Quirais aminoácidos álcoois são moléculas versátil para uso como andaimes em síntese orgânica. A partir de L-lisina, sintetizar aminoácidos álcoois por uma reação em cascata enzimática combinando diastereoselective C-H oxidação catalisada por dioxigenase seguido por clivagem do moiety ácido carboxílico do aminoácido correspondente hidroxila por um descarboxilase.
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Artigo de método
Reações Enzimáticas em Cascata para a Síntese de Aminoálcoois Quirais a partir de L-lisina
Neste artigo
Resumo
Resumo
Aminoácidos álcoois são compostos versáteis com uma ampla gama de aplicações. Por exemplo, eles têm sido usados como quirais andaimes em síntese orgânica. Sua síntese por convencional de química orgânica, muitas vezes, requer processos de síntese de várias etapas tedioso, com difícil controle do resultado estereoquímica. Apresentamos um protocolo para enzimaticamente sintetizar amino álcoois a partir de L-lisina prontamente disponível em 48h. Este protocolo combina duas reações químicas que são muito difíceis de realizar por síntese orgânica convencional. Na primeiro passo, a regio - diastereoselective oxidação e de uma ligação C-H não ativada de lisina da cadeia lateral é catalisada por uma dioxigenase; uma segunda oxidação regio - e diastereoselective, catalisada por uma dioxigenase regiodivergent pode levar à formação da 1,2-dióis. Na última etapa, o grupo carboxílico do aminoácido alfa é clivado por uma descarboxilase piridoxal-fosfato (PLP) (DC). Esta etapa de dimerização afeta somente o carbono alfa de aminoácidos, mantendo o centro estereogênico hidroxi-substituídos na posição beta/gama. Aminoácidos álcoois resultantes são, portanto, opticamente enriquecidos. O protocolo foi aplicado com sucesso para a síntese de semipreparative-escala de quatro aminoácidos álcoois. Monitoramento das reações foi realizada por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) após derivatização pelo 1-fluoro-2,4-dinitrobenzeno. Simples purificação pela extração de fase sólida (SPE) oferecidas os aminoácidos álcoois com excelente rendimento (93% de > 95%).
Introdução
Apesar dos benefícios oferecidos por biocatálise, a integração das etapas biocatalytic em vias sintéticas ou rotas biocatalytic totais permanece na sua maioria limitada a resoluções de cinéticas enzimáticas. Estas rotas têm sido amplamente utilizadas como um primeiro passo na síntese assimétrica de quimio-enzimático, mas biocatálise oferece muitas possibilidades mais no grupo funcional interconversões com elevada estereosseletividade1,2,3 . Além disso, como reações de biocatalytic são realizadas em condições similares, portanto, é viável para realizar reações em cascata em um....
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Protocolo
1. preparação enzimática
- Express e purificar as proteínas como descrito anteriormente,26.
Nota: Proteínas recombinantes foram obtidas com as seguintes concentrações finais: 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), extrato da célula livre com total enzima 12,44 mg/ml; PLP-DC de c. pinensis, UniProtKB ID: C7PLM7 (DCnegras), 2,62 mg/mL.
2. preparação de soluções
Nota....
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Resultados
Temos relatado anteriormente a síntese de mono - e di-hidroxi-L-lisinas por diastereoselective hidroxilação enzimática catalisada por dioxygenases do ferro (II) / αKAO família (Figura 1)16. Para otimizar o protocolo das cascatas toda apresentada aqui, que combinam um ou dois passos de hidroxilação catalisados por uma αKAO, seguido por uma etapa de descarboxilação catalisada por um Pip-DC, as condições de reação foram ajustadas para sat.......
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Discussão
Derivados e álcoois quirais de aminoácidos têm uma ampla gama de aplicações, desde auxiliares quirais para a síntese orgânica para terapia farmacêutica. Síntese de várias etapas para a produção de aminoácidos álcoois por síntese orgânica convencional são numerosos, mas nem sempre é eficiente porque passos de proteção/desproteção tedioso juntamente com um controle sensível do estereoquímica16. Uma abordagem biocatalytic que dispensa as medidas de proteção/desproteção e é geralmente altamente stereo.......
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Divulgações
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecimentos
Os autores graças a Véronique de Berardinis para discussão proveitosa e Alain Perret, Christine Pellé e Peggy Sirvain para suporte técnico.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| HEPES | Sigma Aldrich | H3375 | |
| Cloridrato de L-lisina | Sigma Aldrich | L5626 | |
| (5S < / em>) -hidroxi-L-lisina | Sigma Aldrich | GPS NONH | Out sourcing |
| α -ácido cetoglutárico | Sigma Aldrich | 75892 | |
| Ascorbato de sódio | Sigma Aldrich | A7631 | |
| Sulfato de ferro amônio (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-dinitrobenzeno (DNFB) | Sigma Aldrich | D1529 | |
| Etanol | VWR | 20825.290 | |
| Sódio carbonato de hidrogênio | Sigma Aldrich | 71631 | |
| HCl 37% | Sigma Aldrich | 435570 | |
| HCl 0.1M | Fluka | 35335 | |
| Acetonitrila HiPerSolv CHROMANORM para LC-MS | VWR | 83640.320 | |
| Ácido 2,2,2-trifluoroacético | VWR | 153112E | |
| Amônia 28% | VWR | 21182.294 | |
| Metanol HiPerSolv CHROMANORM para LC-MS | VWR | 83638.32 | |
| Ácido fórmico | Acros | 270480010 | |
| Ácido fosfórico 85% | Acros | 201145000 | |
| Óxido de deutério | Acros | 320.710.075 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | S5881 | |
| C18 HPLC coluna | Phenomenex | 00F-4601-Y0 | |
| Sistema UHPLC Accela | ThermoFisher Scientific | ||
| Detector PDA Accela | ThermoFisher Scientific | ||
| 4mm - 0,22µ m - PVDF | Merck | SLGVR04NL | |
| Seringa tuberculínica de uso único com graduação ml, ponta Luer | VWR | HSWA5010.200V0 | |
| Resina de troca catiônica 100-200 malha | Sigma Aldrich | 217506 | |
| Cartucho de extração de fase sólida de troca catiônica de modo misto 6 mL | Coletor | de extração de 186000776 | |
| águas Evaporador | de WAT200609 | ||
| Bü chi | 531-0103 | ||
| Liofilizador alfa 1-2 LDplus | Cristo | L083302 | |
| Micropipeta 20 µ L | Eppendorf | 3121000031 | |
| Micropipeta 100 µ L | Eppendorf | 3121000074 | |
| Micropipeta 500 µ L | Eppendorf | 3121000112 | |
| Micropipeta 1000 µ L | Eppendorf | 3121000120 | |
| 300 MHz espectrômetro | Bruker | ||
| 2 mL microtubo | CLEARLine | CL20.002.0500 | |
| 50 mL tubo de centrífuga de fundo cônico | Fischer Scientific | 05-539-8 | |
| Balão de fundo redondo de 25 mL 14/23 | Fischer Scientific | 10353331 | |
| Balão de fundo redondo de 100 mL 29/32 | Fischer Scientific | 11786183 | |
| balão de fundo redondo de 250 mL Balão erlenmeyer de 29/32 | Fischer Scientific | 11786183 | |
| 250 mL | Fischerbrand | 15496143 |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
