Asymmetric synthesis of ketohexoses with the use of dihydroxyacetone

Od wielu lat chemicy badają i syntezują związki naturalne. Wśród nich znajdują się oczywiście monosacharydy, które odgrywają kluczową rolę w wielu procesach biologicznych, oraz znajdują szerokie zastosowanie na przykład w przemyśle spożywczym, czy też medycynie m.in w szczepionkach i antybiotykach. Alternatywą dla wydzielania monosacharydów z produktów naturalnych jest ich synteza, co ma szczególne znaczenie w przypadku cukrów nie występujących powszechnie w naturze.Celem moich badań było otrzymanie D-ketoheksoz. Monosacharydy te można uzyskać na drodze reakcji aldolowej pomiędzy dwoma trójwęglowymi syntonami: dihydroksyacetonem oraz aldehydem (R)-glicerynowym. W pracy podano szereg przykładów syntezy ketoheksoz z acetonianu aldehydu (R)-glicerynowego oraz zabezpieczonego dihydroksyacetonu. W trakcie badań wykorzystano organokatalizę, jednak pozwoliła ona jedynie na uzyskanie monosacharydów dla których znane są już metody syntezy. W dalszym etapie badań zastosowano aldolową reakcję Mukaiyamy. Jest to pierwszy przykład syntezy ketoheksoz z wykorzystaniem tej reakcji.Dokonano przeglądu soli różnych metali, jako katalizatorów w reakcji Mukaiyamy, a najlepsze wyniki uzyskano dla Yb(OTf)3. Otrzymano mieszaninę czterech D-ketoheksoz z całkowitą wydajnością 90%. Jak dotąd nie odnotowano w literaturze przykładu syntezy D-ketoheksoz z tak dużym stopniem przereagowania.

For many years, chemists examine and synthesize natural compounds among which there are monosaccharides, that play a key role in many biological processes and are widely used in the food industry or medicine, including vaccines and antibiotics. Their synthesis is an alternative to the isolation of monosaccharides from natural products. The synthesis is especially important concerning sugars which do not occur commonly in Nature. The aim of my research was to obtain D-ketohexoses. These monosaccharides can be obtained by an aldol reaction between the two C3 synthons: dihydroxyacetone and (R)-glyceraldehyde. The research paper presents several examples of D-ketohexoses synthesis from (R)-glyceraldehyde acetonide and protected dihydroxyacetone. Firstly, organocatalysis was used, but it allowed only to obtain monosaccharides for which a few methods of synthesis are already known. In a further stage of the study Mukaiyama aldol reaction was used. This is the first time when this reaction was used in the synthesis of ketohexoses.The salts of various metals were examined as catalysts in the Mukaiyama reaction. The best results were obtained in reaction with Yb(OTf)3 resulting in the mixture of four D-ketohexoses with a total yield of 90%. To our knowledge, there has been no example of D-ketohexoses synthesis in the literature with such a high degree of conversion.