Kiliani-Fischer合成,亦称
克利安尼-费歇尔合成、Kiliani H氰化增碳法,它是由低级糖合成高一级糖的一种方法,既可用于
合成,也可用于糖的结构测定。
Kiliani-Fischer合成,以德国化学家Heinrich Kiliani和Fischer命名,是低级糖合成高一级糖的一种方法。它通过合成和水解氰醇,从而延长一个碳原子的
醛糖的碳链,同时保留所有先前存在的
手性碳。新的手性碳产生的同时产生立体化学,因此Kiliani-Fischer合成的产物是两种
非对映异构体糖的混合物。例如,
D-阿拉伯糖转化为
D-葡萄糖和
D-甘露糖的混合物。
首先使糖的羰基与氰化氢反应,生成羟氰化物,由于分子中又增加了一个
手性碳原子,所以会产生两个
差向异构体(原分子的构型会对新增加碳原子的
手性产生影响,故两个
差向异构体可能是不等量的),这两个差向化合物经过分离、水解得到内脂。
例如,
D-阿拉伯糖转化为
D-葡萄糖腈和D-甘露腈的混合物,然后转化为D-葡萄糖酸内酯和D-甘露内酯,分离,并还原为D-葡萄糖或
D-甘露糖。该方法的产率为30%左右。
最近,科学家已开发了一种改进的还原方法,其合成高级糖的产率较高。以吸附在硫酸钡的
钯为催化剂,水为溶剂,氰基醇还原形成
亚胺。由于水的存在,亚胺迅速水解形成
醛,此方法将原先的三个步骤缩减为两个步骤。异构体的分离在生成糖的阶段进行,而不是在内酯中间体中进行。特殊催化剂的存在避免了醛基进一步还原成羟基,产生醛醇。这些将氢解限制为一步的催化剂称为中毒催化剂。
甘油醛的两种
对映体都是市售的,因此可以通过适当的重复Kiliani-Fischer合成来合成各种链长度
醛糖的任何立体异构体。
在实际生产中,Kiliani-Fischer合成通常用于生产难以或不可能从天然来源获得的糖。虽然它确实提供了对任何所需醛糖的异构体的合成方法,但因其低
收率和使用有毒试剂而受到限制。此外,该方法需要在提供前体糖,如果该前提糖难以得到,本身就可能需要大量的合成工作。如果使用Kiliani-Fischer合成的连续合成,则每一次合成总产率将呈指数下降。