CS254375B1 - Biocatalyst for preparation of purine 2-deoxy-beta-d-ribonucleosides - Google Patents

Biocatalyst for preparation of purine 2-deoxy-beta-d-ribonucleosides Download PDF

Info

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
beta
deoxy
preparation
formula
Prior art date
Application number
CS854885A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS488585A1 (en
Inventor
Ivan Votruba
Antonin Holy
Original Assignee
Ivan Votruba
Antonin Holy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ivan Votruba, Antonin Holy filed Critical Ivan Votruba
Priority to CS854885A priority Critical patent/CS254375B1/en
Publication of CS488585A1 publication Critical patent/CS488585A1/en
Publication of CS254375B1 publication Critical patent/CS254375B1/en

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 is to create a suitable one immobilized biocatalyst on alginate gel and its use to make 2-deoxy-beta-D- -ribonucleosides, ie substances that are important biologically active substances and cherapeutics. The essence is that the immobilized component of the biocatalyst alginate gel-based cells form cells bacteria of Escherichia coli SPT-. Said the biocatalyst is preferably used for the preparation of 9- (2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl) 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-ribonuclease.

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 inferior fungi are used in modern biotechnological processes for the production of a wide variety of compounds. They are based on the fact that some enzymes retain the activity as in feeder cells (higher than the isolated enzymes) when immobilized and therefore can very effectively catalyze the biotransformation 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 in the most mobilized growing cells) and furthermore easy to carry out the reaction (and especially the 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 eg L-amino acids, chiral alcohols, immobilized cells serve for selective transformations in a number of steroids, etc. Also important is the use of biocatalysts of this type for the production of complex compounds which are difficult to produce by classical chemical processes. Such substances include, for example, the 2-deoxyrbeta-D-ribonucleosides of the pyrimidine and purine bases. These compounds are of particular importance as components of deoxyribonucleic acids and as precursors to their biosynthesis in feeder 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 both as biologically active substances and as chemotherapeutic agents.

Přirozené deoxyribonukleosidy mají značnou důležitost také jako suroviny pro syntézu oligodeoxyribonukleotidů s uplatněním v genovém inženýrství.Natural deoxyribonucleosides are also of great importance as raw materials for the synthesis of oligodeoxyribonucleotides with application 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), most preferably obtained from fish roe. DNA cleavage must be carried out by the action of enzymes and the cost of the materials thus obtained is high. Another possibility is to convert from more readily available beta-D-ribonucleosides derived 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 suitable heterocyclic base derivatives 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 which, in special cases, allow 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. Seel and A. Kehne: Liebigs Ann. Chem. 1983, 876 ) or by reacting the sodium salts of the purine bases with 3,5-disubstituted 2-deoxy-D-ribofuranosyl chloride (Kazimierczuk Z., Cottam HB, Revankar GR Robins RK: 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 process for the preparation of nucleosides is described, for example, in Japanese Patent No. 63,393, based on reactions catalysed by nucleoside phosphorylases contained in various microorganisms. However, this process 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, synthesis of 2-deoxy-beta-D-ribonucleosides can be accomplished by enzymatic catalysed reaction of both natural and modified heterocyclic bases (purine, pyrimidine) with 2-deoxy-beta-D-ribonucleosides in the presence of deoxyribosyltransferase enzyme. Some microorganisms, such as the genus Lactobacillus (Cardinaud R., Methods Enzymol. 51, 446 (1978)) are a particularly rich source of this enzyme, and this reaction, carried out in an aqueous environment under near neutral conditions, transfers the sugar residue from the nucleoside These reactions have already been used to prepare both pyrimidine and purine deoxyribonucleosides (Holguin J., Cardinaud R .; Eur. J. Biochem. 54, 505 (1975); Holguin J., Cardinaud R. Salemink CA: Eur J Biochem 54, 515 (1975);

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, T. J., Bloch, A., Kalman, T. I., Biochem. Pharmacol. 18, 347 (1969); VŘtruba I., Holy A., Wightman R .: Biochim. Biophys. Acta 324, 14 (1973); M.Ch. Huang, Hatfield K., Roetker A.W. , ionomer J.A., Blakley R.L. : Biochem. Pharmacol. 30, 2663 (1981); M.Ch. Huang, Montgomery J A., Thorpe J, Stewart E. L., Secrist III. J.A., Barkley, R.L .: 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 D.A., Wasson D.B., Kaye J., Ullman B., Martin Jr. D.W., Robins R.K.,

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 .: Why. Nati. Acad. Sci. U.S. 7, 6865 (1980)). The advantage of the process is the exclusive formation of the beta-anomer and the possibility of partial regeneration of the donor and unused base. A disadvantage of the prior art is the necessity to at least partially purify the required enzyme, thereby limiting the practical application 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 the purine deoxyribonucleosides besides the cytostatic 9- (2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl) -6-thioguanine 9- (2) deoxy-beta-D-ribofuranosyl) derivatives of 2,6-diaminopurine, 2-fluoradenine and especially 9- (2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl) -6-methylpurine. It exhibits high and selective toxicity against mycoplasma infected cells. (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 hitherto been prepared by 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, 4,934 (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 furthermore 2-deoxyadenosine and 2'-deoxyguanosine required for chemical gene synthesis. Their preparation by chemical synthesis (Kazimierczuk et al., Supra) or by 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 less advantageous. For the production of 2'-deoxyadenosine by enzyme transdeoxyribosylation, the main drawback is the poor solubility of adenine, as well as the need to rid said enzyme of contaminating adenosine aminase, which easily degrades the resulting product. A major 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 overcome by the present invention of a biocatalyst for the preparation of purine 2'-deoxyribonucleosides consisting of an alginate gel containing mobilized cells of Escherichia coli SPT, of the deoxy (beta) -D-ribofuranosyl) purines of 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/wherein R 1 is hydrogen, methyl, amino, alkylamino, dialkylamino, wherein the alkyl is a chain of 1 to 3 carbons, hydroxy, dimethylaminomethylene amino, methylthio 2 or halogen, R is hydrogen, methyl, amino, dimethylaminomet, yleneamino, methylthio 3 " or halogen, and R is hydrogen or amino. Its use consists in the solution or suspension of the purine base of the 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 IIIWhere R to R have the same meaning as in formula I at a final concentration of 10 moles to 10 1 moles of 1 liter in an aqueous buffer having a pH of 5.0 to 8.0, preferably ammonium acetate or TRIS hydrochloride, which comprises the 2'-deoxy-beta-D-ribonucleoside of 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.wherein J is hydrogen or methyl group, preferably a 2'-deoxyuridine, in a molar ratio of 1: 1 to 1:10 relative to the compound of formula II is mixed with the biocatalyst in a volume ratio of 100: 1 to 1: 1 on a biocatalyst or passed through column of the biocatalyst at 20 ° C to 45 ° C, and the compound of 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 the compounds of the 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.Wherein R to R have the same meaning as in formula I, labeled with hydrogen, carbon and heteroatoms nuclides, preferably hydrogen and carbon radionuclides, is that the compound of formula II or the compound of formula II containing nuclides of hydrogen, carbon or heteroatoms is reacted with a compound of formula III or a compound III containing hydrogen or carbon nuclides in the sugar moiety and a biocatalyst, and the resulting product of formula I is isolated from the reaction mixture by paper 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 a 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 in that 6-methylpurine of formula V is OH

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 compound of formula III in the presence of a biocatalyst, and the product of formula IV is isolated from the reaction mixture by chromatography on hydrofibed silica gel, preferably octadecyl-silica gel, in water.

Výhodné je i použití biokatalyzátoru pro přípravu 2'-deoxyadenosinu vzorce VIThe use of a biocatalyst for the preparation of 2'-deoxyadenosine VI is also preferred

NH,NH,

°A>° A>

(VI)(VI)

OH spočívající v tom, že se N^-dimetylaminometylenadenin vzorce VII n=ch-n(ch3)2 OH in that N-dimethylaminomethylenadenine 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 a compound of formula III in the presence of a biocatalyst, after filtration the reaction mixture is diluted with an equal volume of concentrated aqueous ammonia, left at 20 ° C to 50 ° C for 2 to 24 hours, evaporated under reduced pressure and 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 h2nO h 2 n

HOHIM

HNHN

Ja, dt;>Me, dt;>

(VIII)(VIII)

OH spočívající v tom, že se N -dimetylaminometylenguanin vzorce IXOH comprising N-dimethylaminomethyleneguanine of formula IX

HN |ch3)2n-ch=HN | CH 3 ) 2 n-ch =

O doO do

H (IX) uvede do reakce s látkou vzorce III a s biokatalyzátorem, chromatografii na oktadecyl-silikagelu se isoluje látka vzorce XH (IX) reacts with a compound of formula III and a biocatalyst, isolating the compound of formula X with octadecyl-silica gel chromatography

(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 reacted with an aqueous solution containing from 10 to 25% by weight of ammonia at temperatures between 20 ° C and 50 ° C and the compound 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 discovery that a high level of deoxyribsyltransferase is present in the auxotrophic mutant of a thymine-dependent strain of Escherichia coli (SPT). This bacterial strain has already been used for the enzymatic synthesis of radiolabeled 5'-deoxyribonucleotides of thymine (Cs. Aut. Os. 172 684): a cell-free extract from the cells of this mutant catalyses the transformation of thymine to 2'-deoxythymidine-5'-monophosphate. Using 2-deoxyribose-1-phosphate (or 2'-deoxyadenosine) as a source of deoxyribosyl function, first transdeoxyribosylation of thymine occurs to form 2'-deoxythymidine and its subsequent phosphorylation by other enzymes present in this extract. Although the present invention utilizes the same strain of SPT, it differs from this use in the following essential respects: (a) the biocatalyst of the invention utilizes whole bacterial cells which are immobilized in the gel material, (b) Under these conditions exclusively transdeoxyribosylation reactions (o) The donor of the deoxyribosyl moiety is the pyrimidine 2'-deoxyribonucleoside. The novelty of the present invention is that it utilizes other enzyme activities contained in these cells which, using pyrimidine deoxyribonucleosides as donors, make it possible to prepare 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 compounds is carried out specifically, so that the relevant enzyme is not isolated or purified and the isolation of the reaction products of the formula I is considerably 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: the cell suspension of Escherichia coli SPT is introduced into an alginate sol in water (resulting in a content of 10-25% by weight of biomass) and the resulting salt is gelled by dropwise addition to an aqueous solution of salts such as calcium chloride. The biocatalyst thus prepared is sufficiently stable and does not lose enzyme activity after several weeks at temperatures slightly above freezing. Its recovery after the reaction is not expedient, although it can be reused 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. A pH of 5.2 to 7.0 and a low ionic strength of the buffer have proven to be optimal. For preparative purposes, either a volatile buffer (e.g., triethylammonium hydrogen carbonate) or preferably 0.05 mol 1 ammonium acetate pH 5.8-5.9 can be used. Other buffer solutions may 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 pumping the solution through the biocatalyst column. The heterocyclic purine bases of formula II are in some cases poorly soluble in water, but the reaction can also be successfully carried out with the substance suspended in the buffer solution, since the resulting product of formula I is usually well soluble in water. As the deoxyribosyl residue donor, 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 2'-deoxyuridine (III, R = H) is most suitable for this purpose. This substance is readily soluble in water and is readily available from either uridine or total synthesis from D-arabinose (Cd.Ap. 166 523, 167 733) and is cheaper than the above 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 proceeds 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 to the reactans, the ratio of the reactants to each other, their concentrations and the reaction time. For optimum results and maximum efficiency, a molar ratio of II (acceptor) to 2'-deoxyuridine (donor) of 1: 2 to 1: 3 has proven to be successful. For purposes preparativnl can be preferably used solutions of the resulting concentration to 0.2 mol l -1 at donor and 0.01 mol of 1 - ^ to an acceptor, i.e. with just five times the salt concentration of the buffer solution. The amount of biocatalyst used depends on the grain size: in the standard design (5 to 6 mm diameter geospherical beads), preferably 10 to 100 biocatalyst beads per 10 ml reaction mixture are used. This amount depends on the quality of the cell material, the relative amount of immobilized cells (based on the biocatalyst volume / i on the acceptor chemical properties). The reaction rate can be increased by the addition of another biocatalyst.

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 interrupt the reaction, the incubation mixture is decanted from the bio-catalyst 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 (respectively thymine and 2'-deoxythymidine) in a ratio of about 1: 1, the starting heterocyclic base and the reaction product. The conversion to the compound of formula I is usually 70 to 100%. The chemical properties of these components allow in most cases easy isolation of the product and recovery of the other components of the mixture. For separation, for example, ion exchange chromatography on cation exchange resin, paper separation chromatography or chromatography on hydrophobised silica gel (e.g. octadecyl-silica gel) in an aqueous medium can be used. In this procedure, the reaction mixture can be directly applied to the sorbent column after ultrafiltration 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.The elution with water is eluted successively with salts, uracil and 2'-deoxyuridine, which can be well regenerated. Further washing with water or aqueous solutions with increasing concentrations of ethanol, methanol or dioxane elutes successively the starting heterocyclic base of formula II and finally the pure reaction product I. After evaporation in vacuo and eventual crystallization from a suitable solvent, this product is obtained in 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 proceeds with compounds substituted in both the 2,6 and 8 positions of the purine ring and is not accompanied by side reactions. For example, 6-methylpurin-2'-deoxyribonucleoside (IV) (see above) can be prepared in good preparative yield. In the case of adenine, a 2'-deoxyinosulfide may be formed as a product of deamination of the reaction product over an extended reaction time. Both substances are easy to separate; however, for the economical preparation of the important 2'-deoxyadenosine (VI), a variant in which adenine is replaced by N, N-dimethylaminomethylenadenine of formula VII, readily available from adenine (Okumura K. et al., J. Org. Chem. 36, 1573 (1971)). The resulting transdeoxyribosylation product is not deaminated by adenosine deaminase. Treatment with a weakly alkaline medium, such as aqueous ammonia solutions, yields pure 2'-deoxyadenosine. Since the starting base VII is well soluble in water, this variant can be used for large-scale preparation of 2'-deoxyadenosine.

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 to prepare 2'-deoxyguanosine of formula VIII. In this case, the limiting factor is the very low aqueous solubility of guanine. By reacting guanine with dimethylformamide dineopentylacetal at elevated temperature, N-dimethylaminomethyleneguanine (IX), substantially more water soluble, is readily prepared. After carrying out the synthesis under conventional conditions, the reaction product of formula X is first isolated by chromatography on octadecyl-silica gel and is easily converted to 2'-deoxyguanosine by treatment with 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 useful for the preparation of purine 2'-deoxyribonucleosides labeled with hydrogen, carbon and other atoms nuclides (radicuclides). Depending on the circumstances, either a labeled acceptor or donor or both labeled components (2'-deoxyuridine labeled in the sugar moiety) can be used to obtain labeled products on one or both moieties of the molecule. The procedure allows easy recovery of the 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.Thus, a process for the synthesis of purine 2'-deoxyribonucleosides, based on the use of a biocatalyst, enables efficient preparation of these important substances in high yields from available raw materials, with low equipment and energy demands, and with easy product isolation and recovery of feedstocks.

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, but not limited to, the preparation of the subject biocatalyst and its use for the preparation of purine 2'-deoxyrobonucleosides.

PřikladlHe did

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 Escherichia ooli SPT biocatalyst. A mixture of 0.75 g of alginate (e.g. Protanal LF, manufactured by Protan A / S.P.O., Drammen, Norway) and 15 ml of water is stirred until solo formation is obtained. 2.5 g wet weight of Escherichia coli SPT bacterial cell biomass (prepared according to Cs. Aut. Ref. 172 684) pre-suspended in 10 ml of 0.9% aqueous potassium chloride solution are gradually mixed into this sol. The resulting homogeneous mixture was dropped from a glass column having an internal diameter of 2.4 cm into a constantly stirred 2% calcium chloride solution in water (100 mL) at 20-25 ° C. Gel beads are formed in the calcium chloride solution which are sufficiently mechanically strong after 6 hours. The solution was decanted off and the gel beads were washed by decanting with 0.05 mol 1 ammonium acetate. This material was used as a biocatalyst in other 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 µmoles of the heterocyclic base of formula II and 11.4 mg (100 µmoles) of 2'-deoxyuridine in 5 ml of 0.05 mol / l ammonium acetate pH 5.8, Add 7 beads of the biocatalyst according to example 1 and stir the mixture by slowly rocking at 37 ° C in a bath. of a mixture of 0.05 mol 17 triethylammonium acetate and methanol according to the data in Table 2. Elution rate 0.6 ml / min, detection at 254 nm. The peak halves of I and II are integrated and the conversion to I is calculated. These data are shown 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 efficiency of 2'-deoxyuridine and 2'-deoxythymidine. The reaction was carried out according to Example 2 using 25 µmole of 6-methylpurine and 50 µmole of 2'-deoxyuridine in 5 ml of buffer or using 25 µmole of 6-methylpurine and 50 µmole of 2'-deoxythymidine in 5 ml of buffer. 7 beads of the biocatalyst according to Example 1 were added to each mixture and stirred by rocking at 37 ° C. After 4 hours, aliquots of 10 µl of the mixtures were analyzed according to Example 2. When reacting with 2'-deoxyuridine, the conversion of 6-methylpurine to 9- (2-deoxy-beta-ribofuranosyl) -6-methylpurine was 54.5% when reacted with 2'-deoxyuridine. 2'-deoxythymidine 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 of Sorensen pH 6.9 phosphate buffer was added 150 beads of the biocatalyst according to Example 1 and the mixture was rocked at 37 ° C. hours. Decant the solution and wash the beads with 10 ml of water. This solution was filtered through a membrane filter (Millipore 0.4 / u) and loaded onto a column of 190 ml octadecyl-silica gel (30 / u) equilibrated with water. The column is eluted with water at a flow rate of 2 ml / min and the elution progress is monitored on a Uvicord LKB (Uppsala, Sweden) at 254 nm. The uracil and 2'-deoxyuridine were eluted sequentially, the fraction quality (10 min-intervals) was checked by the analysis of Example 2 in 0.05 moles of 1-7 triethylammonium acetate. The 2'-deoxyuridine fractions were combined, evaporated at 40 ° C / 2 kPa and the residue crystallized from ethanol-ether. 128 mg of 2'-deoxyuridine are recovered.

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 gave 6-methylpurine (90 mg after crystallization from ethanol-petroleum ether). Then the column is washed under the same conditions with a 1: 9 mixture of methanol and water and the main fractions absorbing in ultraviolet light are 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 are obtained, m.p. 161 ° C. For (250.3) calculated: C 52.79, H 5.64, N 22.39;

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 12Found: 52.85% C, 5.56% H, 22.14% N. Mass Spectrum: M + 250. UV Spectrum: λmax 265 nm (£ max 7000) at pH 7 'Anax 263 nm ( max 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, 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 was added 100 beads. of the biocatalyst of Example 1 and the mixture was incubated at 37 ° C with slow rocking for 18 hours. The solution is decanted off, replaced with a fresh mixture (see above) and incubated for 3 hours under the same conditions. The same procedure is repeated once more. The combined decanted solutions (30 ml) were filtered according to Example 3 and the filtrate was mixed with an equal volume of conc. aqueous ammonia. The mixture was allowed 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 added to a column of 100 ml of Amberlite IRC 50 (H + form) and the column is washed with water until loss of UV-absorption. Thereafter, a dilute (1:10) aqueous ammonia elutes the UV-absorbing fraction of the adenine compounds, which is evaporated under the same conditions. This residue was applied to a 90 ml column of octadecyl-silica gel (30 µl) in 5 ml of water and the column was eluted with water (2 ml / min). After the elution of the adenine is complete, it is further eluted with a 1: 9 mixture of methanol and water. Ultraviolet absorption refers to the elution of the product. This was combined, evaporated under the above conditions and crystallized from ethanol-ether. 138 mg (62%) of 2'-deoxyadenosine, identical to authentic material (Calbiochem, USA) were obtained by 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 was added 15 ml of dineopentylacetate of dimethylformamide, and the mixture was stirred at 110 ° C under a chloro-calcium cap to form a clear solution. Evaporate at 60 ° C / 13 Pa, add 50 ml of ethanol and ca 2 g of solid carbon dioxide. After dissolution, the mixture was re-evaporated at 40 ° C / 2 kPa and the residue crystallized from water. 3.5 g (85%) of N 2 -dimethylaminomethyleneguanine are obtained, melting at 260 ° C. H, 4.89;% H, 4.89;% H, 4.89;

40,76 % N; nalezeno: 46,40 % C, 4,82 % H, 40,74 % N. Hmotové spektrum: M+ 206.40.76% N; Found: C, 46.40; H, 4.82; N, 40.74. 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 material and 456 mg of 2-deoxyuridine in 25 ml of 0.05 mol 1 ammonium acetate pH 5.8 was added 120 beads of the biocatalyst according to Example 1 and the mixture was stirred by rocking at 37 ° C for 30 hours. The solution was decanted off, filtered through a membrane filtrate and applied onto an octadecyl-silica gel column (see Example 3). The column was eluted first with water (2 ml / min) to remove uracil and 2-dexyuridine (see Example 3) and then with methanol-water 2, (5:95) to elute the N-dimethylaminomethyleneguanine fraction. Finally, elution of the methanol-water (9: 1) column gives the product which, after evaporation at 40 ° C / 2 kPa, precipitates from methanol with ether. 161 mg (50%) of N 2 -dimethylaminomethylene-2'-deoxyguanosine, mp 154 ° C, are 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 d] _8 6 N ° 4 (322' 3) calculated: 48.44% C, 5.63% H, 26.08% N; Found: C, 48.27;

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' M ' 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 '-dimetylaminometylen-2'-j nu deoxyguanos prepared according to Example 6 in a mixture of 5 ml of water and 2 ml conc. of aqueous ammonia was allowed to stand at 20 ° C for 18 h and the mixture was evaporated in vacuo. A quantitative yield is obtained by chromatography (paper and liquid chromatography) of pure 2'-deoxyguanosine identical to the authentic material (Calbiochem, USA).

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 ', 4'-C-guanine] -2'-deoxyguanosine. In a 10 ml vial, 1.85 MBq of [.alpha.] @ 1 H -guanine (specific activity 6.5 GBq / mmol) is evaporated under vacuum, 2 ml of 0.05 mol. 1 ammonium acetate pH 5.8, 3 balls of biocatalyst are added. according to Example 1 and 1 ml of a solution of 60 µg of 2-deoxyuridine in water. The mixture is incubated for 60 min at 37 ° C, transferred quantitatively to another 10 ml vial and concentrated in vacuo (2 kPa) over phosphorus pentoxide to a volume of ca 50 µl. This concentrate is applied in three portions to a Silasorb column (see Example 2) and chromatography is carried out in 0.05 mol 1 of triethylammonium acetate. The 2'-deoxyguanosine fractions obtained are evaporated at 40 ° C / 2 kPa and made up to 1 ml with water. The 2'-deoxyguanosine content, determined by measuring the redioactivity of the aliquot, is 0.74 MBq (40% yield).

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 donor: acceptor ratio. Weigh 5 mg of 6-methylpurine into four 25 ml flasks, followed by 8.75 mg, 17.5 mg, 26.25 mg and 35 mg of 2'-deoxyuridine respectively. To the flasks was added 5 mL of 0.05 L of 1 L ammonium acetate pH 5.8 and 5 balls of the biocatalyst each of Example 1.

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 a 90 minute incubation at 37 ° C, the conversion to 2'-deoxyriboside was determined as described in Example 2. The results obtained are summarized in Table 3. Increasing the donor: acceptor ratio above 2.0 did not affect conversion under synthesis conditions.

PřikladloHe did

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 influence of pH on the synthesis. Weigh 5 ml of 6-methylpurine and 17.5 mg of 2'-deoxyuridine into 25 ml flasks and add 5 ml of 0.05 mol 1 l of buffer (ammonium acetate pH 5.2 to 6.2 or Sorensen phosphate pH 6.9). The flasks were incubated for 90 min at 37 ° C after addition of 5 beads of the biocatalyst according to Example 1 and the conversion was determined by the method of Example 2. The values obtained are shown in Table 4. The optimum pH for this synthesis was 5.8.

Tabulka 1Table 1

Syntéza 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)purinůa Láká ISynthesis of 9- (2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl) purines and attracts I

Konverze iConversions i

RR

CH3 CH 3 H H H H 64,5 64.5 nh2 nh 2 H H H H 63,51 63,5 1 CH3NHCH 3 NH H H H H 64,5 64.5 (ch3)2h(ch 2 ) 2 h H H H H 70,0 70.0 (CH3)2N-CH=N(CH 3 ) 2 N-CH = N H H H H 75,0 75.0 NH2 NH 2 CH3 CH 3 H H 67,0 67.0 NH2 NH 2 nh2 nh 2 H H 46,0 46.0 ™2 ™ 2 H H NH2 NH 2 21,0 21.0 Cl Cl H H H H 63,5 63.5 Cl Cl Cl Cl H H 33,0 33.0 II II nh2 nh 2 H H 46,0 46.0 NH2 NH 2 SCK3 SCK 3 H H 72,0 72.0 OH OH H H H H 38,5 38.5 OH OH NH2 NH 2 H H 34,0 34.0 OH OH (CH3)2n-ch=n(CH 3 ) 2 n-ch = n H H 58,0 58.0 sch3 sch 3 H H H H 63,0 63.0 aViz příklad 2; and See Example 2; toho 11 % 2'-deoxyinosinu thereof 11% 2'-deoxyinosine vzniklého incurred deaminací deamination

·.·.

Tabulka 2Table 2

Kapalinová chromatografie látek vzorce I a II ka Liquid chromatography of compounds of formulas I and II to a

R R R‘ R ‘ RJ R J Sl Sl S2 S2 S3 S3 S4 S4 S5 S5 NH2 NH 2 H H Η I Η I 6,59 6.59 3,59 3.59 II II 3,10 3.10 2,46 2.46 ch3nhch 3 nh H H Η I Η I 6,36 6.36 II II 4,55 4.55 (ch3)2n(ch 3 ) 2 n H H Η I Η I 4,69 4.69 II II 4,03 4.03 (CH3)2N-CH=N(CH 3 ) 2 N-CH = N H H Η I Η I 2,05 2.05 II II 1,69 1.69 NH2 NH 2 CH3 CH 3 Η I Η I 4,61 4.61 II II 2,79 2.79 NH2 NH 2 NH2 NH 2 Η I Η I 1,84 1.84 II II 1,28 1,28 NH2 NH 2 SCÍ13 SCÍ1 3 Η I Η I 3,90 3.90 II II 3,45 3.45 NH2 NH 2 H H NHO INH O I 3,17 3.17 2 II 2 II 1,66 1.66 H H nh2 nh 2 Η I Η I 1,89 1.89 II II 1,08 1.08 CH3 CH 3 H H Η I Η I 2,90 2.90 II II 1,75 1.75 Cl Cl H H Η I Η I 3,55 3.55 II II 2,18 2.18 Cl Cl Cl Cl Η I Η I 2,79 2.79 II II 1,69 1.69 OH OH H H Η I Η I 1,88 1.88 1,09 1.09 II II 0,77 0.77 0,54 0.54 OH OH NH2 NH 2 Η I Η I 1,02 1,02 II II 0,17 0.17 OH OH (ch3)(ch 3 ) ON-CH=N Η I O N-CH = N Η I 3,93 3.93 2 II 2 II 2,26 2.26 SCH3 SCH 3 H H Η I Η I 2,31 2.31 II II 2,26 2.26 Uráčil Uráčil 0,35 0.35 0,23 0.23 2‘”-Deoxyuridin 2 ‘” - Deoxyuridine 0,98 0.98 0,53 0.53 0,41 0.41 0,12 0.12 0,08 0.08 2'-Deoxythymidin 2'-Deoxythymidine 0,85 0.85 Thymin Thymine 0,40 0.40

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 9.2'-Deoxyuridine: 6-methylpurine molar ratio Conversion of 6-methylpurine,% 1 See Example 9.

Tabulka 4Table 4

Vliv pH na enzymovou syntézu 9-(2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl)-6-metylpurinua pH KonverzeEffect of pH on 9- (2-deoxy-beta-D-ribofuranosyl) -6-methylpurine enzyme synthesis and pH conversion

5,2 5.2 29 29 5,5 5.5 31 31 5,8 5.8 33 33 6,2 6.2 28 28 6,9 6.9 23 23 7,9 7.9 18 18

aViz příklad 10. and See Example 10.

Claims (1)

1, Biokatalyzátor pro přípravu purinových 2'-deoxyribonukleosidů vyznačený tím, že sestává z alginátového gelu obsahujícího imobilizované buňky bakteriií Escherichia coli SPT“.Biocatalyst for the preparation of purine 2'-deoxyribonucleosides, characterized in that it consists of an alginate gel containing immobilized cells of Escherichia coli SPT '.
CS854885A 1985-07-01 1985-07-01 Biocatalyst for preparation of purine 2-deoxy-beta-d-ribonucleosides CS254375B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS854885A CS254375B1 (en) 1985-07-01 1985-07-01 Biocatalyst for preparation of purine 2-deoxy-beta-d-ribonucleosides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS854885A CS254375B1 (en) 1985-07-01 1985-07-01 Biocatalyst for preparation of purine 2-deoxy-beta-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 preparation of purine 2-deoxy-beta-d-ribonucleosides

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS254375B1 (en)

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
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)
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
BR112021000202B1 (en) METHODS FOR ENZYME SYNTHESIS OF 4'-ETHYNYL 2-DEOXY NUCLEOSIDE AND COMPOUNDS
Kalckar et al. Trans-N-glycosidase studied with radioactive adenine
Meyer et al. Synthesis and biological activity of several 6-substituted 9-β-D-ribofuranosylpurine 3', 5'-cyclic phosphates
EP0002192B1 (en) Enzymatic synthesis of purine arabinonucleosides
JP2795748B2 (en) Method for producing nucleoside
Mikhailopulo et al. Synthesis of 2-chloro-2′-deoxyadenosine by microbiological transglycosylation
JPS6360999B2 (en)
CS254375B1 (en) Biocatalyst for preparation of purine 2-deoxy-beta-d-ribonucleosides
Zinchenko et al. Enzymatic synthesis of nucleoside 5′-mono and-triphosphates
Stepchenko et al. Enzymatic synthesis and phosphorolysis of 4 (2)-thioxo-and 6 (5)-azapyrimidine nucleosides by E. coli nucleoside phosphorylases
PT1439220E (en) Immobilized biocatalysts usable for the manufacture of natural nucleosides and modified analogues through enzymatic transglycosylation reactions
Gupta et al. Adenosine deaminase in nucleoside synthesis. A review
JPH0422559B2 (en)
JP2572890B2 (en) Method for producing nucleoside compound
JP2001269192A (en) Method for producing guanosines and its intermediates
Ding Synthesis of nucleic acid derivatives by multi-enzymatic systems
Bzowska et al. 7-Deazapurine 2'-deoxyribofuranosides are noncleavable competitive inhibitors of Escherichia coli purine nucleoside phosphorylase (PNP)
EP4299736A2 (en) Hydrolases and uses thereof
Wei et al. Induction of nucleoside phosphorylase in Enterobacter aerogenes and enzymatic synthesis of adenine arabinoside
JPS6314956B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20000701