Полусинтез или частичный химический синтез — это тип химического синтеза , в котором химические соединения , выделенные из природных источников (таких как культуры микробных клеток или растительный материал), используются в качестве исходных материалов для производства новых соединений с особыми химическими и медицинскими свойствами. Новые соединения обычно имеют высокую молекулярную массу или сложную молекулярную структуру, в большей степени, чем соединения, полученные путем полного синтеза из простых исходных материалов. Полусинтез — это более дешевый способ получения многих лекарств, чем полный синтез, поскольку требуется меньше химических стадий.
Лекарственные средства, полученные из природных источников, обычно производятся путем выделения из природного источника или, как описано здесь, путем полусинтеза из такого выделенного агента. С точки зрения химического синтеза живые организмы представляют собой замечательные химические фабрики , способные легко производить путем биосинтеза структурно сложные химические соединения . Напротив, инженерный химический синтез обязательно проще, с меньшим химическим разнообразием в каждой реакции, чем невероятно разнообразные пути биосинтеза, которые имеют решающее значение для жизни.
В результате некоторые функциональные группы гораздо легче получить с помощью инженерного синтеза, чем другие, такие как ацетилирование , при котором определенные пути биосинтеза могут генерировать группы и структуры с минимальными экономическими затратами, которые были бы непомерно высоки при полном синтезе.
Растения , животные , грибы и бактерии используются в качестве источников этих сложных молекул-предшественников , включая использование биореакторов на стыке инженерного и биологического химического синтеза.
Полусинтез, когда он используется при разработке лекарств, направлен на сохранение желаемой медицинской активности при изменении других характеристик молекулы, например тех, которые влияют на ее побочные эффекты или ее пероральную биодоступность за несколько химических стадий. В этом отношении полусинтез контрастирует с подходом полного синтеза , целью которого является получение целевой молекулы из низкомолекулярных, недорогих исходных материалов, часто нефтехимических продуктов или минералов. [3] Хотя не существует четкого разделения между полным синтезом и полусинтезом, которые скорее различаются по степени используемого инженерного синтеза, многие товарные молекулы-предшественники со сложными или хрупкими функциональными группами на практике гораздо дешевле извлекать из организм, чем готовить только из простых предшественников. Следовательно, методы полусинтеза применяются, когда необходимая молекула-предшественник слишком структурно сложна, слишком дорога или слишком сложна для получения путем полного синтеза.
Примеры практического применения использования полусинтеза включают новаторский исторический случай выделения антибиотика хлортетрациклина и полусинтез других новых антибиотиков тетрациклина , доксициклина и тигециклина . [4] [5]
Дальнейшие примеры полусинтеза включают раннее коммерческое производство противоракового средства паклитаксела из 10-деацетилбаккатина, выделенного из хвои Taxus baccata (тиса европейского), [ 1] получение ЛСД из эрготамина , выделенного из грибковых культур спорыньи , необходим ] и полусинтез противомалярийного препарата артеметер из природного артемизинина . [2] [ необходим непервичный источник ] [ необходим непервичный источник ] По мере развития области синтетической химии некоторые преобразования становятся дешевле или проще, а экономика полусинтетического пути может стать менее выгодной. [3]