Шикимовая кислота

Шикимовая кислота представляет собой бесцветные игольчатые кристаллы с температурой плавления 184°С. Для шикимовой кислоты описано несколько стериоизомеров, но биологической активностью обладает альфа-изомер, структура которого изображена на рис. 1.1.

[pic 1]

Рисунок 1.1 - Общая структура альфа-изомера 3,4,5-тригидрокси-1-циклогексен-1-карбоновой кислоты

Молекула шикимовой кислоты в целом не симметрична и имеет 3 стереогенных центра, что обеспечивает возможность существования 8 стереоизомеров (4 пары энантиомеров). Для шикимовой кислоты характерны реакции являющиеся типовыми для соединений, содержащих карбоксильную группу, три гидроксильные группы и двойную связь. Стереохимия молекулы позволяет при соответствующих условиях протекать внутримолекулярным реакциям между карбоксильной группой и одной гидроксильной группы. Для молекулы также характерны реакции цис-транс переходов для гидроксильных групп.

Впервые шикимовая кислота (3,4,5-тригидрокси-1-циклогексен-1-карбоновая кислота) была выделена в 1885 году из плодов аниса - растения, произрастающее в Японии - Illicium anisatum. Японское название данного растения «Шикиминоки», что и послужило основой для названия данной кислоты.

Шикимовая кислота является ключевым метаболитом шикиматного пути, которую можно использовать в качестве материала для синтеза ингибиторов нейраминидазы и препаратов, используемых в противоопухолевой терапии.

Шикимовая кислота является промежуточным звеном в синтезе лигнина, ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина и триптофана), убихинов, фолиевой кислоты, тетрациклина, фенольных и карболовых соединений и большинства алкалоидов. Этот путь присутствует у разных групп микроорганизмов, у растений и паразитов, но отсутствует у животных. Используется в качестве реагента в органическом синтезе.

Также используется в качестве исходного вещества в синтезе осельтамивира (тамифлю) - противовирусного препарата, используемого в лечении гриппа, также препарат применяется для лечения гриппа А и В; зейленона для лечения раковых заболеваний; монопальмитилоксишикимовой кислоты, обладающей антикоагуляционной активностью при внутримышечном введении.

Производные шикимовой кислоты могут использоваться в качестве гербицидов и антибактериальных средств, так как они могут блокировать шикиматный путь у растений и бактерий не нанося вреда для животных и человека, так как у них отсутствует данный метаболитический путь.

Данная кислота может быть использована в качестве исходного соединения для синтеза ряда ароматических и хиральных соединений. При кислотной дегидротации шикимовой кислоты образуется п-гидросибензойная кислота. Эта кислота является предшественником парабенов.

Как видно из сказанного шикимовая кислота является важным продуктом для химической промышленности, медицины, фармакологии и сельского хозяйства.

Применение шикимовой кислоты. Шикимовая кислота используется в синтезе противовирусного препарата осельтамивира. Осельтамивир входит в состав препарата тамифлю.Шикимовая кислота широко применяется в качестве реагента в органическом синтезе как в органической химии, так и в фармакологии. Китайскими учёными был синтезирован зейленон, препарат который широко используется при химиотерапии раковых заболеваний. Группой китайских учёных синтезировано производное шикимовой кислоты триацилшикимовая кислота, также обладающая антикоагуляционным и антитромбическим действием. Производные шикимовой кислоты могут использоваться в качестве гербицидов и антибактериальных средств. Данная кислота может быть использована в качестве исходного соединения для синтеза ряда ароматических и хиральных соединений.

Шикимовая кислота обладает интересными биологическими свойствами. Она является также антиоксидантом, антикоагулянтом и антитромботическим средством. Современные ученые отмечают ее антибактериальные и болеутоляющие свойства. Также проводятся исследования по использованию ее в качестве гербицида и для гормональной терапии.

К способам получения шикимовой кислоты относятся:

1. Получение из растительного сырья.

2. Химический синтез.

3. Ферментативный синтез.

4. Микробиологический синтез.

Химический синтез является дорогостоящим методом, также высока вероятность образования биологически неактивных изомеров. Известно, что многие автотрофы производят шикимовую кислоту, но её содержание в большинстве автотрофов низкое. Синтез из растительного сырья является трудоёмким методом и не обеспечивает высокого выхода продукта, так как лишь немногие растения могут быть рентабельным сырьем для промышленного производства шикимовой кислоты. Китайский звездный анис (Illicium Verum) и бадьян анисовый (Illicium anisatum L), произрастающие в горных районах южного Китая, являются самым известным на сегодняшний день промышленно используемым растительным сырьем, содержащим более 3% шикимовой кислоты в сухих семенах. Поэтому наиболее перспективным методом является микробиологический синтез. На сегодняшний день одна треть от всего количества шикимовой кислоты получается путеё синтеза с использование сверхпродуцентов E. Coli.