Nuevas Aplicaciones de la L-Serina Hidroximetiltransferasa y la Benzaldehído Liasa en Síntesis Orgánica

[spa] Las enzimas son importantes aliados en la síntesis de complejas moléculas orgánicas. Estos biocatalizadores ofrecen una elevada quimio, regio y estereoselectividad. Debido a esto se minimiza la formación de subproductos por reacciones competitivas no deseadas y se obtienen, por lo general, pro...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Hernández Sánchez, Karel
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2015
País:España
Institución:Universidad de Barcelona
Repositorio:Dipòsit Digital de la UB
OAI Identifier:oai:diposit.ub.edu:2445/63193
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/2445/63193
http://hdl.handle.net/10803/285864
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Aminoàcids
Monosacàrids
Catàlisi
Amino acids
Monosaccharides
Catalysis
Descripción
Sumario:[spa] Las enzimas son importantes aliados en la síntesis de complejas moléculas orgánicas. Estos biocatalizadores ofrecen una elevada quimio, regio y estereoselectividad. Debido a esto se minimiza la formación de subproductos por reacciones competitivas no deseadas y se obtienen, por lo general, productos con una elevada pureza estereoquímica. Una especial atención, por sus aplicaciones en Química Orgánica, han recibido las enzimas que median la formación de enlaces C-C. Estas liasas catalizan la síntesis de moléculas complejas muchas de las cuales poseen variadas actividades biológicas. En el trabajo titulado: Nuevas Aplicaciones de la L-Serina Hidroximetiltransferasa y la Benzaldehído Liasa en Síntesis Orgánica se estudia las potencialidades de estos biocatalizadores en la síntesis de alfa,alfa-diarquía-alfa-aminoácidos, C-arilmonosacáridos y moléculas cíclicas derivadas del 7,8,14,15-tetrahidro-6H-dibenzo[f,j][1,5]dioxacicloundeceno a través de reacciones de carboligación. Para ello este estudio se ha dividido en 3 apartados: APARTADO 3.1. Se muestra el diseño de nuevas variantes de la L-serina hidroximetiltransferasa de Streptococcus thermophilus (SHMTSth) que catalizan la síntesis de beta-hidroxi- alfa,alfa -dialquil-alfa-aminoácidos. Utilizando la ingeniería de proteínas y un diseño semirracional se incrementó la selectividad de la SHMTSth nativa hacia otros sustratos diferentes de la Gly. Por medio de esta metodología se encontraron tres variantes de la enzima, Y55T, Y55C y Y55S que catalizaron la adición aldólica de D-Ala y D-Ser a diferentes aldehídos. La SHMTSth Y55T resultó ser el biocatalizador más activo y permitió sintetizar beta-hidroxi- alfa,alfa -dialquil-alfa-aminoácidos con una elevada estereoselectividad (> 95 %). APARTADO 3.2. En este apartado se describe como se acoplan las potencialidades sintéticas de una enzima tiamin dependiente con dos aldolasas a través de dos etapas químicas sencillas en la síntesis de C-arilmonosacáridos. La primera reacción enzimática consistió en la adición benzoínica cruzada de varios aldehídos aromáticos a dimetoxiacetaldehído, catalizado por benzaldehído liasa de Pseudomonas fluorescens biovar I (BAL). Esta reacción alcanzó conversiones superiores al 95 % y se realizó en un sistema tampón:MTBE (1:1 v/v) donde el producto se separó en la fase orgánica y se utilizó directamente en la siguiente etapa de síntesis. Posteriormente se redujeron las (R)-1-aril-2-hidroxi-3,3-dimetoxipropan-1-onas, utilizando NaBH4, con una elevada diastereoselectividad hacia la formación del diol anti (= 90 %). A continuación se hidrolizó el grupo acetal en medio ácido (H2SO4 2 M) y los (2S,3S) 3-aril-2,3-dihidroxipropanal obtenidos fueron utilizados en reacciones de adición aldólicas con diferentes sustratos dadores: dihidroxiacetona (DHA), hidroxiacetona (HA) y glicolaldehído (GO), catalizadas por D-fructosa-6-fosfato aldolasa (FSA) y sus variantes A129S y A129T respectivamente. Esto permitió sintetizar derivados de L-sorbosa (DHA), 1-desoxi-L-sorbosa (HA) y L-xilosa (GO). También se realizó la reacción de adición aldólica de DHA a los dihidroxialdehídos en tampón borato catalizado por L-ramnulosa-1-fosfato aldolasa (RhuA). Por medio de esta reacción se obtuvieron análogos de L-fructosa y L-tagatosa. APARTADO 3.3 En esta sección se describe la adición benzoínica intramolecular catalizada por BAL. Con la síntesis de varios dialdehídos aromáticos se encontraron los requerimientos estructurales del sustrato para que la enzima catalizara la reacción de carboligación intramolecular. De los posibles sustratos ensayados, el 2,2'-(propano-1,3-diilbis(oxi))dibenzaldehído permitió obtener el ciclo (R)-15-hidroxi-7,8-dihidro-6H-dibenzo[f,j][1,5]dioxacicloundecen-14(15H)-ona como único productos en la reacción enzimática con conversiones superiores al 75 %. A partir de aquí se sintetizaron otros dialdehídos con los que sintetizaron análogos de 7,8,14,15-tetrahidro-6H-dibenzo[f,j][1,5]dioxacicloundeceno. De este estudio se determinó que la BAL cataliza reacciones de adición benzoínica intramolecular de aldehídos aromáticos unidos por una cadena espaciadora, propano-1,3-oxi, en posición 2,2´. La enzima también toleró sustituciones en posición 3,3´y 5,5´ del anillo aromático así como dialdehídos derivados de la piridina.

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