인물이다.

빈센트 뒤 비뇨는 자연 폴리펩타이드 옥시토신과 바소프레신의 총합성으로 1955년 노벨 화학상을 수상했는데, 이는 1954년에 "생화학적으로 중요한 황 화합물에 대한 그의 연구, 특히 폴리펩타이드 [19]호르몬의 첫 합성에 대한 그의 연구"로 보고되었다.

또 다른 재능 있는 화학자는 Elias James Corey로 1990년 노벨 화학상을 수상했는데, 그는 평생 동안 전체 합성과 역합성 분석의 개발에 기여한 공로로 노벨 화학상을 수상했다.

예

토탈 합성의 고전 중 하나는 키닌 토탈 합성이며,[20] 1944년 로버트 번즈 우드워드와 윌리엄 폰 에거스 도어링에 의해 토탈 합성이 이루어지기 전에는 150년에 걸친 많은 부분 합성의 역사를 가지고 있으며 분쟁과 [2]좌절을 포함하고 있다.

레퍼런스

  1. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2014-12-20. Retrieved 2015-08-22.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  2. ^ a b c d e K. C. Nicolaou; D. Vourloumis; N. Winssinger and P. S. Baran (2000). "The Art and Science of Total Synthesis at the Dawn of the Twenty-First Century" (reprint). Angewandte Chemie International Edition. 39 (1): 44–122. doi:10.1002/(SICI)1521-3773(20000103)39:1<44::AID-ANIE44>3.0.CO;2-L. PMID 10649349.
  3. ^ Nicolaou, K. C. & Sorensen, E. J. 1996, 종합 합성 클래식:대상, 전략, 방법, 뉴욕:John Wiley & Sons, ISBN 978-3-527-29231-8
  4. ^ Nicolaou, K. C. & Snyder, S. A., 2003, Classics in Total Synthes II: More Targets, Strategies, Methods, New York:John Wiley & Sons, ISBN 978-3-527-30684-8
  5. ^ Schaak, Raymond (22 April 2013). "Emerging Strategies for the Total Synthesis of Inorganic Nanostructures". Angewandte Chemie International Edition. 52 (24): 6154–6178. doi:10.1002/anie.201207240. PMID 23610005. Retrieved 15 July 2021.
  6. ^ Woodward, R. B. (1963). "Versuche zur Synthese des Vitamins B12". Angewandte Chemie. 75 (18): 871–872. Bibcode:1963AngCh..75..871W. doi:10.1002/ange.19630751827.
  7. ^ Post-Palytoxin 시대 Ahlam M에서 천연물 합성 중 새로운 합성 방법론과 시약의 발견아말리, 이본 C드포레, 에밀리아 J. 그로소, 폴 S리엘과 코리나 S.쉰들러 화학개정, 문서 ASAP doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00034
  8. ^ Springob, Karin (1 June 2009). Plant-derived Natural Products. Springer. pp. 3–50. doi:10.1007/978-0-387-85498-4_1. ISBN 978-0-387-85498-4. Retrieved 24 June 2021.
  9. ^ du Vigneaud V, Ressler C, Swan JM, Roberts CW, Katsoyannis PG (1954). "The Synthesis of Oxytocin". Journal of the American Chemical Society. 76 (12): 3115–3121. doi:10.1021/ja01641a004.
  10. ^ Heathcock, Clayton (1996). Chemical Synthesis Gnosis to Prognosis. Springer. pp. 223–243. doi:10.1007/978-94-009-0255-8_9. ISBN 978-94-009-0255-8. Retrieved 24 June 2021.
  11. ^ Nicolaou, K. C. (1 April 2019). "Total Synthesis Endeavors and Their Contributions to Science and Society: A Personal Account". CCS Chemistry. 1 (1): 3–37. doi:10.31635/ccschem.019.20190006.
  12. ^ Nicolaou, K.C. (22 April 2020). "Perspectives from nearly five decades of total synthesis of natural products and their analogues for biology and medicine". Natural Product Reports. 37 (11): 1404–1435. doi:10.1039/D0NP00003E. PMC 7578074. PMID 32319494.
  13. ^ Qualmann, Kate (15 August 2019). "Excellence in Industrial Organic Synthesis: Celebrating the Past, Looking to the Future". ACS Axial. ACS Axial. Retrieved 24 June 2021.
  14. ^ Baran, Phil (11 April 2018). "Natural Product Total Synthesis: As Exciting as Ever and Here To Stay". Journal of the American Chemical Society. 140 (18): 4751–4755. doi:10.1021/jacs.8b02266. PMID 29635919.
  15. ^ Hudlicky, Tomas (31 December 2018). "Benefits of Unconventional Methods in the Total Synthesis of Natural Products". ACS Omega. 3 (12): 17326–17340. doi:10.1021/acsomega.8b02994. PMC 6312638. PMID 30613812.
  16. ^ Derek, Lowe. "How Healthy is Total Synthesis". In The Pipeline (AAAS). The American Association for the Advancement of Science. Retrieved 24 June 2021.
  17. ^ "Phil Baran Research". Phil Baran Research Lab. Scripps Institute. Retrieved 24 June 2021.
  18. ^ Hayashi, Yujiro (21 October 2020). "Time Economy in Total Synthesis". Journal of Organic Chemistry. 86 (1): 1–23. doi:10.1021/acs.joc.0c01581. PMID 33085885. S2CID 224825988. Retrieved 24 June 2021.
  19. ^ "The Nobel Prize in Chemistry 1955". Nobelprize.org. Nobel Media AB. Retrieved 17 November 2016.
  20. ^ 유기화학의 전설 로버트 번스 우드워드, "C&EN", 2017년 4월 10일

외부 링크