CS254375B1 - Biocatalyst for the preparation of purine 2'-deoxy-β-D-ribonucleosides - Google Patents
Biocatalyst for the preparation of purine 2'-deoxy-β-D-ribonucleosides Download PDFInfo
- Publication number
- CS254375B1 CS254375B1 CS854885A CS488585A CS254375B1 CS 254375 B1 CS254375 B1 CS 254375B1 CS 854885 A CS854885 A CS 854885A CS 488585 A CS488585 A CS 488585A CS 254375 B1 CS254375 B1 CS 254375B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- biocatalyst
- preparation
- deoxy
- beta
- formula
- Prior art date
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Abstract
Řešení se týká vytvoření vhodného imobilizovaného biokatalyzátoru na bázi alginátového gelu a jeho použití k efektivnější přípravě 2-deoxy-beta-D- -ribonukleosidů, tj. látek, které jsou významnými biologicky účinnými látkami a cherapeutiky. Podstata spočívá v tom, že imobilizovanou složku biokatalyzátoru na bázi alginátového gelu tvoří buňky bakterií Escherichia coli SPT-. Uvedený biokatalyzátor se s výhodou použije pro přípravu 9-/2-deoxy-beta-D-riboťuranosyl/ purinů, 9-/2-deoxy-beta-D- -riboruranosyl/-6-metylpurinu, 2'-deoxyadenosinu nebo 2'-deoxyguanosinu.The solution relates to the creation of a suitable immobilized biocatalyst based on alginate gel and its use for more efficient preparation of 2-deoxy-beta-D- -ribonucleosides, i.e. substances that are important biologically active substances and therapeutics. The essence lies in the fact that the immobilized component of the alginate gel-based biocatalyst consists of cells of the bacteria Escherichia coli SPT-. The said biocatalyst is preferably used for the preparation of 9-(2-deoxy-beta-D-riboturanosyl/ purines, 9-(2-deoxy-beta-D- -riboruranosyl/-6-methylpurine, 2'-deoxyadenosine or 2'-deoxyguanosine.
Description
Vynález se týká biokatalyzátoru pro přípravu purinových 2'-deoxy-beta-ribonukleaaidů.The invention relates to a biocatalyst for the preparation of purine 2'-deoxy-beta-ribonucleic acids.
Biokatalyzátory na bázi alginátovýoh gelů s obsahem vázaných íntaktních buněk mikroorganismů /např. bakterií, kvasinek nebo nižších hub/ jsou používané v moderních biotechnologických postupech výroby nejrůznějšich sloučenin. Jejich podstatou je skutečnost, že některé enzymy si při imobilizaci zachovávají aktivitu jako v živných buňkách /vyšší než isolované enzymy/ a mohou proto velmi účinně katalysovat biotransformace vhodných substrátů. Výhodou užití těchto biokatalyzátorů je např. skutečnost, že vzniklé látky nejsou dále transformovány /jak tomu může být v nejmobilizovaných rostoucích buňkách/ a dále snadné provedení reakce /a především isolace/ produktů.Biocatalysts based on alginate gels containing bound intact cells of microorganisms (e.g. bacteria, yeast or lower fungi) are used in modern biotechnological processes for the production of various compounds. Their essence is the fact that some enzymes retain their activity as in nutrient cells during immobilization (higher than isolated enzymes) and can therefore very effectively catalyze biotransformations of suitable substrates. The advantage of using these biocatalysts is, for example, the fact that the resulting substances are not further transformed (as can be the case in most immobilized growing cells) and also the ease of performing the reaction (and especially isolation) of the products.
Mezi významné látky takto připravované patří např. L-aminokyseliny, chirální alkoholy, imobilizované buňky slouží k selektivním transformacím v řadě steroidů aj. Významné je také použití biokatalyzátorů tohoto typu pro výrobu složitých sloučenin, které se nesnadno vyrábí klasickými chemickými postupy. Mezi takové látky patří např. 2-deoxyrbeta-D-ribonukleosidy pyrimidinových a purinových bází. Tyto sloučeniny mají mimořádný význam jako složky deoxyribonukleovýoh kyselin, i jako prekurzory jejich biosyntézy v živných buňkách.Important substances prepared in this way include, for example, L-amino acids, chiral alcohols, immobilized cells used for selective transformations in a number of steroids, etc. The use of biocatalysts of this type is also important for the production of complex compounds that are difficult to produce by classical chemical processes. Such substances include, for example, 2-deoxyrbeta-D-ribonucleosides of pyrimidine and purine bases. These compounds are of exceptional importance as components of deoxyribonucleic acids, as well as precursors of their biosynthesis in nutrient cells.
Četné látky tohoto typu odvozené od chemicky obměněných pyrimidinových a purinových bází jsou významné jako biologicky účinné látky i jako chemoterapeutika.Numerous substances of this type derived from chemically modified pyrimidine and purine bases are important as biologically active substances and as chemotherapeutics.
Přirozené deoxyribonukleosidy mají značnou důležitost také jako suroviny pro syntézu oligodeoxyribonukleotidů s uplatněním v genovém inženýrství.Natural deoxyribonucleosides are also of considerable importance as raw materials for the synthesis of oligodeoxyribonucleotides with applications in genetic engineering.
Pro přípravu přirozených 2-deoxyribonukleosidů je nejvhodnějším zdrojem deoxyribonukleová kyselina (DNK), získávaná nejvýhodněji z mlíči ryb. Štěpení DNK se musí provádět působením enzymů a ceny takto získaných materiálů jsou vysoké. Další možností přípravy je konverze ze snáze dostupných beta-D- ribonukleosidů, záskávaných z ribonukleových kyselin; pro tento účel bylo popsáno mnoho reakcí, ale dobře zvládnuta je pouze příprava pyrimidinových 2-deoxy-beta-D-ribonukleosidů.For the preparation of natural 2-deoxyribonucleosides, the most suitable source is deoxyribonucleic acid (DNA), obtained most preferably from fish milk. DNA cleavage must be carried out by the action of enzymes and the prices of the materials obtained in this way are high. Another possibility of preparation is the conversion from the more readily available beta-D-ribonucleosides, synthesized from ribonucleic acids; many reactions have been described for this purpose, but only the preparation of pyrimidine 2-deoxy-beta-D-ribonucleosides is well mastered.
Chemické syntézy 2-deoxy-beta-ribonukleosidú se provádějí reakcí vhodných derivátů heterocyklických bází s aktivovanými sloučeninami 3,5-disubstituované 2-deoxy-D-robofuranosy.Chemical syntheses of 2-deoxy-beta-ribonucleosides are carried out by reacting appropriate derivatives of heterocyclic bases with activated 3,5-disubstituted 2-deoxy-D-robofuranose compounds.
Při těchto reakcích vznikají obvykle směsi anomerů, které je třeba dělit. V poslední době byly popsány i postupy, které ve zvláštních případech dovolují připravit téměř čisté beta-anomery purinových 2-deoxyribonukleosidů s modifikovanou bází tzv. reakcí fázového přenosu (např. F. Seela a A. Kehne: Liebigs Ann. Chem. 1983, 876) nebo reakcí sodných solí purinových bází s 3,5-disubstituovaným 2-deoxy-D-ribofuranosylchloridem (Kazimierczuk Z., Cottam H.B., Revankar G. R. Robins R.K.: J. Amer. Chem. Soc. 106, 6 379 (1984).These reactions usually produce mixtures of anomers that need to be separated. Recently, procedures have been described that allow, in special cases, the preparation of almost pure beta-anomers of purine 2-deoxyribonucleosides with a modified base by the so-called phase transfer reaction (e.g. F. Seela and A. Kehne: Liebigs Ann. Chem. 1983, 876) or by the reaction of sodium salts of purine bases with 3,5-disubstituted 2-deoxy-D-ribofuranosyl chloride (Kazimierczuk Z., Cottam H.B., Revankar G. R. Robins R.K.: J. Amer. Chem. Soc. 106, 6 379 (1984).
Biotechnologický způsob přípravy nukleosidů popisuje např. japonský patent č. 63 393, založený na reakčich katalysovanýoh nukleosidfosforylasami obsaženými v různých mikroorganismech Tento postup je však vhodný především pro přípravu ribonukleosidů.A biotechnological method for the preparation of nucleosides is described, for example, in Japanese patent No. 63,393, based on reactions catalyzed by nucleoside phosphorylases contained in various microorganisms. However, this procedure is particularly suitable for the preparation of ribonucleosides.
Naproti tomu lze syntézu 2-deoxy-beta-D-ribonukleosidů uskutečnit enzymová katalysovanou reakcí přirozených i modifikovaných heterocyklických bází (purinových, pyrimidinových) s 2-deoxy-beta-D-ribonukleosidy v přítomnosti enzymu deoxyribosyltransferasy. Některé mikroorganismy, např. rodu Lactobacillus (Cardinaud R. , Methods Enzymol. 51, 446 (1978) jsou zvláště bohatým zdrojem tohoto enzymu. Při této reakci, která se provádí ve vodném prostředí za téměř neutrálních podmínek, dochází k přenosu cukerného zbytku z nukleosidu (donoru) na heterocyklickou bázi (akceptor). Tyto reakce byly již použity pro přípravu pyrimidinových i purinových deoxyribonukleosidů (Holguin J., Cardinaud R.; Eur. J. Biochem. 54, 505 (1975); Holguin J., Cardinaud R., Salemink C.A.: Eur. J. Biochem. 54, 515 (1975); Baranski K.,In contrast, the synthesis of 2-deoxy-beta-D-ribonucleosides can be accomplished by the enzyme-catalyzed reaction of natural and modified heterocyclic bases (purine, pyrimidine) with 2-deoxy-beta-D-ribonucleosides in the presence of the enzyme deoxyribosyltransferase. Some microorganisms, e.g. of the genus Lactobacillus (Cardinaud R., Methods Enzymol. 51, 446 (1978) are a particularly rich source of this enzyme. In this reaction, which is carried out in an aqueous medium under almost neutral conditions, a sugar residue is transferred from a nucleoside (donor) to a heterocyclic base (acceptor). These reactions have already been used for the preparation of pyrimidine and purine deoxyribonucleosides (Holguin J., Cardinaud R.; Eur. J. Biochem. 54, 505 (1975); Holguin J., Cardinaud R., Salemink C.A.: Eur. J. Biochem. 54, 515 (1975); Baranski K.,
Bardos T.J., Bloch A., Kalman T.I.: Biochem. Pharmacol. 18, 347 (1969); VŘtruba I., Holý A., Wightman R.: Biochim. Biophys. Acta 324, 14 (1973); M.Ch. Huang, Hatfield K., Roetker A.W. , ílontgomery J.A., Blakley R.L. : Biochem. Pharmacol. 30, 2 663 (1981); M.Ch. Huang, Montgomery J. A., Thorpe Μ., Stewart E.L., Secrist III. J.A., Barkley R.L.: Arch. Biochem. Biophys.Bardos TJ, Bloch A, Kalman TI: Biochem. Pharmacol. 18, 347 (1969); VŘtruba I., Holý A., Wightman R.: Biochim. Biophys. Acta 324, 14 (1973); M.Ch. Huang, Hatfield K., Roetker A.W. , Ilontgomery J.A., Blakley R.L. : Biochem. Pharmacol. 30, 2663 (1981); M.Ch. Huang, Montgomery J.A., Thorpe M., Stewart E.L., Secrist III. JA, Barkley RL: Arch. Biochem. Biophys.
222, 133 (1983); Carson D.A., Wasson D.B., Kaye J., Ullman B., Martin jr. D.W., Robins R.K.,222, 133 (1983); Carson DA, Wasson DB, Kaye J, Ullman B, Martin Jr. DW, Robins RK,
Montgomery J.A,: Proč. Nati. Acad. Sci. U.S.77, 6 865 (1980)). Výhodou postupu je výhradní vznik beta-anomeru a možnost částečné regenerace donoru i nevyužité báze. Nevýhodou dosavadního provedení je nutnost alespoň částečně purifikovat potřebný enzym, čímž se omezuje praktické použití metody.Montgomery J.A,: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.77, 6 865 (1980)). The advantage of the procedure is the exclusive formation of the beta-anomer and the possibility of partial regeneration of the donor and unused base. The disadvantage of the current embodiment is the necessity to at least partially purify the necessary enzyme, which limits the practical use of the method.
Mezi purinovými deoxyribonukleosidy zaujímají zvláštní místo kromě cytostatika 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-thioguaninu 9-(2)deoxy-beta-D-ribofuranosyl)deriváty 2,6-diaminopurinu, 2-fluoradeninu a především 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-metylpurin. Tato látka projevuje vysokou a selektivní toxicitu vůči buňkám infikovaným mykoplasmou. (U.S. Patent 4 387 161). Infekce mykoplasmou má velkou důležitost pro zachování čistoty tkáňových kultur eukaryontních buněk při kultivaci a studiu virů, při genové manipulaci a při výrobě protilátek a vakcin v lidské a veterinární medicíně. 9-(2-Deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-metylpurin byl dosud připravován obtížnou chemickou syntézou (Robins M.J., Robins R.K.: J. Amer. Chem. Soc.Among purine deoxyribonucleosides, a special place is occupied, in addition to the cytostatic 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-thioguanine, by 9-(2)deoxy-beta-D-ribofuranosyl) derivatives of 2,6-diaminopurine, 2-fluoroadenine and especially 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-methylpurine. This substance exhibits high and selective toxicity towards cells infected with mycoplasma. (U.S. Patent 4,387,161). Mycoplasma infection is of great importance for maintaining the purity of tissue cultures of eukaryotic cells in the cultivation and study of viruses, in gene manipulation and in the production of antibodies and vaccines in human and veterinary medicine. 9-(2-Deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-methylpurine has so far been prepared by a difficult chemical synthesis (Robins M.J., Robins R.K.: J. Amer. Chem. Soc.
87, 4 934 (1965); Montgomery J.A. , Hewson K.: J. Med. Chem. 11, 48 (1968) nebo transdeoxyribosylací z 6-raetylpurinu a 2~-deoxythymidinu v přítomnosti isolované deoxyribosyltransferasy z Lactobacillus helveticus (McGarrity G.J., Carson D.A. : Exp. Cell Res. 139., 199 (1982)).87, 4934 (1965); Montgomery J.A., Hewson K.: J. Med. Chem. 11, 48 (1968) or by transdeoxyribosylation from 6-methylpurine and 2-deoxythymidine in the presence of an isolated deoxyribosyltransferase from Lactobacillus helveticus (McGarrity G.J., Carson D.A.: Exp. Cell Res. 139., 199 (1982)).
Důležitými purinovými deoxyribonukleosidy jsou dále 2-deoxyadenosin a 2”-deoxyguanosin, potřebné pro chemickou syntézu genů. Jejich příprava chemickou syntézou (Kazimierczuk a další, viz výše) nebo konverzí z ribonukleosidů (Robins M.J., Wilson J.S., Hansske F.:Important purine deoxyribonucleosides are also 2-deoxyadenosine and 2”-deoxyguanosine, required for the chemical synthesis of genes. Their preparation by chemical synthesis (Kazimierczuk and others, see above) or conversion from ribonucleosides (Robins M.J., Wilson J.S., Hansske F.:
J. Amer. Chem. Soc. 105, 4 059 (1983); Lessor R.A. , Leonard N.J.: J. Org. Chem. 46, 4 300 (1981)) je sice možná, ale ekonomicky málo výhodná. Pro výrobu 2'-deoxyadenosinu enzymovou transdeoxyribosylací je hlavním nedostatkem špatná rozpustnost adeninu a rovněž nutnost zbavit uvedený enzym kontaminující adenosinaminasy, která vzniklý produkt snadno degraduje. Hlavní překážkou užití transdeoxyribosylace pro výrobu 2'-deoxyguanosinu je mimořádně nízká rozpustnost guaninu i 2'-deoxyguanosinu, což snižuje výtěžky a znesnadňuje isolaci produktu reakce.J. Amer. Chem. Soc. 105, 4 059 (1983); Lessor R.A. , Leonard N.J.: J. Org. Chem. 46, 4 300 (1981)) is possible, but economically not very advantageous. For the production of 2'-deoxyadenosine by enzymatic transdeoxyribosylation, the main drawback is the poor solubility of adenine and also the necessity to rid the enzyme of contaminating adenosine aminase, which easily degrades the resulting product. The main obstacle to the use of transdeoxyribosylation for the production of 2'-deoxyguanosine is the extremely low solubility of both guanine and 2'-deoxyguanosine, which reduces yields and makes it difficult to isolate the reaction product.
Uvedené nevýhody přípravy purinových 2'-deoxyribonukleosidů chemickými metodami i enzymatickou transdeoxyribosylací odstraňuje předmětný vynález biokatalyzátoru pro přípravu purinových 2'-deoxyribonukleosidů, který sestává z alginátového gelu obsahujícího zmobilizované buňky bakterií Escherichia coli SPT , kterého lze s výhodou použít pro přípravu 9-/2-deoxy/-beta-D-ribofuranosyl/purinů obecného vzorce IThe above disadvantages of the preparation of purine 2'-deoxyribonucleosides by chemical methods and enzymatic transdeoxyribosylation are eliminated by the present invention of a biocatalyst for the preparation of purine 2'-deoxyribonucleosides, which consists of an alginate gel containing mobilized cells of the bacteria Escherichia coli SPT, which can be advantageously used for the preparation of 9-(2-deoxy)-beta-D-ribofuranosyl purines of the general formula I
kde R1 je vodík, metylskupina, amino-, alkylamino, dialkylaminoslupina, kde alkyl je tvořen řetězcem s 1 až 3 uhlíky, hydroxyskupina, dimetylaminometylenaminoskupina, metylthioskupina 2 nebo halogen, R je vodík, metylskupina, amino, dimetylaminomet,ylenamino, metylthioskupina 3 „ nebo halogen, a R je vodík nebo aminoskupina. Jeho použiti spočívá v tom, že se roztok nebo suspense purinové báze obecného vzorce II /11/where R 1 is hydrogen, methyl, amino, alkylamino, dialkylamino, where alkyl is formed by a chain with 1 to 3 carbons, hydroxy, dimethylaminomethyleneamino, methylthio or halogen, R is hydrogen, methyl, amino, dimethylaminomethyleneamino, methylthio or halogen, and R is hydrogen or amino. Its use consists in that a solution or suspension of a purine base of general formula II /11/
3 —3 “1 kde R až R mají shodný význam jako ve vzorci I ve výsledné koncentraci 10 mol 1 až 10 1 mol 1 1 ve vodném pufru o pH 5,0 až 8,0, s výhodou octanu amonného nebo TRIS-hydrochloridu, který obsahuje 2'-deoxy-beta-D-ribonukleosid obecného vzorce III3 —3 “1 where R to R have the same meaning as in formula I in a final concentration of 10 mol 1 to 10 1 mol 1 1 in an aqueous buffer with a pH of 5.0 to 8.0, preferably ammonium acetate or TRIS hydrochloride, which contains a 2'-deoxy-beta-D-ribonucleoside of general formula III
kde je vodík nebo metylskupina s výhodou 2'-deoxyuridin, a to v molárním poměru 1:1 až 1:10 vztaženo na látku vzorce II, míchá s biokatalyzátorem v objemových poměrech 100:1 až 1:1 vztaženo na biokatalyzátor nebo nechá protékat sloupcem biokatalyzátoru, a to při teplotě 20 °C až 45 °C, a látka obecného vzorce I se ze směsi isoluje filtrací a chromatografií, s výhodou na papíře nebo na sloupci hydrofobizovaného silikagelu ve vodě.where the hydrogen or methyl group is preferably 2'-deoxyuridine, in a molar ratio of 1:1 to 1:10 based on the substance of formula II, is mixed with the biocatalyst in volumetric ratios of 100:1 to 1:1 based on the biocatalyst or is allowed to flow through a column of the biocatalyst, at a temperature of 20 °C to 45 °C, and the substance of general formula I is isolated from the mixture by filtration and chromatography, preferably on paper or on a column of hydrophobized silica gel in water.
Biokatalyzátoru je možno také s výhodou použít pro přípravu látek obecného vzorce I,The biocatalyst can also be advantageously used for the preparation of compounds of general formula I,
3 kde R až R mají stejný význam jako ve vzorci I, značených nuklidy vodíku, uhlíku a heteroaatomů, s výhodou radionuklidy vodíku a uhlíku, spočívají v tom, že se látka vzorce II, nebo látka vzorce II obsahující nuklidy atomů vodíku, uhlíku nebo heteroatomů uvede do reakce s látkou vzorce III, nebo s látkou III obsahující nuklidy vodíku nebo uhlíku v cukerné části a s biokatalyzátorem, a výsledný produkt vzorce I se z reakční směsi isoluje chromatografií na papíře nebo kapalinovou chromatografií.3 where R to R have the same meaning as in formula I, labeled with hydrogen, carbon and heteroatom nuclides, preferably hydrogen and carbon radionuclides, consist in reacting a substance of formula II, or a substance of formula II containing nuclides of hydrogen, carbon or heteroatoms, with a substance of formula III, or with a substance III containing hydrogen or carbon nuclides in the sugar moiety and with a biocatalyst, and the resulting product of formula I is isolated from the reaction mixture by paper chromatography or liquid chromatography.
Dalším příkladem výhodného použití biokatalyzátoru je jeho použití pro přípravu.9-/2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl/-6-metylpurinu vzorce IVAnother example of a preferred use of the biocatalyst is its use for the preparation of 9-[2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl]-6-methylpurine of formula IV
OH spočívající v tom, že se 6-metylpurin vzorce VOH consisting in the fact that 6-methylpurine of formula V
CH3 CH 3
uvede do reakce s látkou vzorce III v přítomnosti biokatalyzátoru a produkt vzorce IV se z reakční směsi isoluje chromatografií na hydrofibizovaném silikagelu, s výhodou oktadecyl-silikagelu, ve vodě.is reacted with a substance of formula III in the presence of a biocatalyst and the product of formula IV is isolated from the reaction mixture by chromatography on hydrophilized silica gel, preferably octadecyl silica gel, in water.
Výhodné je i použití biokatalyzátoru pro přípravu 2'-deoxyadenosinu vzorce VIIt is also advantageous to use a biocatalyst for the preparation of 2'-deoxyadenosine of formula VI
NH,NH,
°A>°A>
(VI)(VI)
OH spočívající v tom, že se N^-dimetylaminometylenadenin vzorce VII n=ch-n(ch3)2 OH consisting in the fact that N^-dimethylaminomethyleneadenine of formula VII n=ch-n(ch 3 ) 2
H (VII) uvede do reakce s látkou vzorce III v přítomnosti biokatalyzátoru, reakční směs se po filtraci zředí stejným objemem koncentrovaného vodného amoniaku, ponechá 2 až 24 hod při teplotě 20 °C až 50 °C, odpaří při sníženém tlaku a látka vzorce VI se ze směsi isoluje chromatografii, s výhodou na oktadecyl-silikagelu ve vodě, a pro přípravu 2'-deoxyguanosinu vzorce VIIIH (VII) is reacted with the substance of formula III in the presence of a biocatalyst, the reaction mixture is diluted with an equal volume of concentrated aqueous ammonia after filtration, left for 2 to 24 hours at a temperature of 20 °C to 50 °C, evaporated under reduced pressure and the substance of formula VI is isolated from the mixture by chromatography, preferably on octadecyl silica gel in water, and for the preparation of 2'-deoxyguanosine of formula VIII
O h2nOh 2 n
HOHIM
HNHN
Ja, dt;>I, dt;>
(VIII)(VIII)
OH spočívající v tom, že se N -dimetylaminometylenguanin vzorce IXOH consisting in the fact that N-dimethylaminomethyleneguanine of formula IX
HN |ch3)2n-ch=HN |ch 3 ) 2 n-ch=
O doAbout to
H (IX) uvede do reakce s látkou vzorce III a s biokatalyzátorem, chromatografii na oktadecyl-silikagelu se isoluje látka vzorce XH (IX) is reacted with the substance of formula III and with a biocatalyst, chromatography on octadecyl silica gel isolates the substance of formula X
(X) která se ponechá reagovat s vodným roztokem obsahujícím 10 až 25 I hmotnostních amonikau, a to při teplotách 20 °C až 50 °C a látka vzorce VIII se po odpaření při sníženém tlaku isoluje krystalisací.(X) which is allowed to react with an aqueous solution containing 10 to 25 l by weight of ammonia, at temperatures of 20 °C to 50 °C, and the substance of formula VIII is isolated by crystallization after evaporation under reduced pressure.
Vynález vychází z poznatku, že v auxotrofním mutantu thymin-dependentnlho kmene bakterií Escherichia coli (SPT ) je vysoká hladina deoxyribqsyltransferasy. Tento kmen bakterií byl již použit pro enzymovou syntézu radioaktivně značených 5'-deoxyribonukleotidů thyminu (Čs. aut. osv. 172 684): bezbuněčný extrakt z buněk tohoto mutanta katalyzuje transformaci thyminu na 2'-deoxythymidin-5'-monofosfát. S využitím 2-deoxyribosa-l-fosfátu (nebo 2'-deoxyadenosinu) jako zdroje deoxyribosylové funkce dochází nejprve k transdeoxyribosylaci thyminu za vzniku 2'-deoxythymidinu a k jeho následné fosforylaci dalšími enzymy v tomto extraktu přítomnými. Předmětný vynález využívá sice téhož kmene SPT , liší se však od uvedeného použití v těchto podstatných ohledech: (a) biokatalyzátor dle vynálezu využívá celých bakteriálních buněk, které jsou však imobilizovány v gelovém materiálu, (b) Za těchto podmínek se uplatní výhradně transdeoxyribosylačni reakce bez následujících fosforylaci a degradací vzniklých sloučenin, (o) Donorem deoxyribosylového zbytku je pyrimidinový 2'-deoxyribonukleosid. Novost předmětného vynálezu spočívá v tom, že využívá jiné enzymové aktivity, obsažené v těchto buňkách, která s použitím pyrimidinových deoxyribonukleosidů jako donorů umožňuje připravit purinové 2-deoxyribonukleosidy z heterocyklických bází.The invention is based on the finding that a high level of deoxyribosyltransferase is present in an auxotrophic mutant of the thymine-dependent strain of Escherichia coli (SPT). This strain of bacteria has already been used for the enzymatic synthesis of radioactively labeled 5'-deoxyribonucleotides of thymine (Czech aut. osv. 172 684): a cell-free extract from the cells of this mutant catalyzes the transformation of thymine into 2'-deoxythymidine-5'-monophosphate. Using 2-deoxyribose-1-phosphate (or 2'-deoxyadenosine) as a source of deoxyribosyl function, thymine is first transdeoxyribosylated to form 2'-deoxythymidine and subsequently phosphorylated by other enzymes present in this extract. The present invention uses the same strain of SPT, but differs from the above-mentioned use in the following essential respects: (a) the biocatalyst according to the invention uses whole bacterial cells, which are, however, immobilized in a gel material, (b) Under these conditions, exclusively transdeoxyribosylation reactions are applied without subsequent phosphorylation and degradation of the resulting compounds, (o) The donor of the deoxyribosyl residue is pyrimidine 2'-deoxyribonucleoside. The novelty of the present invention lies in the fact that it uses other enzyme activities contained in these cells, which, using pyrimidine deoxyribonucleosides as donors, allows the preparation of purine 2-deoxyribonucleosides from heterocyclic bases.
Za podmínek podle vynálezu probíhá specificky syntéza uvedených látek, takže odpadá nutnost příslušný enzym isolovat nebo čistit a výrazně se zjednodušuje isolaoe reakčních produktů vzorce I.Under the conditions according to the invention, the synthesis of the mentioned substances takes place specifically, so that the need to isolate or purify the respective enzyme is eliminated and the isolation of the reaction products of formula I is significantly simplified.
Příprava biokatalyzátoru je velice jednoduchá: Suspense buněk bakterií Escherichia coli SPT se uvede do alginátového sólu ve vodě (výsledný obsah 10 až 25 % hmotnostních biomasy) a výsledný sol je převede do gelové formy vkapáním do vodného roztoku solí, např. chloridu vápenatého. Takto připravený biokatalyzátor je dostatečně stálý a neztrácí enzymovou aktivitu po několika týdnech pří teplotách slabě nad bodem mrazu. Jeho regenerace po reakci není účelná, i když jej lze opakovaně pro reakci použít.The preparation of the biocatalyst is very simple: A suspension of Escherichia coli SPT bacteria cells is introduced into an alginate sol in water (resulting in a biomass content of 10 to 25% by weight) and the resulting sol is converted into a gel form by dropping it into an aqueous solution of salts, e.g. calcium chloride. The biocatalyst prepared in this way is sufficiently stable and does not lose its enzyme activity after several weeks at temperatures slightly above freezing. Its regeneration after the reaction is not practical, although it can be used repeatedly for the reaction.
Enzymová reakce probíhá v heterogenní směsi biokatalyzátoru a vodných pufrovanýoh roztoků obou substrátů rekace. Jako optimální hodnota pH se osvědčilo pH 5,2 až 7,0 a nízká iontová síla pufru. Pro preparativnl účely lze použít bud těkavého pufru (např. trietylamoniumhydrogenkarbonátu) nebo s výhodou 0,05 mol 1 octanu amonného pH 5,8 až 5,9. Mohou být použity i jiné roztoky pufrů, např. s obsahem TRIS nebo pufrační roztoky fosfátové či mravenčanové.The enzyme reaction takes place in a heterogeneous mixture of biocatalyst and aqueous buffered solutions of both reaction substrates. The optimum pH value has been found to be pH 5.2 to 7.0 and a low ionic strength of the buffer. For preparative purposes, either a volatile buffer (e.g. triethylammonium hydrogen carbonate) or preferably 0.05 mol l ammonium acetate pH 5.8 to 5.9 can be used. Other buffer solutions can also be used, e.g. containing TRIS or phosphate or formate buffer solutions.
Reakce se provádí mírným třepáním biokatalyzátoru s roztokem obou reakčních komponent nebo čerpáním tohoto roztoku přes sloupec biokatalyzátoru. Heterocyklické purinové báze vzorce II jsou v některých případech málo rozpustné ve vodě, přesto lze však reakci úspěšně provést i s látkou v pufračním roztoku suspendovanou, protože vznikající produkt vzorce I je ve vodě většinou dobře rozpustný. Jako donor deoxyribosylového zbytku lze použít např.The reaction is carried out by gently shaking the biocatalyst with a solution of both reaction components or by pumping this solution through the biocatalyst column. Heterocyclic purine bases of formula II are in some cases poorly soluble in water, but the reaction can still be successfully carried out with the substance suspended in a buffer solution, because the resulting product of formula I is usually highly soluble in water. As a donor of the deoxyribosyl residue, e.g.
komerčně dostupný 2'-deoxythymidin vzorce III (R = metyl), ale nejvhodnější je pro tento účel 2'-deoxyuridin (III, R = H). Tato látka je dobře rozpustná ve vodě a je snadno dostupná bud z uridinu nebo totální syntézou z D-arabinosy (Čs. aut. osv. 166 523, 167 733) a je levnější než výše uvedený 2'-deoxythymidin.commercially available 2'-deoxythymidine of formula III (R = methyl), but the most suitable for this purpose is 2'-deoxyuridine (III, R = H). This substance is well soluble in water and is easily available either from uridine or by total synthesis from D-arabinose (Czech aut. osv. 166 523, 167 733) and is cheaper than the above-mentioned 2'-deoxythymidine.
Reakce probíhá při teplotách od 20 °C do 40 °C, s výhodou při 37 °C. Rychlost a výtěžek syntézy lze ovlivnit poměrem biokatalyzátoru a reaktanů, vzájemným poměrem reaktantů, jejich koncentrací a reakční dobou. Pro dosažení optimálních výsledků a maximální efektivnosti provedení se osvědčil molární poměr látky II (akceptor) a 2'- deoxyuridinu (donor) 1:2 až 1:3. Pro preparativnl účely lze s výhodou použít roztoky o výsledné koncentraci až 0,2 mol l’1 na donor a 0,01 mol 1-^ na akceptor, tj. s pouhým pětinásobkem koncentrace solí v pufračním roztoku. Množství použitého biokatalyzátoru záleží na jeho zrnění: při standardním provedení (průměr geolvých kuliček 5 až 6 mm) se s výhodou používá 10 až 100 kuliček biokatalyzátoru na 10 ml reakční směsi. Toto množství záleží na kvalitě buněčného materiálu, relativním množství imobilizovaných buněk (vztaženo na objem biokatalyzátoru/i na chemických vlastnostech akceptoru. Reakční rychlost lze zvýšit přidáním dalšího biokatalyzátoru. Rovnovážného stavu reakce se obvykle dosáhne v intervalu 2 až 10 hodin.The reaction takes place at temperatures from 20 °C to 40 °C, preferably at 37 °C. The rate and yield of the synthesis can be influenced by the ratio of the biocatalyst and reactants, the mutual ratio of the reactants, their concentration and the reaction time. To achieve optimal results and maximum efficiency of the implementation, a molar ratio of substance II (acceptor) and 2'- deoxyuridine (donor) of 1:2 to 1:3 has proven to be effective. For preparative purposes, solutions with a final concentration of up to 0.2 mol l' 1 per donor and 0.01 mol l - ^ per acceptor can be used advantageously, i.e. with only five times the concentration of salts in the buffer solution. The amount of biocatalyst used depends on its granulation: in the standard implementation (diameter of geol balls 5 to 6 mm), 10 to 100 biocatalyst balls per 10 ml of reaction mixture are preferably used. This amount depends on the quality of the cell material, the relative amount of immobilized cells (relative to the volume of biocatalyst) and the chemical properties of the acceptor. The reaction rate can be increased by adding additional biocatalyst. The equilibrium state of the reaction is usually reached within 2 to 10 hours.
Pro přerušení reakce se inkubační směs dekantuje od biokytalyzátoru a k odstranění případně uvolněných buněčných zbytků a jiných částic se zfiltruje přes membránové filtry.To stop the reaction, the incubation mixture is decanted from the biocatalyst and filtered through membrane filters to remove any released cell debris and other particles.
Takto získaná směs obsahuje obvykle čtyři komponenty: uráčil a 2'-deoxyuridin (resp. thymin a 2'-deoxythymidin) v poměru ca 1:1, výchozí heterocyklickou bázi a reakční produkt. Konverze na látku vzorce I činí obvykle 70 až 100 %. Chemické vlastnosti těchto složek dovolují ve většině případů snadnou isolaci produktu i regeneraci ostatních složek směsi. Pro dělení lze užít např. ionexové chromatografie na katexu, papírové rozdělovači chromatografie nebo chromatografie, na hydrofobisovaném silikagélu (např. oktadecyl-silikagelu) ve vodném prostředí. Při tomto postupu lze přímo aplikovat bez předchozí koncentrace reakční směs po ultrafiltraci na sloupec sorbentu.The mixture thus obtained usually contains four components: uracil and 2'-deoxyuridine (or thymine and 2'-deoxythymidine) in a ratio of about 1:1, the starting heterocyclic base and the reaction product. The conversion to the substance of formula I is usually 70 to 100%. The chemical properties of these components allow in most cases easy isolation of the product and regeneration of the other components of the mixture. For separation, e.g. ion exchange chromatography on cation exchange, paper partition chromatography or chromatography on hydrophobicized silica gel (e.g. octadecyl silica gel) in an aqueous medium can be used. In this procedure, the reaction mixture after ultrafiltration can be directly applied to the sorbent column without prior concentration.
Eluci vodou se vymývají postupně soli, uráčil a 2'-deoxyuridin, který lze dobře regenerovat. Dalším promýváním vodou nebo vodnými roztoky s rostoucí koncentrací etanolu, metanolu nebo dioxanu se eluuje postupně výchozí heterocyklická báze vzorce II a konečně čistý reakční produkt I. Po odpaření ve vakuu a případné krystalisaci z vhodného rozpouštědla se tento produkt získá ve zcela čistém stavu.Elution with water gradually washes out salts, uracil and 2'-deoxyuridine, which can be easily regenerated. Further washing with water or aqueous solutions with increasing concentrations of ethanol, methanol or dioxane gradually elutes the starting heterocyclic base of formula II and finally the pure reaction product I. After evaporation in vacuo and possible crystallization from a suitable solvent, this product is obtained in a completely pure state.
Reakce probíhá se sloučeninami substituovanými v polohách 2,6 i 8 purinového kruhu a není doprovázena vedlejšími reakcemi. V dobrém preparativním výtěžku lze připravit např. 6-metylpurin-2'-deoxyribonukleosid (IV) (viz výše). U adeninu může při prodloužené reakční době vznikat 2'-deoxyinosiď jako produkt deaminace reakčního produktu. Obě látky lze snadno dělit; pro ekonomickou přípravu důležitého 2'-deoxyadenosinu (VI) je však možno s výhodou použít variantu, při které je adenin nahrazen N^-dimetylaminometylenadeninem vzorce VII, snadno z adeninu dostupným (Okumura K. a další, J. Org. Chem. 36, 1 573 (1971)). Vznikající produkt transdeoxyribosylace se adenosindeaminasou nedeaminuje. Působením slabě alkalického prostředí, např. vodných roztoků amoniaku, se z této látky získá čistý 2'-deoxyadenosin. Protože výchozí báze VII je ve vodě dobře rozpustná, lze tuto variantu použít pro přípravu 2'-deoxyadenosinu ve velkém měřítku.The reaction takes place with compounds substituted in positions 2,6 and 8 of the purine ring and is not accompanied by side reactions. For example, 6-methylpurine-2'-deoxyribonucleoside (IV) can be prepared in good preparative yield (see above). In the case of adenine, 2'-deoxyinoside can be formed as a deamination product of the reaction product if the reaction time is prolonged. The two substances can be easily separated; however, for the economical preparation of the important 2'-deoxyadenosine (VI), it is advantageous to use a variant in which adenine is replaced by N^-dimethylaminomethylenadenine of formula VII, which is easily available from adenine (Okumura K. et al., J. Org. Chem. 36, 1 573 (1971)). The resulting product of transdeoxyribosylation is not deaminated by adenosine deaminase. By treating this substance with a weakly alkaline medium, e.g. aqueous ammonia solutions, pure 2'-deoxyadenosine is obtained. Since the starting base VII is highly soluble in water, this variant can be used for the preparation of 2'-deoxyadenosine on a large scale.
Obdobného postupu lze užít i pro přípravu 2'-deoxyguanosinu vzorce VIII. V tomto případě je omezujícím faktorem velmi nízká rozpustnost guaninu ve vodném prostředí. Reakcí guaninu s dineopentylacetalem dimetylformamidu při zvýšené teplotě se snadno připraví N -dimetylaminometylenguanin (IX), ve vodě podstatné rozpustnější. Po provedeni syntézy za obvyklých podmínek se nejprve isoluje reakční produkt vzorce X chremaťógrafií na oktadecyl-silikagelu a působením vodných roztoků amoniaku se snadno převede na 2'-deoxyguanosin.A similar procedure can be used for the preparation of 2'-deoxyguanosine of formula VIII. In this case, the limiting factor is the very low solubility of guanine in aqueous media. By reacting guanine with dienopentylacetal of dimethylformamide at elevated temperature, N-dimethylaminomethyleneguanine (IX), which is significantly more soluble in water, is easily prepared. After carrying out the synthesis under usual conditions, the reaction product of formula X is first isolated by chromatography on octadecyl silica gel and is easily converted to 2'-deoxyguanosine by the action of aqueous ammonia solutions.
Biokatalyzátor dle vynálezu je použitelný i pro přípravu purinových 2'—deoxyribonukleosidů značených nuklidy (radicnuklidy) vodíku, uhlíku i dalších atomů. Podle okolností lze užít bud značeného akceptoru nebo donoru nebo obou.značených komponent (2'-deoxyuridin značený v cukerné části) a získat produkty značené na jedné nebo obou částech molekuly. Postup provedení umožňuje snadnou regeneraci značených prekursorů.The biocatalyst according to the invention is also applicable for the preparation of purine 2'-deoxyribonucleosides labeled with nuclides (radionucleotides) of hydrogen, carbon and other atoms. Depending on the circumstances, either a labeled acceptor or donor or both labeled components (2'-deoxyuridine labeled in the sugar part) can be used and products labeled on one or both parts of the molecule can be obtained. The procedure of implementation allows for easy regeneration of labeled precursors.
Způsob syntézy purinových 2'-deoxyribonukleosidů, založený na použití biokatalyzátoru, tak umožňuje účinnou přípravu těchto důležitých látek ve vysokém výtěžku z dostupných surovin, s nízkým přístrojovými i energetickými nároky a s možností snadné isolace produktů i regenerace výchozích surovin.The method of synthesis of purine 2'-deoxyribonucleosides, based on the use of a biocatalyst, thus enables the efficient preparation of these important substances in high yield from available raw materials, with low equipment and energy requirements, and with the possibility of easy isolation of products and regeneration of starting materials.
V dalším je vynález osvětlen na příkladech přípravy předmětného biokatalyzátoru a jeho použití pro přípravu purinových 2'-deoxyrobonukleosidů, aniž se tím jakkoli omezuje.In the following, the invention is illustrated by examples of the preparation of the subject biocatalyst and its use for the preparation of purine 2'-deoxyrobonucleosides, without being limited thereto in any way.
PřikladlExample
Příprava biokatalyzátoru s obsahem buněk Escherichia ooli SPT . Směs 0,75 g alginátu (např. Protanal LF, výrobek firmy Protan A/S.P.O., Drammen, Norsko) a 15 ml vody se míchá do vzniku sólu. Do tohoto sólu se postupně vmíchá 2,5 g mokré hmotnosti biomasy bakterielních buněk Escherichia coli SPT (připravené podle Cs. aut. osv. 172 684) předem suspendovaných v 10 ml 0,9% vodného roztoku chloridu draselného. Vzniklá homogenní směs se nechá odkapávat ze skleněné kolony o vnitřním průměru 2,4 cm do stálé míchaného 2% roztoku chloridu vápenatého ve vodě (100 ml) za teploty 20 až 25 °C. V roztoku chloridu vápenatého se tvoří kuličky gelu, které jsou po 6 hodinách dostatečně mechanicky pevné. Roztok se oddekantuje a gelové kuličky promyjí dekantací 0,05 mol 1 octanem amonným. Tento materiál se použije jako biokatalyzátor v dalších příkladech.Preparation of a biocatalyst containing Escherichia coli SPT cells. A mixture of 0.75 g of alginate (e.g. Protanal LF, a product of Protan A/S.P.O., Drammen, Norway) and 15 ml of water is stirred until a sol is formed. 2.5 g of wet weight of biomass of Escherichia coli SPT bacterial cells (prepared according to Cs. aut. osv. 172 684) previously suspended in 10 ml of 0.9% aqueous potassium chloride solution are gradually mixed into this sol. The resulting homogeneous mixture is allowed to drip from a glass column with an internal diameter of 2.4 cm into a constantly stirred 2% solution of calcium chloride in water (100 ml) at a temperature of 20 to 25 °C. Gel balls are formed in the calcium chloride solution, which are sufficiently mechanically strong after 6 hours. The solution is decanted and the gel beads are washed by decantation with 0.05 mol 1 ammonium acetate. This material is used as a biocatalyst in the following examples.
Příklad 2Example 2
Obecný postup přípravy 2'-deoxyribonukleosidů vzorce I. K roztoku 25 /umolů heterocyklické báze vzorce II a 11,4 mg (100 /umol)' 2'-deoxyuridinu v 5 ml 0,05 mol 1 1 octanu amonného pH 5,8 se přidá 7 kuliček biokatalyzátoru podle příkladu 1 a směs se míchá pomalým kýváním při 37 °C v lázni Alikvoty 10 /ll inkubačni směsi se odebírají v intervalech 2 a 4 hod a analysují kapalinovou chromatografii na koloně Silasorb 300 £18 (4 x 20 mm) ve směsi 0,05 mol 1 7 octanu triethylamonném a metanolu podle údajů tabulky 2. Rychlost eluce 0,6 ml/min, detekce při 254 nm. Polochy píku látek I a II se integrují a vypočte se konverze na látku I. Tyto údaje jsou uvedeny v tabulce 1.General procedure for the preparation of 2'-deoxyribonucleosides of formula I. To a solution of 25 µmol of heterocyclic base of formula II and 11.4 mg (100 µmol) of 2'-deoxyuridine in 5 ml of 0.05 mol 1 1 ammonium acetate pH 5.8, 7 beads of biocatalyst according to example 1 are added and the mixture is stirred by slow rocking at 37 °C in a bath. Aliquots of 10 µl of the incubation mixture are taken at intervals of 2 and 4 hours and analyzed by liquid chromatography on a Silasorb 300 £18 column (4 x 20 mm) in a mixture of 0.05 mol 1 7 triethylammonium acetate and methanol according to the data in Table 2. Elution rate 0.6 ml/min, detection at 254 nm. The peak areas of substances I and II are integrated and the conversion to substance I is calculated. These data are given in Table 1.
Příklad 3Example 3
Srovnáni dnorové účinnosti 2'-deoxyuridinu a 2'-deoxythymidinu. Reakce se provede podle příkladu 2 s použitím 25 /umolů 6-metylpurinu a 50 /umolů 2'-deoxyuridinu v 5 ml pufru nebo s použitím 25 /umolů 6-metylpurinu a 50 /umolů 2'-deoxythymidinu v 5 ml pufru. Přidá se 7 kuliček biokatalyzátoru podle přikladu 1 do každé směsi a- míchá kývavým .pohybem při 37 °C. Po 4 hod se alikvoty 10 /ul směsí analysují podle příkladu 2. Při reakci s 2'-deoxyuridinem je konverze 6-metylpurinu na 9-(2-deoxy-beta-ribofuranosyl)-6-metylpurin 54,5 %, při reakci s 2'-deoxythymidinom 52,5 %.Comparison of the DNA activity of 2'-deoxyuridine and 2'-deoxythymidine. The reaction is carried out according to Example 2 using 25 µmoles of 6-methylpurine and 50 µmoles of 2'-deoxyuridine in 5 ml of buffer or using 25 µmoles of 6-methylpurine and 50 µmoles of 2'-deoxythymidine in 5 ml of buffer. 7 beads of the biocatalyst according to Example 1 are added to each mixture and stirred by rocking motion at 37 °C. After 4 hours, 10 µl aliquots of the mixtures are analyzed according to Example 2. In the reaction with 2'-deoxyuridine, the conversion of 6-methylpurine to 9-(2-deoxy-beta-ribofuranosyl)-6-methylpurine is 54.5%, in the reaction with 2'-deoxythymidine it is 52.5%.
Příklad 4Example 4
Příprava 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-metylpurinu. K roztoku 1 g 2'-deoxyuridinu a 0,30 g 6-metylpurinu ve 100 ml 0,025 ml.l fosfátového pufru pH 6,9 dle Sorensena se přidá 150 kuliček biokatalyzátoru podle příkladu 1 a směs se míchá kývavým pohybem při 37 °C 7 hodin. Roztok se dekantuje a kuličky promyjí 10 ml vody. Tento roztok se filtruje přes membránový filtr (Millipore 0,4 /u) a nanese na sloupec 190 ml oktadecyl-silikagelu (30/u), ekvilibrovaný vodou. Sloupec se eluuje vodou při průtokové rychlosti 2 ml/min a přůběh eluce monitoruje na přístroji Uvicord LKB (Uppsala, Švédsko) pri 254 nm. Postupně se eluuje uráčil a 2'-deoxyuridin, kvalita frakcí (10 min-intervaly) se prověřuje analýsou podle příkladu 2 v 0,05 mol l-7 octanu trietylamonném. Frakce 2'-deoxyuridinu se spojí, odpaří při 40 °C/2 kPa zbytek krystaluje z etanol-etheru. Získá se 128 mg 2'-deoxyuridinu zpět.Preparation of 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-methylpurine. To a solution of 1 g of 2'-deoxyuridine and 0.30 g of 6-methylpurine in 100 ml of 0.025 ml.l phosphate buffer pH 6.9 according to Sorensen, 150 beads of the biocatalyst according to example 1 are added and the mixture is stirred by rocking motion at 37 °C for 7 hours. The solution is decanted and the beads are washed with 10 ml of water. This solution is filtered through a membrane filter (Millipore 0.4 /u) and applied to a 190 ml octadecyl silica gel (30 /u) column, equilibrated with water. The column is eluted with water at a flow rate of 2 ml/min and the elution process is monitored on a Uvicord LKB (Uppsala, Sweden) at 254 nm. Uracil and 2'-deoxyuridine are eluted successively, the quality of the fractions (10 min intervals) is checked by analysis according to example 2 in 0.05 mol l -7 triethylammonium acetate. The 2'-deoxyuridine fractions are combined, evaporated at 40 °C/2 kPa, the residue is crystallized from ethanol-ether. 128 mg of 2'-deoxyuridine is obtained again.
Další elucí vodou se získá 6-metylpurin (po krystalisaci z etanol-petroletheru výtěžek 90 mg). Potom se kolona promývá za stejných podmínek směsí metanolu a vody (1:9) a jímá se hlavní frakce, absorbující v ultrafialovém světle. Po jejím odpaření ve vakuu se odparek rekrystaluje z etanol-petroletheru. Získá se 447 mg (80‘ %) 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-metylpurinu b.t. 161 °C. Pro (250,3) vypočteno: 52,79 % C, 5,64 % H, 22,39 % N;Further elution with water gives 6-methylpurine (yield 90 mg after crystallization from ethanol-petroleum ether). The column is then washed under the same conditions with a mixture of methanol and water (1:9) and the main fraction absorbing in ultraviolet light is collected. After evaporation in vacuo, the residue is recrystallized from ethanol-petroleum ether. 447 mg (80%) of 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-methylpurine is obtained, b.p. 161 °C. For (250.3) calculated: 52.79% C, 5.64% H, 22.39% N;
nalezeno 52,85 % C, 5,56 % H, 22,14 % N. Hmotové spektrum: M+ 250. UV-Spektrum:Amax 265 nm (£max 7 000) při pH 7' Anax 263 nm (£max 7 900) při pH 12’found 52.85% C, 5.56% H, 22.14% N. Mass spectrum: M + 250. UV-Spectrum: A max 265 nm (£ max 7,000) at pH 7 ' Anax 263 nm (£ max 7,900) at pH 12 '
Příklad 5Example 5
Příprava 2'-deoxyadenosinu. K roztoku 76,4 mg (0,4 mmol) N^-dimetylaminometylenadeninu a 182,4 mg (0,8 mmol) 2'-deoxyuridinu v 10 ml 0,05 mol.l octanu amonného pH 5,8 se přidá 100 kuliček biokatalyzátoru podle příkladu 1 a směs se inkubuje při 37 °C za pomalého kývání 18 hodin. Roztok se oddekantuje, nahradí čerstvou směsí (viz výše) a inkubuje 3 h za stejných podmínek. Tentýž postup se opakuje ještě jednou. Spojené dekantované roztoky (30 ml) se zfiltrují podle, příkladu 3 a filtrát se smísí se stejným objemem konc. vodného amoniaku. Směs se ponechá stát při teplotě místnosti 18 h a odpaří při 40 °C/2 kPa.Preparation of 2'-deoxyadenosine. To a solution of 76.4 mg (0.4 mmol) of N^-dimethylaminomethylenadenine and 182.4 mg (0.8 mmol) of 2'-deoxyuridine in 10 ml of 0.05 mol.l ammonium acetate pH 5.8, 100 beads of the biocatalyst according to example 1 are added and the mixture is incubated at 37 °C with slow shaking for 18 hours. The solution is decanted, replaced with a fresh mixture (see above) and incubated for 3 h under the same conditions. The same procedure is repeated once more. The combined decanted solutions (30 ml) are filtered according to example 3 and the filtrate is mixed with the same volume of conc. aqueous ammonia. The mixture is left to stand at room temperature for 18 h and evaporated at 40 °C/2 kPa.
Odparek v 10 ml vody se vnese na sloupec 100 ml Amberlitu IRC 50 (H+ forma) a sloupec se promývá vodou do ztráty UV-absorpce. Poté se zředěným (1:10) vodným amoniakem eluuje UV-absorbující podíl adeninových sloučeni, který se odpaří za týchž podmínek. Tento odparek se v 5 ml vody vnese na sloupec 90 ml oktadecyl-silikagelu (30 /u) a sloupec se eluuje vodou (2 ml/min). Po skončení eluce adeninu se dále pokračuje elucí směsí metanolu a vody (1:9). Ultrafialová absorpce označuje eluci produktu. Tento podíl se spojí, odpaří za výše uvedených podmínek a krystaluje z etanol-etheru. Získá se 138 mg (62 %) 2'-deoxyadenosinu, identického s autentickým materiálem (Calbiochem, USA) podle papírové chromatografie a kapalinové chromatografie (viz tab. 1).The residue in 10 ml of water is applied to a 100 ml Amberlite IRC 50 column (H + form) and the column is washed with water until the UV absorption disappears. Then the UV-absorbing portion of adenine compounds is eluted with diluted (1:10) aqueous ammonia, which is evaporated under the same conditions. This residue is applied to a 90 ml octadecyl silica gel column (30 µ) in 5 ml of water and the column is eluted with water (2 ml/min). After the elution of adenine is complete, elution is continued with a mixture of methanol and water (1:9). Ultraviolet absorption indicates the elution of the product. This portion is combined, evaporated under the above conditions and crystallized from ethanol-ether. 138 mg (62%) of 2'-deoxyadenosine is obtained, identical to the authentic material (Calbiochem, USA) according to paper chromatography and liquid chromatography (see Table 1).
Přiklad 6Example 6
Příprava N2-dimetylaminoetylen-2'-deoxyguanosinu. Ke směsi 3 g guaninu a 90 ml dimetylformamidu se přidá 15 ml dineopentylacetátu dimetylformamidu a směs se míchá při 110 °C pod chlorkalciovým uzávěrem do vzniku čirého roztoku. Odpaří se při 60 °C/13 Pa, přidá 50 ml etanolu a ca 2 g pevného kysličníku uhličitého. Po jeho rozpuštění se směs znovu odpaří při 40 °C/2 kPa a zbytek se krystaluje z vody. Získá se 3,5 g (85 %) N2-dimetylaminometylenguaninu, netaje do 260 °C. Pro ^gH^^NgOg (206,2) vypočteno: 46,59 %, 4,89 % H,Preparation of N 2 -dimethylaminoethylene-2'-deoxyguanosine. To a mixture of 3 g of guanine and 90 ml of dimethylformamide, 15 ml of dimethylformamide dienopentyl acetate are added and the mixture is stirred at 110 °C under a calcium chloride stopper until a clear solution is formed. Evaporate at 60 °C/13 Pa, add 50 ml of ethanol and ca 2 g of solid carbon dioxide. After its dissolution, the mixture is evaporated again at 40 °C/2 kPa and the residue is crystallized from water. 3.5 g (85%) of N 2 -dimethylaminomethyleneguanine are obtained, melting at 260 °C. For ^gH^^NgOg (206.2) calculated: 46.59%, 4.89% H,
40,76 % N; nalezeno: 46,40 % C, 4,82 % H, 40,74 % N. Hmotové spektrum: M+ 206.40.76% N; found: 46.40% C, 4.82% H, 40.74% N. Mass spectrum: M + 206.
K roztoku 206 mg této látky a 456 mg 2-deoxyuridinu v 25 ml 0,05 mol 1 octanu amonného pH 5,8 se přidá 120 kuliček biokatalyzátoru podle příkladu 1 a směs se míchá kýváním při 37 °C 30 hodin. Roztok se oddekantuje, filtruje přes membránový filtrát se nanese na sloupec oktadecyl-silikagelu (viz příklad 3). Sloupec se eluuje nejprve vodou (2 ml/min) do odstranění uracilu a 2-dexyuridinu (viz příklad 3) a potom směsí metanol-voda 2 , (5:95) do vymyti frakce N -dimetylaminometylenguaninu. Nakonec se eluci sloupce směsi metanol-voda (9:1) získá produkt, který se po odpaření při 40 °C/2 kPa sráží z metanolu etherem. Získá se 161 mg (50 %) N2-dimetylaminometylen-2'-deoxyguanosinu, b.t. 154 °C.To a solution of 206 mg of this substance and 456 mg of 2-deoxyuridine in 25 ml of 0.05 mol 1 ammonium acetate pH 5.8, 120 beads of the biocatalyst according to example 1 are added and the mixture is stirred by rocking at 37 °C for 30 hours. The solution is decanted, filtered through a membrane and the filtrate is applied to a column of octadecyl silica gel (see example 3). The column is eluted first with water (2 ml/min) until uracil and 2-dexyuridine are removed (see example 3) and then with a methanol-water mixture 2 , (5:95) until the N -dimethylaminomethyleneguanine fraction is washed out. Finally, the product is obtained by eluting the column with a methanol-water mixture (9:1), which is precipitated from methanol with ether after evaporation at 40 °C/2 kPa. 161 mg (50%) of N 2 -dimethylaminomethylene-2'-deoxyguanosine, mp 154 °C, is obtained.
Pro C']_3íí]_8N6°4 (322'3) vypočteno: 48,44 % C, 5,63 % H, 26,08 % N; nalezeno: 48,27 % C,For C ']_3 íí ]_8 N 6°4 ( 322 ' 3 ) calculated: 48.44% C, 5.63% H, 26.08% N; found: 48.27% C,
5,46 % H, 26,18 % N. UV-Spektrum:Λ 235 nm (č 17 300), 290 nm (£ 23 700) (ve vodě).5.46% H, 26.18% N. UV-Spectrum:Λ 235 nm (∆ 17,300), 290 nm (∆ 23,700) (in water).
' · ' ť max max nax' · ' ť max max nax
Příklad 7Example 7
Příprava 2 -deoxyguanosinu. Roztok 100 mg Nx'-dimetylaminometylen-2'-deoxyguanos j nu připraveného podle příkladu 6 ve směsi 5 ml vody a 2 ml konc. vodného amoniaku se por;· ohá stát 18 h při 20 °C a směs se odpaří ve vakuu. Získá se kvantitativní výtěžek chromatograf icky (papírová a kapalinová chromatografie) čistého 2'-deoxyguanosinu identického s autentickým materiálem (Calbiochem, USA).Preparation of 2-deoxyguanosine. A solution of 100 mg of N x '-dimethylaminomethylene-2'-deoxyguanosine prepared according to Example 6 in a mixture of 5 ml of water and 2 ml of conc. aqueous ammonia is allowed to stand for 18 h at 20 °C and the mixture is evaporated in vacuo. A quantitative yield of chromatographically pure (paper and liquid chromatography) 2'-deoxyguanosine identical to the authentic material (Calbiochem, USA) is obtained.
Příklad 8Example 8
Příprava [‘1‘^C-guaninJ-2'-deoxyguanosinu. V 10 ml lékovce se vakuově odpaří 1,85 MBq [jj-l^c^-guaninu (specifická aktivita 6,5 GBq/mmol), přidá se 2 ml 0,05 mol 1 octanu amonného pH 5,8, 3 kuličky biokatalyzátoru podle příkladu 1 a 1 ml roztoku 6 0/ug 2-deoxyuridinu ve vodě. Směs se inkubuje 60 min při 37 °C, roztok se přenese kvantitativně do jiné 10 ml lékovky a zahustí ve vakuu (2 kPa) nad kysličníkem fosforečným na objem ca 50/ul. Tento koncentrát se aplikuje ve třech dávkách na kolonu Silasorbu (viz příklad 2) a chromatografie se provádí v 0,05 mol 1 octanu trietylamonném. Získané podíly 2'-deoxyguanosinu se odpaří při 40 °C/2 kPa a doplní do 1 ml vodou. Obsah 2'-deoxyguanosinu, stanovený měřením redioaktivity alikvotu, je 0,74 MBq (výtěžek 40 %).Preparation of [' 1 '^C-guanine]-2'-deoxyguanosine. In a 10 ml vial, 1.85 MBq of [jj-l^c^-guanine (specific activity 6.5 GBq/mmol) is evaporated under vacuum, 2 ml of 0.05 mol 1 ammonium acetate pH 5.8, 3 beads of biocatalyst according to example 1 and 1 ml of a solution of 60 µg of 2-deoxyuridine in water are added. The mixture is incubated for 60 min at 37 °C, the solution is transferred quantitatively to another 10 ml vial and concentrated in vacuum (2 kPa) over phosphorus pentoxide to a volume of about 50 µl. This concentrate is applied in three doses to a Silasorb column (see example 2) and chromatography is carried out in 0.05 mol 1 triethylammonium acetate. The obtained 2'-deoxyguanosine fractions are evaporated at 40°C/2 kPa and made up to 1 ml with water. The 2'-deoxyguanosine content, determined by measuring the radioactivity of an aliquot, is 0.74 MBq (yield 40%).
Příklad 9Example 9
Určení vlivu poměru donor:akceptor. Do čtyř 25 ml baněk se naváží po 5 mg 6-metylpurinu a postupně 8,75 mg, 17,5 mg, 26,25 mg a 35 mg 2'-deoxyuridinu. Do baněk se přidá 5 ml 0,05 ,ol 1 1 octanu amonného pH 5,8 a vždy 5 kuliček biokatalyzátoru podle příkladu 1.Determination of the influence of the donor:acceptor ratio. Into four 25 ml flasks, 5 mg of 6-methylpurine and successively 8.75 mg, 17.5 mg, 26.25 mg and 35 mg of 2'-deoxyuridine are weighed. 5 ml of 0.05 .ol 1 1 ammonium acetate pH 5.8 and 5 beads of biocatalyst according to example 1 are added to the flasks.
Po 90 minutách inkubace při 37 °C se konverze na 2'-deoxyribosid stanoví způsobem popsaným v příkladu 2. Získané výsledky jsou shrnuty v tabulce 3. Zvyšování poměru donor:akceptor nad hodnotu 2,0 nemá vliv na konverzi za podmínek syntézy.After 90 minutes of incubation at 37°C, the conversion to 2'-deoxyriboside is determined as described in Example 2. The results obtained are summarized in Table 3. Increasing the donor:acceptor ratio above 2.0 does not affect the conversion under the synthesis conditions.
PřikladloExample
Určení vlivu pH na průběh syntézy. Do 25 ml baněk se naváží po 5 mg 6-metylpurinu a 17,5 mg 2'-deoxyuridinu a přidá se 5 ml 0,05 mol 1 1 pufru (octanu amonného pH 5,2 až 6,2 nebo fosforečnanu dle Sorensena o pH 6,9). Baňky se inkubují 90 min při 37 °C po přidání 5 kuliček biokatalyzátoru podle příkladu 1 a konverze se stanoví metodou podle příkladu 2. Získané hodnoty jsou uvedeny v tabulce 4. Optimální hodnota pH pro tuto syntézu je 5,8.Determination of the effect of pH on the course of the synthesis. 5 mg of 6-methylpurine and 17.5 mg of 2'-deoxyuridine are weighed into 25 ml flasks and 5 ml of 0.05 mol 1 L buffer (ammonium acetate pH 5.2 to 6.2 or Sorensen phosphate pH 6.9) are added. The flasks are incubated for 90 min at 37 °C after adding 5 beads of biocatalyst according to example 1 and the conversion is determined by the method according to example 2. The values obtained are given in Table 4. The optimal pH value for this synthesis is 5.8.
Tabulka 1Table 1
Syntéza 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)purinůa Láká ISynthesis of 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)purines and Láká I
Konverze iConversion i
RR
·.·.
Tabulka 2Table 2
Kapalinová chromatografie látek vzorce I a II ka Liquid chromatography of compounds of formula I and II to and
ak = (tR~t )/t , kde tR je retenční čas a t je mrtvý čas kolony; viz příklad 2. and k = (t R ~t )/t , where t R is the retention time and t is the column dead time; see Example 2.
h -1h-1
Směsi metanol: 0,05 mol 1 octan trietylamonný pH 7,0: Sl 2,5:97,5, S2 5:95, S3 1:9, S4 1:4, S5 25:75.Mixtures methanol: 0.05 mol 1 triethylammonium acetate pH 7.0: S1 2.5:97.5, S2 5:95, S3 1:9, S4 1:4, S5 25:75.
Tabulka 3Table 3
Vliv poměru donor:akceptor na syntézu 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-metylpurinua Effect of donor:acceptor ratio on the synthesis of 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-methylpurine and
Molární poměr 2‘-deoxyuridin: 6-metylpurin Konverze 6-metylpurinu, % lViz příklad 9.Molar ratio 2'-deoxyuridine: 6-methylpurine Conversion of 6-methylpurine, % l See Example 9.
Tabulka 4Table 4
Vliv pH na enzymovou syntézu 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-metylpurinua pH KonverzeEffect of pH on the enzymatic synthesis of 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-methylpurine and pH Conversion
aViz příklad 10. and See example 10.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS854885A CS254375B1 (en) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | Biocatalyst for the preparation of purine 2'-deoxy-β-D-ribonucleosides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS854885A CS254375B1 (en) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | Biocatalyst for the preparation of purine 2'-deoxy-β-D-ribonucleosides |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS488585A1 CS488585A1 (en) | 1987-05-14 |
| CS254375B1 true CS254375B1 (en) | 1988-01-15 |
Family
ID=5392592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS854885A CS254375B1 (en) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | Biocatalyst for the preparation of purine 2'-deoxy-β-D-ribonucleosides |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS254375B1 (en) |
-
1985
- 1985-07-01 CS CS854885A patent/CS254375B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS488585A1 (en) | 1987-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| MacNutt | The enzymically catalysed transfer of the deoxyribosyl group from one purine or pyrimidine to another | |
| Mikhailopulo et al. | Biologically important nucleosides: Modern trends in biotechnology and application | |
| Brockman et al. | Metabolism of uracil and 5-fluorouracil by drug-sensitive and by drug-resistant bacteria | |
| Bloch et al. | On the mode of action of 7-deaza-adenosine (tubercidin) | |
| NAKAO et al. | Phosphorus metabolism in human erythrocyte III. Regeneration of adenosine triphosphate in long-stored erythrocyte by incubation with inosine and adenine | |
| Hochstadt et al. | The role of the membrane in the utilization of nucleic acid precursor | |
| Estupinan et al. | Guanosine-inosine-preferring nucleoside N-glycohydrolase from Crithidia fasciculata. | |
| Fateev et al. | The chemoenzymatic synthesis of clofarabine and related 2′-deoxyfluoroarabinosyl nucleosides: The electronic and stereochemical factors determining substrate recognition by E. coli nucleoside phosphorylases | |
| Barai et al. | A universal biocatalyst for the preparation of base‐and sugar‐modified nucleosides via an enzymatic transglycosylation | |
| Bretner et al. | 2-Thio derivatives of dUrd and 5-fluoro-dUrd and their 5'-monophosphates: synthesis, interaction with tumor thymidylate synthase, and in vitro antitumor activity | |
| Leonard et al. | Synthesis and properties of analogs of adenosine diphosphate, adenosine triphosphate, and nicotinamide-adenine dinucleotide derived from 3-β-d-ribofuranosyladenine (3-isoadenosine) | |
| Ashihara et al. | Effect of inorganic phosphate on the biosynthesis of purine and pyrimidine nucleotides in suspension-cultured cells of Catharanthus roseus | |
| Meyer et al. | Synthesis and biological activity of several 6-substituted 9-β-D-ribofuranosylpurine 3', 5'-cyclic phosphates | |
| Kalckar et al. | Trans-N-glycosidase studied with radioactive adenine | |
| JP2795748B2 (en) | Method for producing nucleoside | |
| Hutchinson | New approaches to the synthesis of antiviral nucleosides | |
| CS254375B1 (en) | Biocatalyst for the preparation of purine 2'-deoxy-β-D-ribonucleosides | |
| Revankar et al. | Chemistry of cyclic nucleotides and cyclic nucleotide analogs | |
| Gupta et al. | Adenosine deaminase in nucleoside synthesis. A review | |
| EP0721372B1 (en) | Nucleoside-containing sorbent for affinity chromatography | |
| Zhang et al. | Enzymatic synthesis of ribo-and 2′-deoxyribonucleosides from glycofuranosyl phosphates: An approach to facilitate isotopic labeling | |
| Moore et al. | Biosynthesis of RNA cytosine and RNA purines: differential inhibition by diazo-oxo-norleucine | |
| Stepchenko et al. | Enzymatic synthesis and phosphorolysis of 4 (2)-thioxo-and 6 (5)-azapyrimidine nucleosides by E. coli nucleoside phosphorylases | |
| Hanvey et al. | 8-Ketodeoxycoformycin and 8-ketocoformycin as intermediates in the biosynthesis of 2'-deoxycoformycin and coformycin | |
| Bzowska et al. | 7-Deazapurine 2'-deoxyribofuranosides are noncleavable competitive inhibitors of Escherichia coli purine nucleoside phosphorylase (PNP). |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20000701 |