ES2298057A1 - Procedimiento quimo-enzimatico para la sistesis de iminociclitoles e iminociclitoles asi obtenidos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento quimo-enzimático para la síntesis de iminociclitoles e iminociclitoles así obtenidos. La presente invención describe un procedimiento quimo-enzimático útil para la síntesis de iminociclitoles basado en la utilización de la enzima D-fructosa-6-fosfato aldolasa (FSA), como por ejemplo: D-fagomina, 1-deoxinojirimicina y derivados N-sustituidos. Estos iminociclitoles, así obtenidos, pueden ser inhibidores de glicosiltransferasas y glicosidasas y pueden ser, por tanto, útiles para la elaboración de composiciones farmacéuticas para el tratamiento de enfermedades humanas.
Description
Procedimiento quimo-enzimático
para la síntesis de iminociclitoles e iminociclitoles así
obtenidos.
La presente invención se encuadra en un primer
sector químico y biotecnológico y en un segundo sector farmacéutico,
ya que los productos sintetizados pueden ser aplicados como agentes
terapéuticos.
Los compuestos polihidroxilados, tales como
oligosacáridos, carbohidratos complejos y sus conjugados con lípidos
y proteínas, son moléculas de gran importancia en procesos
bioquímicos de reconocimiento biológico tales como adhesión
celular, infecciones virales, diferenciación celular en el
desarrollo de órganos y metástasis (Koeller, K. M., Wong, C. H.,
Nat. Biotechnol. 18 (2000) 835). En consecuencia, las enzimas
implicadas en su síntesis o degradación, glicosiltransferasas y
glicosidasas, respectivamente, constituyen dianas de inhibición, o
de activación (según Kolter, T., Wendeler, M., Chembiochem 4
(2003) 260) dada su implicación en alteraciones metabólicas y en
enfermedades tales como diabetes tipo II, hepatitis B y C,
enfermedad de Gaucher, enfermedad de Fabry, fibrosis cística,
cáncer de colon o infecciones virales incluido el VIH (Asano, N.,
J. Enzyme Inhib. 15 (2000) 215; Asano, N.,
Glycobiology 13 (2003) 93R; Fiaux, H., Popowycz, F., Favre,
S., Schutz, C., Vogel, P., Gerber-Lemaire, S.,
Juillerat-Jeanneret, L., J. Med. Chem. 48
(2005) 4237).
De entre los compuestos polihidroxilados
inhibidores de glicosiltransferasas y glicosidasas destacan los
iminociclitoles tipo pirrolidinas (1), piperidinas (2),
indolizidinas (3), pirrolizidinas (4), nortropanos (5) e
iminociclitoles de siete miembros (6) polihidroxilados (Figura 6),
entre otros, algunos de los cuales son potentes inhibidores de
glicosidasas y glicosiltransferasas (Asano, N., J. Enzyme
Inhib. 15 (2000) 215; Asano, N., Glycobiology 13 (2003)
93R; Lillelund, V. H., Jensen, H. H., Liang, X., Bols, M., Chem.
Rev. 102 (2002) 515; Compain, P., Martin, O. R., Curr. Top.
Med. Chem. 3 (2003) 541; Mehta, G., Lakshminath, S.,
Tetrahedron Lett. 43 (2002) 331;
Moris-Varas, F., Qian, X.-H., Wong, C.-H., J. Am.
Chem. Soc. 118 (1996) 7647; Fuentes, J., Olano, D., Pradera, M.
A., Tetrahedron Lett. 40 (1999) 4063; Li, H. Q., Bleriot, Y.,
Chantereau, C., Mallet, J. M., Sollogoub, M., Zhang, Y. M.,
Rodriguez-García, E., Vogel, P.,
Jimenez-Barbero, J., Sinay, P., Org. Biomol.
Chem. 2 (2004) 1492; Lin, C. C., Pan, Y. S., Patkar, L. N.,
Lin, H. M., Tzou, D. L. M., Subramanian, T., Bioorg. Med.
Chem. 12 (2004) 3259; Godin, G., Garnier, E., Compain, P.,
Martin, O. R., Ikeda, K., Asano, N., Tetrahedron Lett. 45
(2004) 579).
Algunos derivados como el miglitol y el
miglustat son fármacos que se comercializan para el tratamiento de
la diabetes tipo II (Platt, F. M., Butters, T. D., Drugs 63
(2003) 2435).
Las estrategias
quimo-enzimáticas descritas hasta el momento para la
síntesis de iminociclitoles se basan en la utilización de
aldolasas, enzimas capaces de catalizar reacciones de condensación
aldólica estereoselectivas entre aldehídos y cetonas (Von der
Osten, C. H., Sinskey, A. J., Barbas, C. F., III, Pederson, R. L.,
Wang, Y. F., Wong, C. H., J. Am. Chem. Soc. 111 (1989)
3924,Romero, A., Wong, C. H., J. Org. Chem. 65 (2000)
8264,Look, G. C., Fotsch, C. H., Wong, C. H., Acc. Chem. Res.
26 (1993) 182,Machajewski, T. D., Wong, C. H., Angew. Chem.
Int. Ed. 39 (2000) 1353; Patente (US005329052A)). De entre las
aldolasas conocidas, las dependientes del fosfato de
dihidroxiacetona (DHAP) han centrado la atención por cuatro
razones:
1) su accesibilidad, algunas de ellas son
comerciales o de producción relativamente simple a partir de E.
coli modificado,
2) su elevada estereoselectividad,
3) su amplia tolerancia estructural por el
aldehído aceptor, y
4) su capacidad estereogénica.
Las aldolasas dependientes de DHAP (DHAP
aldolasas) catalizan la adición aldólica reversible de DHAP con un
aldehído aceptor, generándose
\alpha,\beta-dihidroxicetonas con dos nuevos
centros estereogénicos. Particularmente interesante es que se
conocen las cuatro DHAP aldolasas estereocomplementarias (Figura 1):
D-fructosa-1,6-difosfato
aldolasa (FruA),
L-rhamnulosa-1-fosfato
aldolasa (RhuA);
L-fuculosa-1-fosfato
aldolasa (FucA) y
\delta-tagatosa-1,6-difosfato
aldolasa (TagA). Una ventaja de estos biocatalizadores es que
tienen alguna capacidad de controlar la estereoquímica de la adición
aldólica y, por tanto, la configuración de los nuevos centros
estereogénicos creados depende del enzima y no de los reactivos de
la adición aldólica.
El esquema sintético
quimo-enzimático general para la síntesis de
iminociclitoles empleando DHAP-aldolasas se
muestra en la Figura 2. El paso crucial en este esquema es la
adición aldólica de la DHAP a amino aldehídos o sus equivalentes
sintéticos catalizada por DHAP aldolasas. En esta etapa se generan
dos centros esterogénicos cuya configuración depende del enzima,
aunque existen números ejemplos en los que, en función del sustrato,
el enzima pierde selectividad generándose productos
diasteroméricos. Sigue una etapa de desfosforilación del aducto de
condensación mediante una fosfatasa ácida y en último lugar la
transformación al iminociclitol que normalmente se realiza en una
etapa.
Una etapa crucial en esta síntesis es la
preparación de la dihidroxiacetona fosfato (DHAP). La síntesis
química de la dihidroxiacetona fosfato se realiza en cinco etapas
con rendimientos globales alrededor del 60% (Figura 3) según lo
descrito por Jung y col.(Jung, S.-H., Jeong, J.-H., Miller, P.,
Wong, C.-H., J. Org. Chem. 59 (1994) 7182).
Una aproximación alternativa son los sistemas
multienzimáticos para la generación "in situ" de DHAP.
Se trata de procedimientos sofisticados que exigen un control muy
estricto de las condiciones de reacción y la presencia en la mezcla
reaccionante de componentes que pueden dificultar el aislamiento y
purificación del producto final (Fessner, W. D., Sinerius, G.,
Angew. Chem. Int. Ed. 33 (1994) 209; Charmantray, F., El
Blidi, L., Gefflaut, T., Hecquet, L., Bolte, J., Lemaire, M., J.
Org. Chem. 69 (2004) 9310,Sanchez-Moreno, I.,
Francisco García-García, J., Bastida, A.,
García-Junceda, E., Chem. Commun. (2004)
1634).
En la patente (US005329052A) y como esta
descrito por Von der Osten y cols. (Von der Osten, C. H., Sinskey,
A. J., Barbas, C. F., III, Pederson, R. L., Wang, Y. F., Wong, C.
H., J. Am. Chem. Soc. 111 (1989) 3924), se utiliza
dihidroxiacetona en presencia de sales de arsénico como sustituto de
la DHAP para la adición aldólica enzimática. Si bien el
procedimiento se simplifica, la utilización de sales de arsénico no
es aplicable debido a su toxicidad y, por tanto, su peligrosidad
para la salud y el medio ambiente.
Las síntesis quimo-enzimáticas
de iminociclitoles descritas hasta el momento emplean alrededor de 8
etapas a partir del aldehído aceptor: dos de ellas enzimáticas,
adición aldólica de DHAP a aldehído e hidrólisis del ester fosfato
y 6 etapas químicas para la síntesis de DHAP y formación de los
correspondientes iminociclitoles. Si la reacción se realiza con
sistemas multienzimáticos esta requiere de dos enzimas más: una para
la formación del intermedio clave, DHAP, y otra para regenerar el
reactivo de fosforilacióan enzimática. Por tanto son estrategias de
muchos pasos o muy sofisticadas y por tanto de limitada aplicación
industrial.
Un objeto de la invención lo constituye un
procedimiento quimo-enzimático útil para la síntesis
de iminociclitoles, en adelante procedimiento de la invención,
basado en la utilización de la enzima
D-fructosa-6-fosfato aldolasa
(FSA) y que comprende las siguientes etapas:
i) adición aldólica, catalizada por la enzima
FSA, entre la dihidroxiacetona (DHA) y un aldehído aceptor - con la
amina convenientemente protegida con un grupo protector de aminas -
de fórmula V, VI ó VII (Figura 4), donde:
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
ii) aminación reductora, simple o doble, del
aducto de adición obtenido en i) con H_{2} y en presencia de un
catalizador metálico.
Una realización particular de la invención lo
constituye el procedimiento de la invención donde el iminociclitol
es un iminociclitol de fórmula I perteneciente, a título ilustrativo
y sin que limite el alcance de la invención, al siguiente grupo:
D-fagomina, 1-deoxinojirimicina y derivados
N-sustituidos de los mismos, como por ejemplo el
N-Butil-D-fagomina (Ejemplos 1, 2 y 3)).
Un objeto particular de la invención lo
constituye el procedimiento de la invención donde la enzima FSA
utilizada en la etapa i) se corresponde con la FSA de E.
coli de SEQ ID NO2.
Otro objeto de la presente invención lo
constituye el iminociclitol obtenido por el procedimiento de la
invención, a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la
invención, perteneciente al siguiente grupo: D-fagomina,
1-deoxinojirimicina y derivados N-sustituidos
de los mismos, como por ejemplo el
N-Butil-D-fagomina (Ejemplos 1, 2 y 3)).
La presente invención se basa en que los
inventores han observado que es posible la síntesis de
iminociclitoles mediante un procedimiento basado en la utilización
de la enzima
D-fructosa-6-fosfato aldolasa
de E. coli (SEQ ID NO2), en adelante FSA, como catalizador
biológico para la reacción de adición aldólica entre la
dihidroxiacetona y un aldehído. La capacidad sintética de la FSA es
conocida por catalizar la adición aldólica entre la DHA y el
gliceraldehído-3-fosfato para formar
fructosa-6-fosfato (Schürmann, M.;
Sprenger, G. A. J. Biol. Chem. (2001) 276 11055.
También es conocida su capacidad sintética en adiciones aldólicas de
DHA con otros aldehídos tipo glicoaldehído, D-gliceraldehído
y D-eritrosa. Sin embargo, en ningún caso, los aductos de
adición aldólica catalizados por FSA fueron caracterizados
inequívocamente por técnicas espectroscópicas ni la estereoquímica
de estos aductos resuelta. Por tanto no podía deducirse a priori que
los aldehídos de formula V, VI y VII fueran sustratos o reactivos
de la FSA ni que la estereoquímica final de la reacción fuera la
adecuada para los productos de esta patente.
Las ventajas derivadas de la utilización de FSA
son fundamentalmente cinco:
- la FSA utiliza dihidroxiacetona (DHA) en la
reacción de adición aldólica en lugar del fosfato de la
dihidroxiacetona (DHAP), eliminándose 5 etapas sintéticas en
comparación con la metodología con aldolasas
DHAP-dependientes, mencionadas en los
antecedentes,
- se elimina el paso de hidrólisis enzimática
del grupo fosfato mediante fosfatasa ácida y, por tanto, disminuyen
los costos de producción y etapas sintéticas,
- la obtención y purificación de la FSA es
simple y de bajo coste,
- como biocatalizador la FSA es estable a 4ºC
como mínimo durante siete meses sin perdida de actividad, y
- no utiliza ni genera residuos tóxicos. Como se
ha mencionado en los antecedentes, las
DHAP-aldolases pueden emplear DHA en presencia de
sales de arsénico, producto altamente tóxico y, por tanto, peligroso
para la salud y el medio ambiente.
Finalmente, otra ventaja de estos
biocatalizadores es que tienen alguna capacidad de controlar la
estereoquímica de la adición aldólica y, por tanto, la
configuración de los nuevos centros estereogénicos creados depende
del enzima y no de los reactivos de la adición aldólica. En resumen,
se trata de un procedimiento que ahorra 6 pasos de síntesis, evita
la utilización de arsénico y la utilización de enzimas
complementarios para la generación de DHAP o para la hidrólisis del
ester fosfato del aducto de adición aldólica.
Por lo tanto, un objeto de la invención lo
constituye un procedimiento quimo-enzimático útil
para la síntesis de iminociclitoles, en adelante procedimiento de
la invención, basado en la utilización de la enzima
D-fructosa-6-fosfato
aldolasa (FSA) y que comprende las siguientes etapas:
i) adición aldólica, catalizada por la enzima
FSA, entre la dihidroxiacetona (DHA) y un aldehído aceptor - con la
amina convenientemente protegida con un grupo protector de aminas -
de fórmula V, VI ó VII (Figura 4), donde:
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
ii) aminación reductora, simple o doble, del
aducto de adición obtenido en i) con H_{2} y en presencia de un
catalizador metálico.
En esta etapa ii) y, en un solo paso, se elimina
el grupo que protege la amina (Cbz en los ejemplos realizados) y
tiene lugar la aminación reductora intramolecular.
Tal como se utiliza en la presente invención el
término iminociclitol se refiere a cualquiera compuesto
perteneciente a las fórmulas I, II, III y IV:
donde:
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
En la fórmula I, las configuraciones de los
carbonos que soportan los restos R^{1} y R^{2} pueden ser,
independientemente unos de otros, iguales o diferentes, R o
S.
En las fórmulas II, III y IV, los centros
estereogénicos (*) pueden ser, independientemente unos de otros,
iguales o diferentes R o S.
Una realización particular de la invención lo
constituye el procedimiento de la invención donde el iminociclitol
es un iminociclitol de fórmula I perteneciente, a título ilustrativo
y sin que limite el alcance de la invención, al siguiente grupo:
D-fagomina, 1-deoxinojirimicina y derivados
N-sustituidos de los mismos, como por ejemplo el
N-Butil-D-fagomina (Ejemplos 1, 2 y 3)).
Un objeto particular de la invención lo
constituye el procedimiento de la invención donde la enzima FSA
utilizada en la etapa i) se corresponde con la FSA de E.
coli de SEQ ID NO2. La enzima
D-fructosa-6-fosfato aldolasa
(FSA) utilizada en la presente invención ha sido clonada en la cepa
E. coli MC4100, derivada de la cepa de E. coli
K-12 (Schürmann, M.; Sprenger, G. A. J. Biol.
Chem. (2001) 276 11055; Casadaban, M. J. (1976) J. Mol.
Biol. 104, 541-555) y purificada posteriormente. La
enzima FSA así utilizada consiste en la forma salvaje existente de
forma natural en dicho microorganismo y cuya secuencia de
aminoácidos se corresponde con la SEQ ID NO2. Cualquier otra enzima
D-fructosa-6-fosfato aldolasa
(FSA) salvaje puede ser aislada e identificada en otros
microorganismos gracias a la información y procedimientos existentes
en el estado de la técnica y a la descripción de la presente
invención. Por lo tanto, otro objeto particular de la presente
invención lo constituye el procedimiento de invención donde la
enzima FSA es una enzima de secuencia análoga a la SEQ ID NO2,
aislada de un microorganismo distinto de E. coli.
En el sentido utilizado en esta descripción, el
término "análoga" pretende incluir cualquier secuencia de
aminoácidos que pueda ser aislada de un microorganismo y que posea
la capacidad de adición aldólica entre la dihidroxiacetona (DHA) y
un aldehído aceptor de fórmula V, VI ó VII (Figura 4). En general,
una secuencia de aminoácidos análoga es sustancialmente homóloga a
la secuencia de aminoácidos comentada anteriormente. En el sentido
utilizado en esta descripción, la expresión "sustancialmente
homóloga" significa que las secuencias de aminoácidos en
cuestión tienen un grado de identidad de, al menos, un 30%,
preferentemente de, al menos, un 85%, o más preferentemente de, al
menos, un 95%.
Otro objeto particular de la invención lo
constituye el procedimiento de la invención donde el aldehído es un
aldehído de estructura R^{3}COH, donde R^{3} puede ser un grupo
hidroximetil, hidroxietil, etil, butil, pentil, hexil, octil,
dodecil isopropil, isopentil, 2-metilbutil, bencil o
feniletil, y donde se obtienen los correspondientes iminociclitoles
de formula I con R^{3} distinto de H.
Otro objeto particular de la invención lo
constituye el procedimiento de la invención donde la amina del
aminoaldehído de i) está protegida o enmascarada con
benciloxicarbonilo (Cbz) (Figura 4).
Otro objeto particular de la invención lo
constituye el procedimiento de la invención donde el catalizador
metálico utilizado en la etapa ii) pertenece, a título ilustrativo y
sin que limite el alcance de la invención, al siguiente grupo: Pd,
Pt, Rh y combinaciones de Pd y cianoborohidruro sódico
(NaCNBH_{3}).
Otra realización particular de la invención lo
constituye el procedimiento de la invención donde el aminoaldehído
de i) es un aminoaldehído protegido tipo V perteneciente, a título
ilustrativo y sin que limite el alcance de la invención, al
siguiente grupo:
N-Cbz-3-aminopropanal, y
(S)-N-Cbz-3-amino-2-hidroxi-propanal.
La FSA acepta como sustratos tipo V para la
adición aldólica a DHA. Con la experiencia desarrollada con
aldolasas dependientes de DHAP, (Espelt, L.; Parella, T.; Bujons,
J.; Solans, C.; Joglar, J.; Delgado, A.; Clapés, P. Chem.-Eur.
J. (2003) 9 4887; Espelt, L.; Bujons, J.; Parella, T.;
Calveras, J.; Joglar, J.; Delgado, A.; Clapés, P. Chem.-Eur.
J. (2005) 11 1392) es obvio que los aldehídos tipo VI y
VII serian también sustratos de la FSA y que directamente podrían
ser objeto de adaptación por un experto en la materia.
Otro objeto de la presente invención lo
constituye el iminociclitol obtenido por el procedimiento de la
invención, a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la
invención, perteneciente al siguiente grupo: D-fagomina,
1-deoxinojirimicina y derivados N-sustituidos
de los mismos, como por ejemplo el
N-Butil-D-fagomina (Ejemplos 1, 2 y 3)).
Como se ha comentado anteriormente estos
iminociclitoles así obtenidos pueden ser inhibidores de
glicosiltransferasas y glicosidasas y pueden ser, por tanto, útiles
para la elaboración de composiciones farmcéuticas para el
tratamiento de enfermedades humanas.
Figura 1. - Estereoquímica de las DHAP
aldolasas.
Figura 2.- Esquema general de la síntesis
quimo-enzimática de iminociclitoles. Nequiv:
equivalente sintético de amina. a) DHAP-aldolasa,
b) fosfatasa ácida; c) aminación reductora intramolecular con
H_{2} en presencia de un catalizador metálico o con un agente
reductor.
Figura 3.- Esquema de síntesis del fosfato de la
dihidroxiacetona (DHAP). a) HC(OEt)_{3},
H_{2}SO_{4} cat., EtOH, b)
Cl(O)P(OPh)_{2}, piridina anhidra,
DMAP cat., c) H_{2} 50 psi, PtO_{2} cristalino, EtOH, d)
H_{2}O, 65ºC, e) NaOH acuoso hasta pH 7, f) Dowex H^{+},
65ºC.
Figura 4.- Estructura de los aldehídos que
pueden utilizarse en la reacción de adición aldólica catalizada por
la FSA (fórmula V, VI y VII) y estructura del benciloxicarbonilo
(Cbz).
Figura 5.- Esquema de las reacciones ejemplo de
utilización del procedimiento de la invención para la síntesis de
D-fagomina, N-butil-D-fagomina y
1-deoxinojirimicina: a) FSA, b) Pd/C H_{2} 50 psi
de presión, y c) CH_{3}CH_{2}CH_{2}COH, Pd/C H_{2} 50 psi
de presión.
Figura 6.- Estructura de los iminociclitoles,
tipo pirrolidinas (1), piperidinas (2), indolizidinas (3),
pirrolizidinas (4), nortropanos (5) e iminociclitoles de siete
miembros (6) polihidroxilados.
A continuación se detallan tres ejemplos de
utilización de esta metodología en la preparación de
D-fagomina, N-butil-D-fagomina y
1-deoxinojirimicina. El esquema general de las
reacciones que se detallan a continuación se muestra en la Figura
5.
Ejemplo
1
Etapa
1ª
El aldehído,
N-Cbz-3-aminopropanal de
partida se obtuvo a partir 3-aminopropanol por
procedimientos convencionales descritos por Espelt y cols. (Espelt,
L., Parella, T., Bujons, J., Solans, C., Joglar, J., Delgado, A.,
Clapés, P., Chem.-Eur. J. 9 (2003) 4887; Ocejo, M., Vicario,
J. L., Badía, D., Carrillo, L., Reyes, E., Synlett (2005)
2110).
En un reactor de 250 mL de capacidad y provisto
de agitación orbital se disuelve
N-Cbz-3-aminopropanal (2,1
g, 22,9 mmol) en dimetilformamida (40 mL). A esta solución se añadió
dihidroxiacetona (2,1 g, 22.9 mmol) y la enzima FSA en polvo crudo
(2.09 g, 3445 U) disueltos en tampón bórico-borato
50 mM pH 7 (155 mL). La mezcla se dejó reaccionar bajo agitación
orbital (120 rpm) a 4ºC durante 24 horas. En este punto la
conversión de la reacción fue mayor del 98%. A continuación, se
añadió MeOH (200 mL) al crudo de reacción, apareciendo un
precipitado que fue separado por centrifugación. El sobrenadante se
purificó por cromatografía líquida en fase reversa. Las fracciones
puras se juntaron, se evaporó el disolvente obteniendo un sólido
blanco 4.7 g (69% rendimiento, exceso diastereomérico 99%).
La obtención y purificación de la FSA se llevó a
cabo a partir del extracto crudo de proteína de la fermentación y
disrupción celular mediante un tratamiento térmico a 75ºC durante 40
minutos (Schurmann, M., Sprenger, G. A., J. Biol. Chem. 276
(2001) 11055; Thorell, S., Schurmann, M., Sprenger, G. A.,
Schneider, G., J. Mol. Biol. 319 (2002) 161; Schurmann, M.,
Sprenger, G. A., J. Mol. Catal. B-Enzym. 19
(2002) 247). El extracto de proteínas se obtuvo a partir de la cepa
E. coli MC4100, derivada de la cepa de E. coli
K-12 (Casadaban, M. J. J. Mol. Biol. (1976)
104, 541), que comprende la secuencia codificante de la proteína
FSA de E. coli (SEQ ID NO1). La clonación, ligación en el
plásmido y transformación en una cepa de E. Coli se describe
detalladamente en Schurmann, M., Sprenger, G. A., J. Biol.
Chem. 276 (2001) 11055; La proteína FSA así obtenida (SEQ ID
NO2) conserva la actividad mientras que las impurezas proteicas
precipitan separándose por simple filtración o centrifugación.
Etapa
2ª
Desprotección y aminación reductora
intramolecular. El aducto obtenido en la etapa anterior (373
mg, 1.26 mmol) se disolvió en etanol/agua 1:9 (50 mL). La disolución
se mantuvo en atmósfera de H_{2} a 50 psi de presión en presencia
de paladio sobre carbón (100 mg). En estas condiciones, la
eliminación del grupo Cbz y la aminación reductora intramolecular
procedieron simultáneamente durante 12 horas. Alternativamente el
aducto obtenido en la etapa anterior (373 mg, 1.26 mmol) se disolvió
en etanol/agua 1:9 (50 mL) en presencia de cianoborohidruro sódico
(NaCNBH_{3}) (50 mg). La disolución se mantuvo en atmósfera de
H_{2} a presión atmosférica en presencia de paladio sobre carbón
(100 mg). En estas condiciones, la eliminación del grupo Cbz, tuvo
lugar por acción del paladio y la aminación reductora intramolecular
por la presencia de NaCNBH_{3}. Ambas reacciones procedieron
simultáneamente durante 6 horas. A continuación, el crudo de
reacción se filtró sobre alúmina desactivada y el filtrado se
evaporó obteniéndose un sólido de D-fagomina de 164 mg (89%
rendimiento) [\alpha]_{D}^{22} + 20.4 (c 1.0 en
H_{2}O); \delta_{H} (500 MHz; D_{2}O; 22ºC) 3.86
(1H, dd, J 11.8 y 3.0, 7-H), 3.66 (1H, dd,
J 11.8 y 6.5, 7-H), 3.56 (1H, ddd, J
11.5, 9.0 y 5.0, 4-H), 3.21 (1H t, J 9.5 y
9.5, 3-H), 3.06 (1H, ddd, J 12.9, 4.4 y 2.3,
6-H), 2.68 (1H, dt, J 12.94, 12.92 y 2.70,
6-H), 2.61 (1H, ddd, J 9.68, 6.44 y 2.97,
2-H), 2.01 (1H, tdd, J 13.0, 4.9, 2.5 y 2.5,
5-H) y 1.48 ppm (1H, dq, J 13.0, 12,9, 11,5 y
4.5, 5-H); \delta_{C} (101 MHz;
D_{2}O; 22ºC) 72.9, 72.7, 61.1, 60.9, 42.6 y 32.1.
Ejemplo
2
Etapa
1ª
Obtención del aducto de adición aldólica
como en el apartado anterior
Etapa
2ª
Desprotección y doble aminación
reductora. Butanal (54 mg, 0,74 mmol) y el aducto de la etapa
anterior (150 mg, 0.51 mmol) se disolvieron en etanol/agua 7:3 (10
mL). A esta disolución se añadieron 50 mg de paladio sobre carbón y
la mezcla se dejó reaccionar bajo H_{2} a 50 psi durante 12 horas.
A continuación se procedió de manera similar al ejemplo anterior, y
después de purificar el crudo por columna de sílica empleando
mezclas de MeOH/CHCl_{3} como eluyentes, se obtuvo un sólido de
N-butil-D-fagomina de 52 mg (52% de rendimiento).
[\alpha]_{D}^{22} = -24.5 (c 1.2 en MeOH);
\delta_{H} (500 MHz, D_{2}O, 22ºC) 3.90 (1H, dd,
J 12.7, y 2.4, 7-H), 3.82 (1H, dd, J
12.7 y 2.9, 7-H), 3.45 (1H, ddd, J 11.5, 9.1
y 5.1, 4-H,), 3.30 (1H, t, J 9.4,
3-H), 2.90 (1H, td, J 12.2, 3.5 y 3.5,
6-H), 2.73 (1H, ddd, J 13.3, 11.2 y 5.4,
8-H), 2.50 (1H, ddd, J 13.3, 11.1 y 5.2,
8-H), 2.36 (1H, dt, J 12.6, 12.6 y 2.4,
6-H), 2.16 (1H, td, J 9.8, 2.6 y 2.6 Hz,
2-H), 1.92 (1H tdd, J 12.7, 5.0, 2.5 y 2.5,
5-H), 1.55-1.35 (3H, m,
5-H y 2 x 9-H),
1.30-1.21 (2H, m, 2 x 10-H) y 0.88
(3H, t, J 7.4 y 7.4, 11-Me);
\delta_{C} (101 MHz, D_{2}O, 22ºC) 73.2, 72.0, 65.8,
58.1, 52.2, 49.1, 30.5, 25.6, 20.4 y 13.3.
Ejemplo
3
Etapa
1ª
El aldehído,
(S)-N-Cbz-3-amino-2-hidroxi-propanal
de partida se obtuvo a partir
(S)-3-amino-2-hidroxi-propanol
por un procedimiento descrito por De Luca y cols. (De Luca, L.,
Giacomelli, G., Porcheddu, A., Org. Lett. 3 (2001)
3041).
El procedimiento fue equivalente al descrito en
el Ejemplo 1 con la diferencia de que en este caso la reacción se
llevó a cabo a 25ºC.
Etapa
2ª
Desprotección y aminación reductora
intramolecular. Se procedió de manera similar al Ejemplo 1
obteniéndose un sólido blanco de
1-deoxinojirimicina de 164 mg (89% rendimiento)
[\alpha]_{D}^{22} + 48.0 (c 1.0 en
H_{2}O).
1H NMR (500 MHz, D_{2}O \delta ppm
3.74 (dd, J = 11.8, 3.00 Hz, 1H), 3.56 (dd, J = 11.9,
6.2 Hz, 1H), 3.4 (ddd, J = 10.96, 9.06, 5.25 Hz, 1H), 3.24
(t, J = 9.1, 9.1 Hz, 1H), 3.18 (t, J = 9.4, 9.4 Hz,
1H), 3.1 (dd, J = 12.3, 5.2 Hz, 1H), 2.54 (hept, J
=9.4, 6.0, 3.0,1 H), 2.43 (dd, J = 12.3, 11.0 Hz,
1H).
<110> CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES
CIENTÍFICAS
\hskip1cmGreenLaneBD
\vskip0.400000\baselineskip
<120> PROCEDIMIENTO
QUIMO-ENZIMÁTICO PARA LA SÍNTESIS DE IMINOCICLITOLES
E IMINOCICLITOLES ASÍ OBTENIDOS
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<130> Iminociclitol
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<160> 2
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<170> PatentIn version 3.3
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 1
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 663
\vskip0.400000\baselineskip
<212> DNA
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Escherichia coli
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> CDS
\vskip0.400000\baselineskip
<222> (1)..(663)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 1
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 2
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 220
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Escherichia coli
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 2
Claims (13)
1. Procedimiento
quimo-enzimático útil para la síntesis de
iminociclitoles caracterizado porque se basa en la
utilización de la enzima
D-fructosa-6-fosfato aldolasa
(FSA) y porque comprende las siguientes etapas:
i) adición aldólica, catalizada por la enzima
FSA, entre la dihidroxiacetona (DHA) y un aldehído aceptor - con la
amina convenientemente protegida con un grupo protector de aminas -
de fórmula V, VI ó VII, donde:
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
ii) aminación reductora, simple o doble, del
aducto de adición obtenido en i) con H_{2} y en presencia de un
catalizador metálico.
2. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque el iminociclitol pertenece a las
fórmulas I, II, III y IV:
\vskip1.000000\baselineskip
donde:
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
3. Procedimiento según la reivindicación 2
caracterizado porque en el iminociclitol de fórmula I, las
configuraciones de los carbonos que soportan los restos R^{1} y
R^{2} pueden ser, independientemente unos de otros, iguales o
diferentes, R o S.
4. Procedimiento según la reivindicación 2
caracterizado porque en el iminociclitol fórmula II, III o
IV, los centros estereogénicos (*) pueden ser, independientemente
unos de otros, iguales o diferentes R o S.
5. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque el iminociclitol es un iminociclitol de
fórmula I perteneciente al siguiente grupo: D-fagomina,
1-deoxinojirimicina y derivados N-sustituidos
de los mismos, como por ejemplo el
N-Butil-D-fagomina.
6. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque la enzima FSA utilizada en la etapa i)
se corresponde con la FSA de E. coli de SEQ ID NO2.
7. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque la enzima FSA es una enzima de secuencia
análoga a la SEQ ID NO2 y aislada de un microorganismo distinto de
E. coli.
8. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque la amina del aminoaldehído de i) está
protegida o enmascarada con benciloxicarbonilo (Cbz).
9. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque el aldehído es un aldehído de estructura
R^{3}COH, donde R^{3} puede ser un grupo hidroximetil,
hidroxietil, etil, butil, pentil, hexil, octil, dodecil isopropil,
isopentil, 2-metilbutil, bencil o feniletil, y donde
se obtienen los correspondientes iminociclitoles de formula I con
R^{3} distinto de H.
10. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque el aminoaldehído de i) es un
aminoaldehído protegido tipo V perteneciente al siguiente grupo:
N-Cbz-3-aminopropanal, y
(S)-N-Cbz-3-amino-2-hidroxi-propanal.
11. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque el catalizador metálico utilizado en la
etapa ii) pertenece al siguiente grupo: Pd, Pt, Rh y combinaciones
de Pd y cianoborohidruro sódico (NaCNBH_{3}).
12. Iminociclitol caracterizado porque se
obtiene por el procedimiento según las reivindicaciones 1 a la
11.
13. Iminociclitol según la reivindicación 12
caracterizado porque pertenece al siguiente grupo:
D-fagomina, 1-deoxinojirimicina y derivados
N-sustituidos de los mismos, como por ejemplo el
N-Butil-D-fagomina.
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