Amino alcoli chirali sono molecole versatili per l'utilizzo come scaffold in sintesi organica. A partire da L-lisina, sintetizziamo amino alcoli da una reazione a cascata enzimatica combinando diastereoselettiva C-H ossidazione catalizzata da diossigenasi seguita dalla scissione della parte dell'acido carbossilico dell'amminoacido corrispondente dell'idrossile di un decarbossilasi.
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Articolo metodologico
Reazioni a cascata enzimatica per la sintesi di Amino alcoli chirali da L-lisina
In questo articolo
Sommario
Abstract
Amino alcoli sono composti versatili con una vasta gamma di applicazioni. Per esempio, essi sono stati usati come impalcature chirali in sintesi organica. Loro sintesi di chimica organica convenzionale spesso richiedono processi di noioso sintesi multi-step, con controllo difficile del risultato stereochemical. Vi presentiamo un protocollo per sintetizzare enzimaticamente amino alcoli a partire dalla L-lisina prontamente disponibile in 48 h. Questo protocollo combina due reazioni chimiche che sono molto difficili da condurre di sintesi organica convenzionali. Nel primo passaggio, il regio - e diastereoselettiva ossidazione di un legame C-H unactivated della lisina catena laterale è catalizzata da un dioxygenase; un secondo regio - e diastereoselettiva ossidazione catalizzata da un dioxygenase di regiodivergent può portare alla formazione di 1,2-dioli. Nell'ultimo passaggio, il gruppo carbossilico dell'amminoacido alfa viene scisso da una decarbossilasi del fosfato del piradossale (PLP) (DC). Questo passaggio decarboxylative riguarda solo il carbonio alfa dell'amminoacido, mantenendo il centro stereogenico idrossi-sostituiti in posizione beta/gamma. La risultante amino alcoli otticamente sono pertanto arricchiti. Il protocollo è stato applicato con successo alla sintesi semipreparative-scala di quattro amino alcoli. Monitoraggio delle reazioni è stata condotta mediante cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) dopo derivatizzazione di 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene. Semplice purificazione di estrazione in fase solida (SPE) conferita la amino alcoli con ottimi rendimenti (93% di > 95%).
Introduzione
Nonostante i vantaggi offerti da biocatalisi, l'integrazione di biocatalitici passi nelle vie sintetiche o rotte biocatalitici totale rimane per lo più limitata a risoluzioni di cinetiche enzimatiche. Questi percorsi sono stati ampiamente utilizzati come un primo passo nella sintesi asimmetrica chemo-enzimatica, ma biocatalisi offre molte più possibilità nel gruppo funzionale interconversioni con elevata stereoselettività1,2,3 . Inoltre, come reazioni biocatalitici sono condotte in condizioni simili, pertanto è possibile eseguire reazioni a cascata della moda uno-pentola
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Protocollo
1. prodotto enzimatico
- Esprimere e purificare proteine come descritto in precedenza26.
Nota: Proteine ricombinanti sono stati ottenuti con le seguenti concentrazioni finali: αKAO da Catenulispora acidiphila, UniProtKB ID: C7QJ42 (KDO1), 1,35 mg/mL; ΑKAO da c. pinensis, UniProtKB ID: C7PLM6 (KDO2), 2,29 mg/mL; PLP-DCs da S. rumirantium, UniProtKB ID: O50657 (LDCSrum), Estratto di cellulare gratis con enzima totale 12,44 mg/ml; PLP-DC da c. pinensis, UniProtKB ID: C7PLM7 (DCCpin), 2,62 mg/mL.
2. preparazione delle soluzioni
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Risultati
Precedentemente abbiamo segnalato la sintesi di mono - e di-idrossi-L-lisine di diastereoselettiva idrossilazione enzimatica catalizzata da diossigenasi del ferro (II) / αKAO famiglia (Figura 1)16. Per ottimizzare il protocollo delle cascate intere qui presentato, che combinano uno o due passaggi di idrossilazione catalizzate da una αKAO seguita da una fase di decarbossilazione catalizzata da un PLP-DC, le condizioni di reazione sono s.......
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Discussione
Derivati e amino alcoli chirali hanno una vasta gamma di applicazioni, da ausiliari chirali per la sintesi organica di terapia farmaceutica. Multistep sintesi per la produzione di alcoli aminoacidi di sintesi organica convenzionali sono numerose, ma potrebbe non essere sempre efficiente a causa di passaggi noioso protezione/deprotezione insieme con un sensibile controllo della stereochimica16. Un approccio biocatalitico che eroga con le operazioni di protezione/deprotezione ed è solitamente altame.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori ringraziano Véronique de Berardinis per la proficua discussione e Alain Perret, Christine Pellé e Peggy Sirvain per il supporto tecnico.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| HEPES | Sigma Aldrich | H3375 | |
| L-lisina cloridrato | Sigma Aldrich | L5626 | |
| (5S)-idrossi-L-lisina | Sigma Aldrich | GPS NONH | Out sourcing |
| α-acido chetoglutarico | Sigma Aldrich | 75892 | |
| Ascorbato di sodio | Sigma Aldrich | A7631 | |
| Ammonio Ferro (II) solfato esaidrato | Acros | 201370250 | |
| Piridossale fosfato (PLP) | Sigma Aldrich | 82870 | |
| 3,4-dimercaptobutano-1,2-diolo (DTT) | Sigma Aldrich | D0632 | |
| 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene (DNFB) | Sigma Aldrich | D1529 | |
| Etanolo | VWR | 20825.290 | |
| Sodio carbonato acido | Sigma Aldrich | 71631 | |
| HCl 37% | Sigma Aldrich | 435570 | |
| HCl 0.1M | Fluka | 35335 | |
| Acetonitrile HiPerSolv CHROMANORM per LC-MS | VWR | 83640.320 | |
| 2,2,2-trifluoroacetico | VWR | 153112E | |
| Ammoniaca 28% | VWR | 21182.294 | |
| Metanolo HiPerSolv CHROMANORM per LC-MS | VWR 83638.32 | ||
| Acido formico | Acros | 270480010 | |
| Acido fosforico 85% | Acros | 201145000 | |
| Ossido di deuterio | Acros | 320,710,075 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | S5881 | |
| C18 Colonna HPLC | Phenomenex | 00F-4601-Y0 | |
| Sistema UHPLC Accela | ThermoFisher Scientific | ||
| Rivelatore PDA | Accela ThermoFisher Scientific | ||
| Filtri per siringa da 4 mm - 0,22µ m - PVDF | Merck | SLGVR04NL | |
| Siringa monouso per tubercolina con graduazione in ml, punta Luer | VWR | HSWA5010.200V0 | |
| Resina a scambio cationico 100-200 mesh | Sigma Aldrich | 217506 | |
| Cartuccia di estrazione in fase solida a scambio cationico in modalità mista 6 mL | Waters | 186000776 | |
| Collettore di estrazione | Waters | WAT200609 | |
| Evaporatore rotante | Bü chi | 531-0103 | |
| Liofilizzatore alfa 1-2 LDplus | Cristo | L083302 | |
| Micropipetta 20 µ L | Eppendorf | 3121000031 | |
| Micropipette 100 &; L | Eppendorf | 3121000074 | |
| Micropipetta 500 &; L | Eppendorf | 3121000112 | |
| Micropipette 1000 µ L | Eppendorf | 3121000120 | |
| Spettrometro 300 MHz | Bruker | ||
| Microprovetta da 2 mL | CLEARLine | CL20.002.0500 | |
| Provetta da centrifuga a fondo conico da 50 mL | Fischer Scientific | 05-539-8 | |
| Pallone a fondo tondo da 25 mL 14/23 | Fischer Scientific | 10353331 | |
| Pallone a fondo tondo da 100 mL 29/32 | Fischer Scientific | 11786183 | |
| 250 mL pallone a fondo tondo 29/32 | Fischer Scientific | 11786183 | |
| 250 mL pallone di erlenmeyer | Fischerbrand | 15496143 |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
