Yarı sentez

Yarı sentez ya da diğer adıyla kısmi kimyasal sentez, doğal kaynaklardan (örneğin mikrobiyal hücre kültürleri, bitkiler veya hayvan dokuları) izole edilen kimyasal bileşiklerin, yeni ve özgün bileşikler üretmek üzere kimyasal olarak dönüştürüldüğü bir sentez yöntemidir. Bu yeni bileşikler genellikle yüksek molekül ağırlığına veya karmaşık moleküler yapılara sahiptir ve çoğunlukla tamamen tam sentezle üretilemeyecek düzeyde karmaşıklık gösterir.

Paklitakselin yarı sentezi. İzole edilmiş 10-deasetilbakatin III'ten başlayarak kısa bir dizi adımla paklitakselin gerekli yan zincirinin ve asetil grubunun kurulumu

Yarı sentez, özellikle ilaç üretiminde, tam senteze kıyasla daha az adım içermesi nedeniyle daha ekonomik bir yöntem olarak tercih edilir. Doğal kaynaklardan elde edilen ilaçlar ya doğrudan izole edilerek ya da yarı sentez yoluyla elde edilir. Bu bağlamda, canlı organizmalar karmaşık bileşikleri biyosentez yoluyla üretme yeteneği sayesinde etkili birer "biyokimyasal fabrika" olarak işlev görür. Yapay kimyasal sentez yöntemleri ise genellikle bu biyolojik süreçlerin kimyasal çeşitliliğine ve karmaşıklığına erişemez.

Artemisinin içindeki istenmeyen bir lakton halkası, potasyum borohidrit ile indirgeme ve ardından metoksilasyon yoluyla bir asetal ile değiştirilir.

Biyolojik ve Yapay Sentez Yolları

Bazı fonksiyonel gruplar, örneğin asetil grubu gibi, yapay sentez yöntemleriyle daha kolay elde edilebilir. Ancak biyolojik yollar, yüksek yapısal karmaşıklığa sahip bileşikleri düşük maliyetle üretme avantajına sahiptir. Bu nedenle, karmaşık moleküllerin üretiminde biyosentetik yollar, tam senteze göre daha verimli ve tercih edilir olabilir. Özellikle düşük moleküler ağırlıklı öncüllerden yola çıkarak bu bileşikleri sentezlemek maliyetli olduğunda, yarı sentez ekonomik bir alternatif sunar.

Uygulamalar

Bitkiler, hayvanlar, mantarlar ve bakteriler; karmaşık öncül moleküller üretme kapasitesine sahiptir. Bu organizmaların kontrollü ortamlarda kullanıldığı biyoreaktörler, biyolojik ve yapay sentezin birleştiği üretim sistemleridir. İlaç keşfi sürecinde yarı sentez, doğal bir bileşiğin biyolojik etkisini korurken, sadece birkaç kimyasal adımda yan etkilerini azaltmak ya da biyoyararlanımını artırmak için kullanılır.

Yarı sentez, tamamen yapay sentezden farklıdır çünkü bu yöntemde yapı taşları doğrudan doğal kaynaklardan sağlanır. Ancak ikisi arasında kesin bir çizgi yoktur; fark genellikle sentezdeki yapay müdahale düzeyine dayanır. Özellikle karmaşık veya hassas fonksiyonel grupların doğrudan organizmalardan elde edilmesi, bunların basit kimyasallardan sentezlenmesine kıyasla daha maliyet-etkindir.

İlaç Geliştirmede Öne Çıkan Örnekler

Yarı sentez yöntemiyle geliştirilmiş birçok önemli ilaç bulunmaktadır. Bunlardan bazıları:

• Antibiyotik klortetrasiklinin izole edilmesi ve bu öncül bileşikten tetrasiklin, doksisiklin ve tigesisiklin gibi türevlerin yarı sentezi.
• Kanser tedavisinde kullanılan paklitaksel (Taxol)'ün, Taxus baccata (Avrupa porsuk ağacı) bitkisinden izole edilen 10-deasetilbakkatin maddesinden yarı sentez yoluyla üretilmesi.
• LSD'nin, ergot mantarından elde edilen ergotamin üzerinden sentezlenmesi.
• Sıtma ilacı artemeterin, doğal olarak elde edilen artemisinin bileşiğinden yarı sentezle hazırlanması.

Sentetik kimya alanındaki gelişmeler, daha önce ekonomik ya da teknik açıdan zor olan yarı sentez yollarını daha uygulanabilir hale getirmiştir. Bu da yarı sentez yöntemlerinin gelecekteki potansiyelini artırmaktadır.

Ayrıca bakınız

• Kemürji
• İlaç keşfi
• İlaç geliştirme
• Fitomadencilik
• 7-ACA'dan sefalosporin üretimi
• 6-APA'dan penisilin türevleri üretimi
• 16-DPA'dan steroid üretimi
• Kolik asitten ursodeoksikolik asit üretimi