Синтезированы самые маленькие циклодекстрины

А.И. Курамшин

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.

Разные разности
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...