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