Aminoalcoholes quirales son moléculas versátiles para el uso como andamios en síntesis orgánica. A partir de L-lisina, sintetizar alcoholes aminos por una reacción de cascada enzimática combinando diastereoselectiva H C oxidación catalizada por dioxygenase seguido por clivaje de la molécula de ácido carboxílico del aminoácido del hidróxido correspondiente por un decarboxilasa.
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Artículo de método
Reacciones de la cascada enzimática para la síntesis de aminoalcoholes quirales de L-lisina
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Resumen
Resumen
Amino alcoholes son compuestos versátiles con una amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, se han utilizado como andamios quirales en síntesis orgánica. Su síntesis de química orgánica convencional a menudo requiere procesos de síntesis de múltiples pasos tediosos, con difícil control sobre el resultado stereochemical. Presentamos un protocolo enzimáticamente sintetizar amino alcoholes a partir de la L-lisina disponible en 48 h. Este protocolo combina dos reacciones químicas que son muy difíciles de llevar a cabo por síntesis orgánica convencional. En la primera oxidación de paso, el regio - y diastereoselectiva de un enlace C-H sin activar de la lisina cadena lateral es catalizada por una dioxigenasa; una segundo regio - y diastereoselectiva de la oxidación catalizada por una dioxigenasa regiodivergent puede conducir a la formación de 1, 2-dioles. En el último paso, el grupo carboxílico del ácido alfa amino es dividido por un decarboxylase del fosfato de piridoxal (PLP) (DC). Este paso decarboxylative afecta sólo el carbono alfa del aminoácido, conservando el centro stereogenic hidroxi sustituido en posición beta y gamma. Los alcoholes aminos resultantes son ópticamente enriquecidos. El protocolo fue aplicado con éxito a la síntesis de semipreparative-escala de cuatro amino alcoholes. Seguimiento de las reacciones se realizó por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) después de la derivatización de 1-fluoro-2, 4-dinitrobenceno. Simple purificación por extracción en fase sólida (SPE) que brinda el amino alcoholes con excelentes rendimientos (93% a > 95%).
Introducción
A pesar de los beneficios ofrecidos por Biocatálisis, la integración de biocatalizadores pasos de vías sintéticas o rutas biocatalíticas total sigue siendo en su mayoría limitada resolución cinética enzimática. Estas rutas han sido ampliamente utilizadas como un primer paso en la síntesis asimétrica de chemo-enzimática y Biocatálisis ofrece muchas más posibilidades de interconversions de grupo funcional con alta estereoselectividad1,2,3 . Por otra parte, como reacciones biocatalíticas se realizan en condiciones similares, por lo tanto es factible llevar a cabo reacciones de c....
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Protocolo
1. preparación de enzimas
- Expresar y purificar las proteínas como se describió anteriormente26.
Nota: Proteínas recombinantes se obtuvieron con las siguientes concentraciones finales: αKAO de Catenulispora acidiphila, UniProtKB ID: C7QJ42 (KDO1), 1,35 mg/mL; ΑKAO de C. pinensis, UniProtKB ID: C7PLM6 (KDO2) 2,29 mg/mL; PLP-DCs de S. rumirantium, UniProtKB ID: O50657 (LDCSrum), extracto de célula libre con enzima total 12,44 mg/ml; PLP-DC de C. pinensis, UniProtKB ID: C7PLM7 (CCCpin), 2,62 mg/mL.
2. preparación de soluciones
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Resultados
Hemos divulgado previamente la síntesis de mono - y di-hidroxi-L-lisinas por diastereoselectiva hidroxilación enzimática catalizada por dioxygenases de hierro (II) / αKAO familia (figura 1)16. Para optimizar el protocolo de las cascadas todos presentado aquí, que combinan uno o dos pasos de hidroxilación catalizadas por una αKAO seguida por un paso de descarboxilación catalizado por un PLP-DC, las condiciones de reacción fueron ajustad.......
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Discusión
Derivados y aminoalcoholes quirales tienen una amplia gama de aplicaciones, desde auxiliares quirales para la síntesis orgánica a la terapia farmacéutica. Síntesis multietapa para producir alcoholes aminos por síntesis orgánica convencional son numerosos, pero no siempre es eficiente debido a medidas de protección/desprotección tedioso junto con un control sensible de la estereoquímica16. Un enfoque de biocatalizadores que prescinde de las medidas de protección/desprotección y es generalmente alta.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores agradecen Véronique de Berardinis de debate fructífero y Alain Perret, Christine Pellé y Peggy Sirvain para soporte técnico.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| HEPES | Sigma Aldrich | H3375 | |
| Clorhidrato de L-lisina | Sigma Aldrich | L5626 | |
| (5S)-hidroxi-L-lisina | Sigma Aldrich | GPS NONH | Salida de abastecimiento |
| &alfa;-ácido cetoglutárico | Sigma Aldrich | 75892 | |
| Ascorbato de sodio | Sigma Aldrich | A7631 | |
| Sulfato de hierro (II) hexahidratado | Acros | 201370250 | |
| Fosfato de piridoxal (PLP) | Sigma Aldrich | 82870 | |
| 3,4-dimercaptobutano-1,2-diol (DTT) | Sigma Aldrich | D0632 | |
| 1-fluoro-2,4-dinitrobenceno (DNFB) | Sigma Aldrich | D1529 | |
| Etanol | VWR | 20825.290 | |
| Sodio carbonato de hidrógeno | Sigma Aldrich | 71631 | |
| HCl 37% | Sigma Aldrich | 435570 | |
| HCl 0.1M | Fluka | 35335 | |
| Acetonitrilo HiPerSolv CHROMANORM para LC-MS | VWR | 83640.320 | |
| Ácido 2,2,2-trifluoroacético | VWR | 153112E | |
| Amoníaco 28% | VWR | 21182.294 | |
| Metanol HiPerSolv CHROMANORM para LC-MS | VWR | 83638.32 | |
| Ácido fórmico | Acros | 270480010 | |
| Ácido fosfórico 85% | Acros | 201145000 | |
| Óxido de deuterio | Acros | 320,710,075 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | S5881 | |
| C18 Columna de HPLC | Phenomenex | 00F-4601-Y0 | |
| Sistema UHPLC Accela | ThermoFisher Scientific | ||
| Accela Detector PDA | ThermoFisher Scientific | ||
| Filtros de jeringa de 4 mm - 0,22µ m - PVDF | Merck SLGVR04NL | ||
| Jeringa de tuberculina de un solo uso con graduación ml, punta Luer | VWR | HSWA5010.200V0 | |
| Resina de intercambio catiónico 100-200 malla | Sigma Aldrich | 217506 | |
| Cartucho de extracción en fase sólida de intercambio catiónico de modo mixto 6 mL | Colector | 186000776 | |
| Waters Evaporador | WAT200609 | ||
| Waters | Bü chi | 531-0103 | |
| Liofilizador alfa 1-2 LDplus | Cristo | L083302 | |
| Micropipeta 20 µ L | Micropipeta Eppendorf | 3121000031 | |
| 100 µ L | Micropipeta Eppendorf | 3121000074 | |
| 500 y micro; L | Micropipeta Eppendorf | 3121000112 | |
| 1000 µ L | Eppendorf | 3121000120 | |
| 300 MHz espectrómetro | Bruker | ||
| 2 mL microtubo | CLEARLine | CL20.002.0500 | |
| 50 mL tubo centrífugo de fondo cónico | Fischer Scientific | 05-539-8 | |
| matraz de fondo redondo de 25 mL 14/23 | Fischer Scientific | 10353331 | |
| matraz de fondo redondo de 100 mL 29/32 | Fischer Scientific 11786183 | ||
| matraz de fondo redondo de 250 mL 29/32 | Fischer Scientific | 11786183 | |
| matraz Erlenmeyer de 250 mL | Fischerbrand | 15496143 |
Referencias
- 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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Reimpresiones y permisos
