Tema 2: Heterocíclicos aromáticos de interés biológico Explicación

Tema 2: Heterocíclicos aromáticos de
interés biológico
Explicación de TPL 3
Una sal de piridinio: NAD+
O
NH2
N
O
O
O
O-
P
O
OH
OH
O
O-
P
NH2
N
N
O
N
N
O
OH
OR
R=H
NAD
R=PO3 NADP
Una sal de piridinio : NAD
D
H H O
O
NH2
N
O
OH
NH2
-
-
H/D
O
+
N
O
OH
O
H
CH3
NH2
H
H+
H
D
CH3 +
OH
N
O
OH
H
H
H3C
C
H3C
OH
C
H
OH
H3C
C
OH
H
H
H
O
H
O
H
H
O
C
C
C
NH2
NH2
NH2
N
N
N
R
R
R
Por otra parte el carbocatión:
H
H
H3C
C
H
OH
C
H3C
C
OH
H 3C
H
O
Estereoquímica de la reacción catalizada por la alcohol deshidrogenasa:
El sustrato de la alcohol deshidrogenasa es NO QUIRAL:
H
H3C
C
OH
H
Sin embargo los α-hidrógenos son enantiotópicos, ya que reemplazando un H por D la molécula se torna quiral.
Hidrógeno pro-R
H
H3C
C
H
OH
Hidrógeno pro-S
H
D
H3C
C
H3C
OH
C
OH
D
H
S(-)-1-deuterioetanol
R(+)-1-deuterioetanol
ENANTIÓMEROS
La alcohol deshidrogenasa solo transfiere al NAD + el D de R(+)-1-deuterioetanol.
D
H
O
H
O
D
C
C
H3C
NH2
C
H
H
N
R(+)-1-deuterioetanol
N
NH2
ENZIMA
OH
C
H3C
H
O
R
R
LA ENZIMA ES ESTEREOSELECTIVA Y TRANSFIERE SOLO EL H PRO-R O EL PRO-S AL
NAD+
Entonces, en deshidrogenasa tipo A:
H
H
H
O
H
C
C
NH2
H3C
C
OH
D
N
NH2
ENZIMA
D
N
S(-)-1-deuterioetanol
C
H3C
R
R
O
H
O
Por otra parte la enzima también distingue entre los hidrógenos unidos a C-4 del NADH en reacciones de
reducción.
Hidrógenos
diasterotópicos
H
H
O
C
NH2
N
R
Así en la reacción:
D
H
H
O
D
C
C
NH2
NH2
ENZIMA
H
N
C
OH
N
C
H3 C
H3C
H
H
R
O
O
R
Se transfiere selectivamente el D desde el NADH para regenerar el R-(+)-1-deuterioetanol.
Predecir la quiralidad del alcohol en las siguientes reacciones:
D
H3C
H
O
C
H
NH2
ENZIMA
O
N
R
H
H3C
D
O
C
D
NH2
ENZIMA
O
H
N
R
H3 C
H
O
C
D
NH2
ENZIMA
O
N
R
D
H3 C
H
O
C
D
NH2
O
N
R
ENZIMA
Pliegue de Rossman de la lactato
deshidrogenasa.
Transferencia del hidruro a partir del NAD(P)H al carbono carbonílico de
una cetona (S: sustituyente pequeño; L: sustituyente grande).
O
OH
S
L
L
S
Yadav,J.S., Nanda, S., Thirupathi Reddy, P. Bhaskar Rao, A. , J. Org. Chem. 2002, 67, 3900.
Review
Blanchard, N.; van de Weghe, P., Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 2348.
NAD(P)H
HO
H
HO
N
H
O
H
H2N O
Zn
H
HO
Zn
NAD(P)+
HO
N
O
H2N O
H
HO
H2O
Zn
O
HO
H2O + H+
R2
H ROH
1
HO
R2
N
H
R2
O
H
C
H2N O
R1 O
N
R2
O
HC
H 2N O R 1 O
Zn
Zn
R1
Reducción de acetofenona mediada por ADHs (alcoholdeshidrogenasas dependientes de NAD(P)H)
- Análisis por CG-FID
Reducción biocatalítica de acetofenona con raíces de zanahoria (Daucus carota)
Lavar bien una zanahoria y quitar su cáscara. Cortar en láminas de 0,2 cm de espesor o
en cubos. Colocarlos en un erlenmeyer de 250 mL conteniendo 100 mL de agua.
Agregar con pipeta automática 50 μl de acetofenona (sustrato) e incubar en un agitador
orbital (shaker) a 120 rpm durante 24 h.
Extracción y análisis
Transcurridas 24 horas separar las raíces de zanahoria del medio de reacción.
Extraer con 50 mL de AcOEt y secar con Na2SO4 anhidro.
Analizar por CG quiral -FID
Reducción química de acetofenona con NaBH 4
A un balón seco, provisto de agitación magnética, se adicionan 100 μl de acetofenona
disueltos en 5 ml de metanol y cuidadosamente un exceso de NaBH4 se tapa con un
septum de goma provisto de una vía de desprendimiento de gases y se agita a 0°C.
Transcurridos 30 minutos, realizar el monitoreo de la reacción por CCD utilizando como
eluyente una mezcla de n-hexano: AcOEt en relación 8:2.
Revelador lámpara UV y/o anisaldehído que se rocía sobre la placa cromatográfica
desarrollada y se calienta en estufa a 180º C.
Una vez completada la reacción, se adiciona gota a gota acetona hasta que no se
observe desprendimiento de burbujas.
Agregar 5 ml de agua y extraer con 20 ml de AcOEt en ampolla de decantación. La fase
orgánica se lava con 10 ml de solución de HCl al 10 % y luego nuevamente con agua,
se seca con Na2SO4 anhidro., se evapora el solvente en evaporador rotatorio de vacío.
Analizar por CG quiral -FID
El análisis por cromatografía gaseosa
cromatógrafo Perkin-Elmer Clarus 500 con detector de ionización de llamas (FID)
columna quiral Supelco β-DEX (60 m, 0.25 mm ID y 0.25 μm df).
Horno: T1=120°C, T2=160°C (ΔT=2.5°C/min), 5 min.
Inyector: 200 °C,
carrier: N2 a 28 cm/s.
Detector 300ºC.
cálculo de los ees
ee = (fracción molar del mayor estereoisómero - fracción molar del
menor estereoisómero) x 100
ee = % del mayor estereoisómero - % del menor estereoisómero