Японські хіміки вперше синтезували малі циклодекстрини, які складаються з трьох і чотирьох ланок глюкози. За допомогою «містка», який надав молекулі глюкози конформаційну рухливість, авторам вдалося утворити кільце як з трьох, так і з чотирьох молекул глюкози. Дослідження опубліковано в журналі.
Циклодекстринами називають макроцикли з олігосахаридів, які складаються з декількох молекул глюкози, з'єднані ^-1,4 глікозидними зв'язками. Центр такого кільця гідрофобний, а зовнішня частина молекули - гідрофільна. Ця властивість дозволяє використовувати такі молекули як реагент для переведення гідрофобних молекул у водний розчин. Циклодекстрини широко застосовують у медицині, харчовій промисловості, аналітичній хімії та екології.
Найбільше поширення отримали циклодекстрини, які містять від шести до восьми ланок, так як напруга зв'язків між піранозними кільцями мінімально і такі молекули відносно просто отримувати дією ферментів на полімер глюкози - крохмаль. Для утворення малих макроциклів необхідно, щоб мономери мали достатню конформаційну гнучкість. Раніше вважалося, що існування тричлених і чотиричлених циклодекстринів неможливе через високі значення напруги глікозидних зв'язків.
Хіміки вже отримували і описували молекули, подібні циклодекстринам з малими кільцями (п'ятичлені), але тільки зараз японському досліднику Дайкі Ікута (Daiki Ikuta) з колегами з університету Кансей Гакуїн вдалося синтезувати макроцикли з трьох і чотирьох ланок глюкози. На першій стадії синтетики захистили всі гідроксильні групи глюкози, крім третьої і шостої, до яких двома кінцями приєднували молекулу, що грала роль містка і здатну «вигнути» моносахарид так, щоб він міг утворити глікозидні зв'язки з іншими ланками без надлишку напруги. Для синтезу чотириченого циклодекстрину хіміки отримали два дімери, потім з них - тетрамер, який на наступній стадії утворив макроцикл. Циклодекстрин з трьох молекул глюкози утворився з тримера, отриманого послідовним приєднанням «гнучких» моносахаридів.
Дослідники підтвердили структуру отриманих речовин методом ядерного магнітного резонансу, мас-спектрометрією високої роздільної здатності та вивчили кристали методом рентгенівської дифракції. Синтез циклодекстрину з трьох ланок виявився ефективнішим, ніж з чотирьох - вихід реакції утворення тричленого макроцикла сягав 88 відсотків, і тільки 25 відсотків ланцюгів з чотирьох молекул глюкози змогли зв'язатися в кільце. Пояснень цим відмінностям автори статті не наводять.
За словами дослідників, отримані циклодекстрини зможуть знайти застосування в якості дуже селективного молекулярного ситу, а розроблені методики допоможуть в синтезі речовин, для яких необхідна конформаційна гнучкість моносахаридів.
Для створення складних молекул часто доводиться враховувати геометричні параметри та розташування атомів. Наприкінці 2016 року англійські вчені створили за допомогою молекулярної «розпорядки» найбільше ароматичне кільце.