Totalsyntese

Totalsyntese er en særlig gren af organisk syntese, der fokuserer på at fremstillet komplekse organiske forbindelser, særligt stoffer der findes i naturen, ved brug af laboratorietmetoder.^[1][2][3][4] Det involverer ofte syntetisering af naturprodukter fra grundlæggende, kommercielt tilgængelig råmaterialer. Slutproduktet i totalsyntese kan også være organometallisk eller uorganisk.^[5][6] Totalsyntese forsøger at lave komplet fremstilling fra simple startprodukter, men modificering eller delvis syntese af disse forbindelse kaldes semisyntese.

Syntese af naturprodukter er et vigtigt værktøj inde for en lang række videnskabelige områder. I organisk kemi bruges det til at teste nye syntetiske metoder og validere og udvikler dem. Inden for medicinalkemi er syntese af naturprodukter vigtig til at skabe bioaktive stoffer, der både kan hjælpe med udviklingen af opdagelse af nye lægemidler og terapeutiske stoffer, samt at skabe stoffer til brug i medicin i stedet for at udvinde dem fra naturen. I kemisk biologi fungerer det som et redskab til at undersøge biologiske systemer og processer. Derudover kan syntese hjælpe med at bekræfte og klarlægge nyligt isolerede storre fra naturen.

Forskningsområdet begyndte allerede i første halvdel af 1800-tallet, hvor Friedrich Wöhler i 1828 opdagede, at man kunne fremstille den organiske forbindelse urinstof ud fra uorganiske stoffer,^[7] ved en metode der har fået navnet Wöhlersyntese. Han gjorde dette ved at behandler sølvcyanat med ammoniumklorid i en simpel syntese i ét trin:

AgNCO + NH₄Cl → (NH₂)₂CO + AgCl

Dette var en vigtig milepæl i kemi, da det var den første kan man kunne fremstille et stof, der ellers kundt var kendt som en biprodukt af levende processer.^[2] Siden er der sket udvikling og forbedring af syntetiske teknikker, analytiske metoder og forståelsen af kemisk reaktivitet.^[8]

En vigtig del af totalsyntese af naturprodukter er retrosyntetisk analyse, der involverer planlægning af en syntetisk rute for at få fat i slutproduktet ved at arbejde sig baglæns fra målet til at designe den mest effektive syntese fra simple råmaterialer. Kontrol over stereokemien er meget vigtig for at skabe den korrekte tredimensionelle opbygning af atomerne, således at molekylet får den rette funktionalitet. Reaktionerne Stereochemical control is crucial to ensure the correct three-dimensional arrangement of atoms, critical for the molecule's functionality. Reaktionsoptimering forbedrer udbytte, selektivitet og effektivitet af syntesen. Herefter skal reaktionerne opskalleres for at kunne lave kommerciel produktion.^[9]

Vincent du Vigneaud modtog nobelprisen i kemi i 1955 for totalsyntesen af de naturlige polypeptider oxytocin og vasopressin.^[10] Elias James Corey modtog nobelprisen i 1990 for sin karriere hvor han havde arbejde med totalsyntese og retrosyntetisk analyse.^[11][12][13]

1. ^ "Definition: Total synthesis". Nature Publishing Group. Arkiveret fra originalen 2014-12-20. Hentet 2015-08-22.
2. ^ ^{a b} Nicolaou KC, Vourloumis D, Winssinger N, Baran PS (januar 2000). "The Art and Science of Total Synthesis at the Dawn of the Twenty-First Century". Angewandte Chemie. 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 KC, Sorensen EJ (2008). Classics in total synthesis. 1: Targets, strategies, methods v (5th udgave). Weinheim: VCH. ISBN 978-3-527-29231-8.
4. ^ Nicolaou KC, Sorensen EJ (2003). Classics in total synthesis. 2: More Targets, strategies, methods. Weinheim: VCH. ISBN 978-3-527-30684-8.
5. ^ Buck MR, Schaak RE (juni 2013). "Emerging Strategies for the Total Synthesis of Inorganic Nanostructures". Angewandte Chemie. 52 (24): 6154-6178. doi:10.1002/anie.201207240. PMID 23610005.
6. ^ Woodward RB (1963). "Versuche zur Synthese des Vitamins B₁₂". Angewandte Chemie. 75 (18): 871-872. Bibcode:1963AngCh..75..871W. doi:10.1002/ange.19630751827.
7. ^ Friedrich Wöhler (1828). "Ueber künstliche Bildung des Harnstoffs". Annalen der Physik und Chemie. 88 (2): 253–256
8. ^ Armaly AM, DePorre YC, Groso EJ, Riehl PS, Schindler CS (september 2015). "Discovery of Novel Synthetic Methodologies and Reagents during Natural Product Synthesis in the Post-Palytoxin Era". Chemical Reviews. 115 (17): 9232-76. doi:10.1021/acs.chemrev.5b00034. PMID 26176418.
9. ^ Fay N, Kouklovsky C, de la Torre A (december 2023). "Natural Product Synthesis: The Endless Quest for Unreachable Perfection". ACS Organic & Inorganic Au. 3 (6): 350-363. doi:10.1021/acsorginorgau.3c00040. PMC 10704578. PMID 38075446.
10. ^ "The Nobel Prize in Chemistry 1955". Nobelprize.org. Nobel Media AB. Hentet 17. november 2016.
11. ^ "The Nobel Prize in Chemistry 1990". Nobelprize.org. Hentet 25. juli 2015.
12. ^ E. J. Corey, X-M. Cheng, The Logic of Chemical Synthesis, Wiley, New York, 1995, ISBN 0-471-11594-0.
13. ^ Corey, E.J. (1991). "The Logic of Chemical Synthesis: Multistep Synthesis of Complex Carbogenic Molecules (Nobel Lecture)". Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 30 (5): 455-465. doi:10.1002/anie.199104553.