Синтезированы самые маленькие циклодекстрины

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2019, №6)

pic_2019_06_20-1.jpg

Структура трехзвенного циклодекстрина, полученная методом рентгеноструктурного анализа. Внутри макроцикла обозначены расстояния между гликозидными атомами кислорода (в ангстремах)

Хидетоси Ямада и его коллеги из японского Университета Кансэй Гакуин синтезировали самые маленькие циклодекстриновые циклы, содержащие три и четыре звена глюкозы. Классические циклодекстрины состоят из нескольких (чаще всего шести — восьми) циклических D-глюкопиранозидных звеньев. Это очень интересные соединения — их внутренняя полость гидрофобна и может образовывать в водных растворах комплексы с органическими и неорганическими молекулами (включенное вещество «гость», циклодекстрин «хозяин»). Благодаря своим свойствам циклодекстрины широко применяют в пищевых технологиях, фармацевтике, косметике, биотехнологии и многих других областях. Ранее считали, что из-за сильного пространственного напряжения циклические тример и тетрамер глюкозы не могут существовать. Но, оказалось, могут («Science», 2019, 4, doi: 10.1126/science.aaw3053).

Химикам и раньше удавалось синтезировать циклические углеводы, состоящие из трех остатков моносахаридов, однако у этих соединений отсутствовала характерная для циклодекстринов внутренняя полость, которая может улавливать небольшие молекулы.

Судя по публикациям, синтез малых циклодекстринов впервые заинтересовал Ямаду еще в конце 1990-х, однако потом он оставил попытки синтезировать подобные соединения. Интерес вернулся, когда в его исследовательской группе получили вещества, которые назвали мягкими глюкопиранозными циклами. Это удалось сделать с помощью мостиковой химической группы, связывающей два гидроксильных фрагмента глюкозы. Мостик способствовал тому, что глюкопиранозное кольцо деформировалось, благодаря чему его удалось объединить в циклодекстрины малого размера. После успешной циклизации таких искаженных молекул глюкозы мостик, позволявший получать трех- и четырехзвенные циклодекстрины, удаляли. Правда, в результате синтез новых молекул оказался многостадийным и не очень простым, тогда как классические, макроциклические циклодекстрины получают ферментативным гидролизом крахмала.

Ямада предполагает, что полученные в его лаборатории трех- и четырехчленные циклодекстрины смогут найти практическое применение, — возможно, их полости можно будет использовать для изготовления химических сенсоров или систем разделения газа. Однако прежде надо оптимизировать методику синтеза этих соединений, чтобы можно было получать их хотя бы в граммовых количествах. Пока что исследователям удалось получить только около 15 мг циклодекстрина из трех звеньев глюкозы и менее 5 мг циклодекстрина из четырех звеньев.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 6/2019) на с. 20.

123

Разные разности

07.08.2020 16:00:00

Планета Проксима b не случайно привлекает пристальное внимание астрономов. Ведь сразу после ее открытия выяснилось, что это почти Земля: массу оценили в 1,3 земных, причем расположена планета в обитаемой зоне, где возможна жидкая вода. Теперь же к расследованию присоединился точнейший спектрограф ESPRESSO.

>>
07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>