Síntesis de Kiliani-Fischer

La síntesis de Kiliani-Fischer, nomenada aixina pels químics Heinrich Kiliani i Hermann Emil Fischer, és un método per a la síntesis de monosacàrits. Procedix a través de la síntesis de hidrólisis d'una cianhidrina del carbonilo d'una aldosa, per la qual s'allarga la cadena de carbono del carbohidrat precursor, conservant-se aixina la estereoquímica en tots els carbono quiralés presents anteriorment. El carbono quiral nou es produïx en les dos estereoquímicas possibles, per lo que el producte de la síntesis de Fischer-Kiliani és una mescla racémica de dos epímeros]. Per eixemple, la D-arabinosa es convertix en una mescla de D-glucosa i D-manosa.

Síntesis clàssica de Kiliani–Fischer

La versió original de la síntesis de Kiliani-Fischer procedix a través de la cianhidrina i la lactona aldónica intermija de l'àcit. El primer pas consistix en fer reaccionar el sucre a partir de cianur acuoso (per lo general NaCN); el cianur se somet a l'adició nucleofílica en el grup carbonilo del sucre (mentres que els sucres tendixen a existir sobretot com un hemiacetal cíclico piranósico, sempre estan en equilibri químic en la seua obertura de cadena forma aldehit o cetona, i en el cas d'estos aldosas és la forma aldehit la que reacciona en esta síntesis). La cianhidrina resultant d'esta adició es calfa en aigua, que hidroliza el cianur en un grup àcit carboxílic, que ràpidament reacciona en un grup hidroxilo intramolecular per a formar una lactona més estable. Ara hi ha dos lactonas diastereoisoméricas en la mescla de reacció. Es poden separar separats per cromatografía o partició en diferents solvents) i després la lactona desijada es reduïx en una amalgama de sodi. Com s'ilustra a continuació, la D-arabinosa es convertix en una mescla de D-glucononitrilo i D manononitrilo, que després es convertixen en D-gluconolactona i D-manonolactone, se separen, i es reduïxen a D-glucosa o D-manosa. El rendiment químic per este método tendix a ser al voltant del 30%.

Archiu:Kiliani-Fischer synthesis.png

Modificacions

Més recentment, s'ha desenrollat un método de reducció millorat, el qual produïx rendiments més alts dels sucres allargats. En lloc de la conversió de la cianhidrina a una lactona, la cianhidrina es reduïx en hidrogen,utilisant paladi sobre sulfat de bari com catalisador i aigua com a dissolvent, per a formar una imina. Per la presència d'aigua, la imina ràpidament es hidroliza per a formar un aldehit, per lo tant que l'extrem carbonílico dels sucres es produïx en sol dos passos en lloc de tres. La separació dels isòmers es realisa en els productes del sucre i no en les lactonas intermiges. Un catalisador especial és necessari per a evitar una major reducció del grup aldehit a un grup hidroxilo, la qual cosa produiria un alditol. Estos catalisadors d'hidrogenació que llimiten a un sol pas es denominen verins catalítics; un eixemple és el paladi Lindlar. Les reaccions que seguixen ilustren este método millorat per a la conversió del-treosa a la L-xilosa i L-lixosa.