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半合成、または部分化学合成とは、天然由来の化合物（微生物細胞培養物や植物材料など）を原料として、独自の化学的・薬理学的特性を持つ新規化合物を生成する化学合成の一種です。これらの新規化合物は、一般的に、単純な原料から全合成によって生成される化合物よりも、分子量が大きく、分子構造が複雑です。半合成は、必要な化学工程が少ないため、全合成よりも安価に多くの医薬品を製造できる手段となります。
天然由来の医薬品は、一般的に天然資源からの単離、または本稿で説明するように単離された物質の半合成によって製造される。化学合成の観点から見ると、生物は生合成によって構造的に複雑な化合物を生産できる、非常に効率的な化学工場として機能する。一方、人工的に合成された化学合成は強力ではあるものの、生命に不可欠な複雑な生合成経路に比べて単純で、化学的多様性も低い傾向がある。
こうした違いから、特定の官能基はアセチル化などの人工的な化学合成法を用いる方が容易に合成できる。しかし、生物学的経路は多くの場合、最小限の経済的投入で複雑な官能基や構造を生成できるため、複雑な分子の生産においては、特定の生合成プロセスは全合成よりもはるかに効率的である。この効率性こそが、特定の化合物の調製において天然由来の原料が好まれる理由であり、特に単純な分子から合成することがコスト的に非現実的な場合には、その傾向が顕著になる。
植物、動物、菌類、細菌はすべて複雑な前駆体分子の貴重な供給源であり、バイオリアクターは生物学的合成と工学的合成の交差点を表しています。創薬では、半合成は、わずか数ステップの化学反応で、天然化合物の薬効特性を維持しながら、副作用や経口バイオアベイラビリティなどの他の分子特性を改変するために用いられます。半合成は、多くの場合石油化学製品や鉱物などの安価で低分子量の前駆体から標的分子を完全に構築する全合成とは対照的です。 [ 3 ]全合成と半合成の間には厳密な境界はありませんが、主に工学的合成の程度が異なります。複雑な官能基や不安定な官能基は、より単純な前駆体から調製するよりも生物から直接抽出する方が費用対効果が高い場合が多く、そのため、半合成は複雑な天然物に対して好ましいアプローチとなっています。
半合成の実用的な応用例としては、抗生物質クロルテトラサイクリンの画期的な単離と、それに続くテトラサイクリン、ドキシサイクリン、チゲサイクリンなどの抗生物質の半合成が挙げられる。[ 4 ] [ 5 ]その他の注目すべき例としては、イチイ（Taxus baccata）から単離された10-デアセチルバッカチンからの抗がん剤パクリタキセルの初期の商業生産[ 1 ] 、麦角菌培養物由来のエルゴタミンからのLSDの半合成、天然化合物アルテミシニンからの抗マラリア薬アルテメテルの調製などが挙げられる。[ 2 ]合成化学が進歩するにつれて、以前はコストがかかりすぎたり、達成が困難すぎたりした変換がより実現可能になり、半合成経路の経済的実現可能性に影響を与えている。[ 3 ]