Chirale Amino-Alkohole sind vielseitige Moleküle für den Einsatz als Gerüste in der organischen Synthese. Ausgehend von L-Lysin, synthetisieren wir amino Alkohole durch eine enzymatische Kaskade Reaktion kombiniert Diastereoselective C-H-Oxidation katalysiert durch Dioxygenase gefolgt von Spaltung der Carbonsäure glyko-der entsprechenden Hydroxyl Aminosäure durch eine Decarboxylase.
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Methodenartikel
Enzymatische Kaskade Reaktionen für die Synthese von chirale Alkohole Aminosäure L-Lysin
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Amino-Alkohole sind vielseitige Verbindungen mit einer Vielzahl von Anwendungen. Beispielsweise haben sie als chirale Gerüste in der organischen Synthese eingesetzt. Ihre Synthese von herkömmlichen organischen Chemie erfordert oft mühsame mehrstufigen Syntheseverfahren mit schwierigen Steuerung der stereochemischen Ausgang. Wir präsentieren Ihnen ein Protokoll zum enzymatisch Programmbenutzer Amino-Alkohole leicht verfügbaren L-Lysin in 48 h ab. Dieses Protokoll verbindet zwei chemische Reaktionen, die sehr schwer von herkömmlichen organischen Synthese durchzuführen sind. Bei der ersten Schritt, der Regio und Diastereoselective Oxidation von einer nicht aktivierten C-H-Bindung der Lysin ist-Seitenkette durch ein Dioxygenase katalysiert; eine zweite Regio und Diastereoselective Oxidation, katalysiert durch ein Regiodivergent-Dioxygenase führt zur Bildung von 1,2-Diole. Im letzten Schritt ist die carboxylic Gruppe der alpha Aminosäure durch eine Pyridoxal-Phosphat (PLP)-Decarboxylase (DC) abgespalten. Dieser decarboxylative Schritt betrifft nur die alpha Kohlenstoff der Aminosäure, Beibehaltung der Hydroxyl ersetzt Stereogenic Mitte in der Beta/Gamma-Lage. Die daraus resultierende Amino-Alkohole sind daher optisch bereichert. Das Protokoll wurde auf der Semipreparative-Skala-Synthese von vier Amino-Alkohole erfolgreich angewendet. Überwachung der Reaktionen wurde durch Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) nach Derivatisierung von 1-Fluor-2,4-Dinitrobenzene durchgeführt. Einfache Reinigung durch Festphasen-Extraktion (SPE) gewährt die Amino-Alkohole mit sehr guten Ausbeuten (93 %, > 95 %).
Einleitung
Trotz der Vorteile der Biokatalyse bleibt die Integration der biokatalytische Schritte in synthetischen Wege oder total biokatalytische Routen meist auf enzymatische kinetische Entschließungen beschränkt. Diese Routen haben weithin als ein erster Schritt in asymmetrischen Chemo-enzymatische Synthese, sondern Biokatalyse bietet viel mehr Möglichkeiten in der Funktionsgruppe Interconversions mit hoher Stereoselektivität1,2,3 . Darüber hinaus da biokatalytische Reaktionen unter ähnlichen Bedingungen durchgeführt werden, ist es daher möglich, Kaskade Reaktionen in einem ein-Topf-....
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Protokoll
(1) Enzympräparat
- Express und Proteine als zuvor beschriebenen26zu reinigen.
Hinweis: Rekombinante Proteine wurden mit den folgenden Endkonzentrationen erhalten: αKAO von Catenulispora Acidiphila, UniProtKB-ID: C7QJ42 (KDO1), 1,35 mg/mL; ΑKAO von C. Pinensis, UniProtKB-ID: C7PLM6 (KDO2), 2,29 mg/mL; PLP-DCs von S. Rumirantium, UniProtKB-ID: O50657 (LDCSrum), freie Zelle extrahieren mit insgesamt Enzym 12,44 mg/ml; PLP-DC von C. Pinensis, UniProtKB-ID: C7PLM7 (DC-Cpin), 2,62 mg/mL.
2. Vorbereitung der Lösungen
Hinwei....
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Ergebnisse
Wir haben bereits berichtet, die Synthese von Mono - und di-hydroxy-L-Lysines durch enzymatische Hydroxylierung Diastereoselective katalysiert durch Dioxygenases des Eisens (II) / αKAO Familie (Abbildung 1)16. Um das Protokoll der gesamten Kaskaden das hier vorgestellte zu optimieren, die ein oder zwei Hydroxylierung Schritte katalysiert durch ein αKAO gefolgt von einer Decarboxylierung Schritt katalysiert durch ein PLP-DC verbinden, w.......
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Diskussion
Chirale Alkohole Aminosäuren und Derivate haben eine breite Palette von Anwendungen, von chiralen Hilfsmittel für die organische Synthese zur medikamentösen Therapie. Mehrstufigen Synthese zur Herstellung von Amino-Alkohole durch herkömmliche organische Synthese sind zahlreich, aber möglicherweise nicht immer effizient durch mühsame Schutz/Deprotection Schritte zusammen mit eine feinfühlige Steuerung der Stereochemie16. Ein biokatalytische Ansatz, der die Schutz/Deprotection Schritte verzichtet un.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Danksagungen
Die Autoren danken Véronique de Berardinis für fruchtbare Diskussionen und Alain Perret, Christine Pellé und Peggy Sirvain für den technischen Support.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| HEPES | Sigma Aldrich | H3375 | |
| L-Lysinhydrochlorid | Sigma Aldrich | L5626 | |
| (5S)-hydroxy-L-lysin | Sigma Aldrich | GPS NONH | Out sourcing |
| α--Ketoglutarsäure | Sigma Aldrich | 75892 | |
| Natriumascorbat | Sigma Aldrich | A7631 | |
| Ammoniumeisen(II)-sulfat-Hexahydrat | Acros | 201370250 | |
| Pyridoxalphosphat (PLP) | Sigma Aldrich | 82870 | |
| 3,4-Dimercaptobutan-1,2-diol (DTT) | Sigma Aldrich | D0632 | |
| 1-Fluor-2,4-dinitrobenzol (DNFB) | Sigma Aldrich | D1529 | |
| Ethanol | VWR | 20825.290 | |
| Natrium Hydrogencarbonat | Sigma Aldrich | 71631 | |
| HCl 37% | Sigma Aldrich | 435570 | |
| HCl 0.1M | Fluka | 35335 | |
| Acetonitril HiPerSolv CHROMANORM für LC-MS | VWR | 83640.320 | |
| 2,2,2-Trifluoressigsäure | VWR | 153112E Ammoniak | |
| 28% | VWR | 21182.294 | |
| Methanol HiPerSolv CHROMANORM für LC-MS | VWR | 83638.32 | |
| Ameisensäure | Acros | 270480010 | |
| Phosphorsäure 85% | Acros | 201145000 | |
| Deuteriumoxid | Acros | 320,710,075 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | S5881 | |
| C18 HPLC-Säule | Phenomenex | 00F-4601-Y0 | |
| Accela UHPLC System | ThermoFisher Scientific | ||
| Accela PDA Detektor | ThermoFisher Scientific | ||
| 4mm Spritzenfilter - 0,22µ m - PVDF | Merck | SLGVR04NL | |
| Einweg-Tuberkulinspritze mit ml-Graduierung, Luer-Spitze | VWR | HSWA5010.200V0 | |
| Kationenaustauschharz 100-200 | mesh Sigma Aldrich | 217506 | |
| Mixed-Mode-Kationenaustauscher-Festphasen-Extraktionspatrone 6 mL | Wasser | 186000776 | |
| Extraktionsverteiler | Wässer | WAT200609 | |
| Rotationsverdampfer | Bü chi | 531-0103 | |
| Lyophilisator alpha 1-2 LDplus | Christ | L083302 | |
| Mikropipette 20 & Mikro; L | Eppendorf | 3121000031 | |
| Mikropipette 100 &Mikro; L | Eppendorf | 3121000074 | |
| Mikropipette 500 &Mikro; L | Eppendorf | 3121000112 | |
| Mikropipette 1000 & Mikro; L | Eppendorf | 3121000120 | |
| 300 MHz Spektrometer | Bruker | ||
| 2 mL Mikroröhrchen | CLEARLine | CL20.002.0500 | |
| 50 mL Zentrifugenröhrchen mit konischem Boden | Fischer Scientific | 05-539-8 | |
| 25 mL Rundkolben 14/23 | Fischer Scientific | 10353331 | |
| 100 mL Rundkolben 29/32 | Fischer Scientific | 11786183 | |
| 250 mL Rundkolben 29/32 | Fischer Scientific | 11786183 | |
| 250 mL Erlenmeyerkolben | Fischerbrand | 15496143 |
Referenzen
- Nestl, B. M., Hammer, S. C., Nebel, B. A., Hauer, B. New Generation of Biocatalysts for Organic Synthesis. Ang. Chem. Int. Ed. 53 (12), 3070-3095 (2014).
- Reetz, M. T. Biocatalysis in Organic Chemistry and Biotechnology: Past, Present, and Future. J. Am. Chem. Soc....
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Nachdrucke und Genehmigungen
