Fuculosa 1-fosfat aldolasa com a biocatalitzador en síntesi: model cinètic i immobilització

Abstract

Les aldolases són biocatalitzadors de gran interès en processos de síntesi quiral perquè catalitzen la formació d'enllaços C-C controlant l'estereoselectivitat de l'addició aldòlica. Les aldolases depenents de dihidroxiacetona fosfat (DHAP) catalitzen la reacció de síntesi d'aminopoliols precursors d'iminociclitols, productes d'interès terapèutic.<br/>El present treball de tesi doctoral és una aportació a aquest camp, concretament a l'addició aldòlica catalitzada per fuculosa 1-fosfat aldolasa (FucA) a partir de la reacció model d'addició aldòlica entre DHAP i (S)-Cbz-alaninal. <br/>S'ha estudiat la influència de les reaccions secundàries en la síntesi amb aldolases depenents de DHAP i s'han determinat les condicions de reacció òptimes per tal de minimitzar l'efecte d'aquestes reaccions secundàries. <br/>S'ha proposat un model cinètic incloent els efectes d'inhibició determinats i s'ha validat amb èxit amb reaccions de síntesis realitzades a diferents condicions de reacció. <br/>S'ha immobilitzat la FucA amb diferents mètodes: adsorció per afinitat, enllaç covalent (entrecreuament o CLEA, en suport Eupergit C i en agarosa) obtenint elevats rendiments d'immobilització encara que discrets percentatges de retenció de FucA en forma activa. <br/>Finalment, s'ha pogut demostrar l'aplicació del derivat FucA-agarosa en síntesi i els avantatges que comporta en quan a productivitat i rendibilitat en un procés de síntesi.

Aldolases are biocatalysts of great interest in synthetic processes because they catalyze the chiral synthesis of formation of a new bond C-C controlling the stereoselectivity of the aldol addition. The dependent dihydroxiacetone phosphate (DHAP) aldolases catalyze the synthetic reaction of aminopolyols which are precursors of iminocyclitols, products of therapeutic interest. <br/>The present thesis is a contribution in this field, concretely in the aldol addition catalyzed by fuculose 1-phosphate aldolase (FucA) using a model reaction of aldol addition between DHAP and (S)-Cbz-alaninal. <br/>It has been studied the influence of secondary reactions in the synthesis catalyzed by DHAP dependent aldolases. The optimal reaction conditions have been determined in order to minimize these secondary reactions. <br/>It has been proposed a kinetic model including the determined inhibitory effects. The kinetic model has been validated with success using several synthetic reactions at different reaction conditions. <br/>FucA has been immobilized using several methods: adsorption to affinity supports, covalent bond formation (crosslinking (CLEA), using Eupergit C support and agarose support). High yields have been obtained but low activity retention of FucA in active form. <br/>Finally, it has been demonstrated the application of FucA-agarose derivative in synthesis and the advantages in terms of productivity and yield rate in a synthetic process.