В естественных науках вопрос «зачем?» принадлежит к числу наиболее каверзных. С одной стороны, в ответе на него (если, конечно, ответ дан вдумчиво и серьезно) заключена конкретная стратегия исследования, программа, направляющая и концентрирующая усилия ученых. С другой стороны, в слишком прямолинейном ответе, во всяком случае в его практическом воплощении, заключена определенная опасность: он отсекает зарождающиеся новые направления науки, перспективы которых сегодня еще не ясны, но которые завтра могут оказаться весьма плодотворными. Гениальный Вудворд высказался на этот счет весьма категорически: «Я не стану скрывать мою уверенность, хотя она, может быть, и идет вразрез с зачастую слишком утилитарным духом времени: синтез ради синтеза будет продолжаться. Органический синтез увлекателен, полон приключений и опасностей, он часто требует высокого искусства. Одного этого достаточно – органическая химия была бы значительно скучнее, если бы ни одна из ее частей не содержала такого стимула».
Мы никоим образом не оспариваем этого мнения, тем более, что из вудвордовских «синтезов ради синтеза» развились целые направления органической химии весьма общего значения. Однако применительно к углеводам синтез как самодовлеющее искусство не получил значительного распространения. Напротив, большинство синтетических исследований по углеводам подчинено (явно или неявно) решению одной общей проблемы, выходящей за рамко собственно синтеза. Более того, синтез играет в ней скорее подсобную роль. Поэтому для того, чтобы представить себе суть стратегии синтетических исследований в химии углеводов, нужно прежде всего осознать их конечные цели.
Мы уже говорили о том, что химические исследования в химии углевродов направлены в конечном счете преимущественно на решение проблемы «структура-свойство», «структура-функция». Один подход к решению – это выделение индивидуальных природных углеводов, установление их структуры и сопоставление полученных сведений с наблюдаемыми свойствами природных углеводов и их биологическими функциями. На этой основе можно сделать те или иные выводы и обобщения о роли структурных факторов в проявлении тех или иных свойств природных соединений. Однако для того, чтобы подтвердить такие звключения, а также для того, чтобы их уточнить и детализировать, очень важно иметь возможность варьировать структуру изучаемых соединений, варьировать целенаправленно, плавно изменяя в них какой-то определенный структурный параметр. И здесь незаменимым оказывается точный синтез как источник модельных объектов исследования с заданной структурой.
Сам по себе природный объект, например полисахарид или смешанный углеводсодержащий биополимер, часто бывает столь сложным, что непосредственно понять его свойства и функцию на молекулярном уровне современной науке оказывается не под силу. И тут неоценимую помощь оказывают упрощенные модели такого полимера, включающие определенные элементы его структуры. Такую роль, например, играют олигосахариды по отношению к полисахариду или полисахаридные цепи гликопротеина по отношению к природному гликопротеину. Источником подобных упрощенных систем может служить, с одной стороны, сам исходный биополимер, а с другой – их химический синтез.
Другим случаем моделирования является синтез субстратов ферментов углеводного обмена и их структурных модификаций, служащих для изучения субстратной специфичности таких ферментов или для их избирательного ингибирования.
Универсальным приемом исследования в молекулярной биологии и примыкающих к ней биологических дисциплинах сейчас является использование природных соединений, меченных радиоактивными изотопами. С его помощью удается решить огромное число типов задач, связанных с прослеживанием путей превращений тех или иных веществ в живых системах и в их упрощенных экспериментальных моделях. Химический синтез – мощное средство получения природных соединений и их структурных аналогов с определенным, заранее заданным положением меченых атомов в молекуле.
Еще одна традиционная задача органического синтеза – подтверждение строения природных соединений путем так называемого встречного синтеза. Смысл его в том, что наиболее надежным, бесспорным доказательством установленной аналитическими методами структуры нового вещества является его химический синтез и идентификация природного и синтетического образцов. Значение такого подхода сейчас, правда, несколько снижается благодаря развитию высокоточных и чрезвычайно надежных методов структурного исследования, что иногда делает встречный синтез не столь обязательным, иногда даже украшательским элементом исследования. Тем не менее во многих случаях необходимость его не подлежит сомнению.
Наконец, еще один, не столь может быть очевидный источник интереса к синтетическим исследованиям в биоорганической химии, и, в частности, в химии углеводов, состоит в следующем. Дело в том, что органический синтез был и остается до сих пор наиболее эффективным и всеобъемлющим способом изучения химии самих объектов синтеза и наиболее строгим способом проверки наших представлений о связи структуры соединений с их химическими свойствами и поведением. Здесь опять уместно процитировать Р.Б.Вудворда, который говорил: «Вряд ли можно отрицать, что успешный исход синтеза, состоящего более чем из 30 стадий, является суровым испытанием способности науки к предвидению, а также проверкой ее познавательной мощи в сфере изучаемых объектов». Хотя эти слова написаны более четверти века назад, они сохраняют свое значение и поныне и в полной мере применимы к химии углеводов.
Общий вывод, который следует из приведенных рассуждений, сводится к тому, что органический синтез в области углеводов должен быть направлен (и направлен в действительности) в первую очередь на создание природных и аналогичных им структур. А это создает основу для формулирования специфической проблематики этой области и классификации основных принципов и методов синтетической химии углеводов
Предыдущая страница |
Следующая страница
СОДЕРЖАНИЕ