Met blauw licht en een aantal katalytische stofjes kun je veelvoorkomende suikers heel precies omzetten in zeldzamere varianten, die handig kunnen zijn in bijvoorbeeld (nieuwe) medicijnen, laat een publicatie in Nature zien.

Het maken van ‘zeldzame’ suikers – die je nauwelijks uit natuurlijke bronnen kunt winnen – is een ingewikkelde bezigheid, maar wel belangrijk voor farmaceutische producten. De huidige methodes, waarbij je ‘gewone’ suikers (glucose, galactose, et cetera) uit biomassa haalt en isomeriseert, zijn ofwel niet selectief, of hebben een enzym nodig dat uitdagingen en een lage opbrengst met zich mee brengt.

Nu hebben Yong Wang, Hayden Carder en Alison Wendlandt van MIT op basis van eerder werk van Adriaan Minnaard (Rijksuniversiteit Groningen) een simpele manier gevonden om specifieke hydroxylgroepen onder fotochemische condities te epimeriseren, ofwel van configuratie te veranderen.

Zo blijkt het mogelijk om α-methylglucose met blauw licht om te zetten in D-α-methylallose met een opbrengst van 92 %. Je hebt wel een aantal componenten nodig om de reactie te helpen, waaronder fotokatalysator 1,2,3,4-tetrakis(carbazol-9-yl)-4,6-dicyanobenzeen, chinuclidine, en adamantaanthiol. Zonder een van deze componenten lukt de reactie niet.

Op basis van deze resultaten heeft het drietal een groot aantal andere veelvoorkomende monosacchariden onderzocht, met en zonder beschermgroepen. Dat leverde onder andere de zeldzame hexoses (zes hydroxylen) D-allose, D-talose, D-gulose en D-altrose op. Ook pentoses (vijf hydroxylgroepen), 2-deoxysuikers en complexere glycanen zoals D-sucrose en raffinose konden selectief en irreversibel geëpimeriseerd worden op de 3-positie (C3).

Het mechanisme is een mooi samenspel tussen de verschillende componenten. De geëxciteerde fotokatalysator maakt van chinuclidine een radicaal. Dit radicaal pakt het H-atoom op de 3-positie van de suiker, wat een suikerradicaal oplevert. Het adamantaanthiol staat vervolgens zijn H’tje af aan het suikerradicaal en de epimerisatie is compleet. De onderzoekers lieten met deuteriumstudies zien dat die laatste stap diastereoselectief gaat. De componenten activeren zichzelf daarna weer en de reactie kan met een ander startmolecuul opnieuw beginnen.

De nieuwe synthese kan uitkomst bieden bij het efficiënter en op grotere schaal produceren van deze zeldzame suikers.

_{Wang, Carder, Wendlandt, Nature 2020}