Co-inmovilización de la cloroperoxidasa y la fructosa-6-fosfato aldolasa para su utilización en la síntesis de pre-D-fagomina

Abstract

Els processos biocatalítics són una potent eina que s’ha desenvolupat com una alternativa a la química tradicional en el camp de la síntesi orgànica. Els enzims són catalitzadors naturals i molt menys estables que els catalitzadors metàl·lics emprats en la química més tradicional. A causa d’això i per a intensificar aquests processos biocatalítics cal abordar l’estudi de la immobilització dels enzims amb la finalitat d’augmentar la seva estabilitat i possibilitar la seva reutilització. En aquesta tesi es va abordar l’estudi d’un sistema multienzimàtic proposat per a la síntesi de la D-fagomina. Aquest sistema consistia en l’oxidació del 3 - [(benciloxicarbonil) amino] -3-aminopropanol catalitzada per la cloroperoxidasa de Caldariomyces fumago per obtenir 3 - [(benciloxicarbonil) amino] -3-amino- propionaldehído i la posterior addició de la dihidroxiacetona a aquest aldehid catalitzada per la fructosa-6-fosfat aldolasa per obtenir (3S, 4R) -6 - [(benciloxicarbonil) amino] -5,6-dideoxihex-2-ulosa, la qual es cicla mitjançant una reducció amb el catalitzat H2 \/ pd per obtenir la D-fagomina. La fructosa-6-fosfat aldolasa es va produir al laboratori fusionada a una cua d’histidines, la qual es va utilitzar per purificar i immobilitzar l’enzim i la cloroperoxidasa es va comprar directament a un laboratori. Es va realitzar l’estudi de la immobilització de les dues enzims i es van establir unes condicions de compromís per realitzar la co-immobilització de les dues en un mateix suport. Aquest derivat co-immobilitzat va ser aplicat en la síntesi de pre-D-fagomina i es van estudiar les condicions de reacció fins a aconseguir un rendiment de producte dues vegades més gran que utilitzant els enzims solubles.

Los procesos biocatalíticos son una potente herramienta que se ha desarrollado como una alternativa a la química tradicional en el campo de la síntesis orgánica. Las enzimas son catalizadores naturales y mucho menos estables que los catalizadores metálicos empleados en la química más tradicional. Debido a ello al intensificar estos procesos biocatalíticos es necesario abordar el estudio de la inmovilización de las enzimas con la finalidad de aumentar su estabilidad y posibilitar su reutilización. En esta tesis se abordó el estudio de un sistema multienzimático propuesto para la síntesis de la D-fagomina. Este sistema consistía en la oxidación del 3-[(benciloxicarbonil)amino]-3-aminopropanol catalizada por la cloroperoxidasa de Caldariomyces fumago para obtener 3-[(benciloxicarbonil)amino]-3-amino- propionaldehído y la posterior adición de la dihidroxiacetona a este aldehído catalizada por la fructosa-6-fosfato aldolasa para obtener (3S,4R)-6-[(benciloxicarbonil)amino]-5,6-dideoxihex-2-ulosa, la cual se cicla mediante una reducción con el catalizado H2\/Pd para obtener la D-fagomina. La fructosa-6-fosfato aldolasa se produjo en el laboratorio fusionada a una cola de histidinas, la cual se utilizó para purificar e inmovilizar la enzima y la cloroperoxidasa se compró directamente a un laboratorio. Se realizó el estudio de la inmovilización de ambas enzimas y se establecieron unas condiciones de compromiso para realizar la co-inmovilización de ambas en un mismo soporte. Este derivado co-inmovilizado fue aplicado en la síntesis de pre-D-fagomina y se estudiaron las condiciones de reacción hasta conseguir un rendimiento de producto dos veces mayor que al utilizar las enzimas solubles.

Biocatalytic processes are a powerful tool that has been developed as an alternative to organic chemistry in the field of chemical synthesis. Enzymes are natural catalysts that have less stability than the metal catalysts that are used in traditional chemistry. The immobilization of these enzymes has to be studied with the purpose of increasing their stability and enabling their reuse in chemical reactions. This thesis studied a multienzyme system that have been applied in the synthesis of D-fagomine. This system consisted in the oxidation of 3-[(benzyloxycarbonyl) amino]-3-aminopropanol catalyzed by the chloroperoxidase of Caldariomyces fumago to obtain 3-[(benzyloxycarbonyl)amino]-3-amino-propionaldehyde and the subsequent addition of dihydroxyacetone to this aldehyde catalyzed by fructose-6-phosphate aldolase to obtain (3S, 4R)-6-[(benzyloxycarbonyl) amino] -5,6-dideoxyhex-2-ulose, which is cyclized by the reduction of this molecule by a H2\/Pd catalyst to obtain the D-fagomine. Fructose-6-phosphate aldolase was produced in the laboratory fused to a tail of histidines, which was utilized in the processes of purification and immobilization of this enzyme and the chloroperoxidase was bought directly in a laboratory. The study of the immobilization of both enzymes was carried out and the compromise conditions were established to carry out the co-immobilization of both enzymes at the same carrier. This derivative was prepared and applied at the synthesis of pre-D-fagomine to study the reaction conditions to obtain higher reaction yields than the synthesis with soluble enzymes.