Ich schrieb hier vor ein paar Jahren über den mysteriösen Sparteine-Mangel, und es ist ein Problem, das nicht verschwunden ist. Sparteineist für diejenigen, die weder Alkaloide noch asymmetrische Wege der organischen Chemie sammeln, eine natürlich vorkommende Verbindung (in einem Südamerikaner zu finden) Spezies von Lupine, unter anderem), und es ist auch ein interessantes Reagenz. Seine starre Ringstruktur und die Platzierung von zwei basischen tertiären Aminen ermöglichen die Bildung asymmetrischer anionischer Komplexe in Lösung, insbesondere mit Organolithiumreagenzien. Dies kann einige wirklich nützliche Reaktionen ermöglichen, die nur ein Enantiomerenprodukt (ein Spiegelbildisomer) bilden, ein Merkmal, nach dem synthetische organische Chemiker immer Ausschau halten.
Das Problem ist, wie in diesem Blogbeitrag erwähnt, dass das asymmetrische Reagenz verfügbar sein muss. Ein Ungleichgewicht der Chiralität tritt nicht nur auf. Wenn Sie eine Verbindung haben, die ein einzelnes Enantiomer ist, müssen Sie sie herstellen oder über etwas anderes reinigen, das ein einzelnes Enantiomer ist. Dinge, die keine spiegelbildlichen Isomere sein können (wie normales Wasser) oder fünfzig-fünfzig Gemische solcher Isomere sind, können reine Enantiomere selbst nicht trennen oder synthetisieren. Wenn jemand einen Schuh in ein gerades Metallrohr fallen lässt (ein symmetrischer Gegenstand), können Sie nicht erkennen, ob es sich um einen linken oder rechten Schuh handelt, der das Ding herunterrüttelt, aber wenn Sie mit Ihrem nach außen greifen (asymmetrisch) linke oder rechte Hand und berühren Sie den Schuh, nachdem er herauskommt, können Sie auch bei ausgeschaltetem Licht erkennen.
Wir haben der Lupine zu danken, dass sie asymmetrisches Spartein für uns hergestellt hat, aber jemand muss sich die Mühe machen, es zu isolieren oder aus einem verfügbareren Vorläufer des „chiralen Pools“ zu synthetisieren (für Spartein wäre das ein weiteres Alkaloid). Cytisin). Es gab eine Art großen Schluckauf im Angebot vor einigen JahrenDies war jedoch nicht das erste Mal, dass dies geschah. Dies macht groß angelegte Versuche, die auf der Verbindung basierenden Synthesemethoden anzuwenden, riskant – hier zum Beispielist die Prozessgruppe bei Vertex, die sich dafür entscheidet, einen anderen Weg einzuschlagen, anstatt die Chance zu nutzen. Sie betrachteten auch „Spartein-Ersatz“, a sehr ähnliche Verbindung das kann die gleiche Art von Chemie ausführen, aber diese wird auch von Cytisin abgeleitet und umgeht nicht unbedingt die Versorgungsprobleme, insbesondere für Produktionsarbeiten.
Die O’Brien-Gruppe in York, die den Ersatz entwickelt hat berichtet jetzt ein Syntheseweg im Gramm-Maßstab, der helfen könnte. Für diese Pflanze ist keine Pflanze erforderlich, um Sie zu einem einzigen Alkaloid-Enantiomer zu machen. Stattdessen beruht die Asymmetrie auf der Verwendung eines bakteriellen Lipaseenzyms (von a Burkholderia Spezies), um ein einzelnes Enantiomer in einem Schlüsselschritt während der Synthese zu liefern. Dies ist ein weiteres gutes Beispiel für „Chiralität muss von irgendwoher kommen“ – verfolgen Sie jede Zubereitung eines einzelnen Enantiomers weit genug zurück, und Sie werden mit ziemlicher Sicherheit etwas finden, das von einem Lebewesen stammt, da die Biochemie bei weitem die am besten geeignete Quelle für asymmetrische Moleküle ist .
Alle Proteine und alle Kohlenhydrate in lebenden Organismen auf der Erde haben dieselbe „Händigkeit“, was ein starkes Argument für einen einzigen Ursprung des Lebens (oder zumindest eine einzige überlebende Linie solcher Ursprünge) ist. Wie wir alle auf diese Weise gelandet sind, ist ein zutiefst kontroverses Thema – gibt es etwas an einer Enantiomerenreihe, das an sich besser ist? Das sollte eigentlich unmöglich sein – chemisch sind die beiden identisch. Gibt es eine Möglichkeit, dass sich ein Ungleichgewicht von zwei Spiegelisomer-Aminosäuren oder Zuckerpercursoren entwickelt haben könnte, bevor das Leben in Gang kam? Das bringt uns zurück zu „Chiralität muss von irgendwoher kommen“ und zu allen möglichen verrückten Erklärungen, die zurückgehen subtile Asymmetrien in grundlegenden physikalischen Gesetzen und dergleichen (ein Thema, das ich geschrieben über auf diesem Blog im Jahr 2002 – Mann, habe ich viele Blog-Beiträge geschrieben). Wenn sich unsere Art von Leben im Universum relativ leicht entwickeln lässt (das schließlich in Wasser, Aminosäuren usw. schwimmt), werden wir dann auf eine Mischung aus isomeren Lebensformen stoßen, wenn wir anfangen zu erforschen? Ich habe keine Ahnung und auch sonst niemand – es ist eine der wichtigsten offenen Fragen und scheint es auch für eine gute Zeit zu bleiben.
Ein weiteres philosophisches Thema, denn es ist schließlich Freitag: Wie erkennen wir selbst Asymmetrie? Mit anderen Worten, woher wissen wir rechts von links? Die Frage klingt lächerlich, verbessert sich aber bei der Inspektion. Menschen sind (meistens) bilateral symmetrisch, aber die beiden Gehirnhälften sind eine starke Ausnahme. Ich kann diese Ausnahme nicht erwähnen, ohne Leute in das Kaninchenloch zu schicken, das das ist Jaynes „Zweikammergeist“ Hypothese – Ash Jogalekar hat mich darauf hingewiesen, dass Richard Dawkins einmal angerufen Das hier „entweder völliger Müll oder ein Werk vollendeten Genies, nichts dazwischen“, Und ich kann nicht widersprechen. Wie Embryonen solche Asymmetrien überhaupt entwickeln, ist eine andere unerwartet tiefe Frage, und könnte auf kommen Die Richtung, in die die Zilien schlagen, könnte durchaus auf die Proteine zurückzuführen sein, die an ihrer Konstruktion beteiligt sind, und wir sind wieder bei der Chiralität der Biochemie.
Denken Sie auch daran, dass unsere Augen separat in jede Hemisphäre verdrahtet sind (was zu einigen geführt hat spektakulär seltsame Berichte in der Literatur nach dem verzweifelten chirurgischen Mittel von Corpus Callosotomie in schweren Fällen von Epilepsie. Das Trennen der wichtigsten neuronalen Verbindungen zwischen den beiden Hemisphären auf eine solche Weise hat eine Reihe von Nebenwirkungen, und unter diesen kann es sein, dass ein Patient (zumindest zuerst) gibt unterschiedliche Antworten auf die gleichen Fragen wenn sie vom linken zum rechten Auge gelesen werden (die unterschiedlichen verbalen Fließgewichte jeder Hemisphäre sind ebenfalls ein Faktor). Meine Hypothese ist also, dass unser Chiralitätserkennungssystem auf makroskopischer Ebene auf Asymmetrien in unserer bewussten Verarbeitung der Welt über unser linkes und rechtes Auge und damit unsere linke und rechte Gehirnhälfte basiert. Ich werde mich freuen zu sehen, wie Leute in den Kommentaren Löcher in diese Idee stechen.