Biocatálisis aplicada a reacciones y síntesis de esteroides, amidas y lactonas de interés farmacológico, monómeros y polímeros acrílicos

• Autores: Rustoy, Eduardo Miguel
• Año de publicación: 2007
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Baldessari, Alicia
• Materia: LIPASAS; CLORURO DE LAPIRIO; ACILACION; ALCOHOLISIS; AMIDOESTER; 3, 17-SS-ESTRADIOL; N-(HIDROXIALQUIL)-ACRILAMIDAS; POLI(N-(2-HIDROXIETIL)-ACRILAMIDA); POLI(ACRILATO DE ETILO); ACIDO POLIACRILICO; MUCOR ROUXII; SACCHAROMYCES CEREVISIAE; LACTONAS; CETOESTERES; LIPASES; LAPYRIUM CHLORIDE; AMINOLYSIS; ACYLATION; ALCOHOLYSIS; AMIDOESTER; 3, 17-SS-ESTRADIOL; N-(2-HYDROXYALKYL)-ACRYLAMIDES; POLY (N-(2-HYDROXYETHYL)-ACRYLAMIDE); POLY (ETHYL ACRYLATE); POLYACRYLIC ACID; MUCOR ROUXII; SACCHAROMYCES CEREVISIAE; LACTONES; KETOESTERS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Se desarrolló una ruta eficiente para la preparación a gran escala de cloruro del lapirio, un surfactante antimicrobiano de amplio-espectro. Tres de los pasos que conforman esta síntesis fueron enzimáticos. Debido al comportamiento quimioselectivo de los biocatalizadores, el cloruro del lapirio fue obtenido con un alto grado de pureza y un alto rendimiento, bajo condiciones suaves de reacción. La metodología enzimática diseñada disminuyó las consecuencias sobre el medio ambiente en comparación con la metodología clásica de obtención de cloruro de lapirio. Continuando con el uso de lipasas, se preparó una serie de ésteres derivados del 3,17β-estradiol a partir de una metodología enzimática. Se obtuvieron once productos 17- monoacilados (cinco compuestos de ellos novedosos) de una manera altamente regioselectiva por acilación de 3,17β-estradiol o por alcohólisis de los derivados diacilados correspondientes. Fue evaluada la influencia de varios parámetros experimentales tales como: relación agente acilante/3,17β-estradiol, relación enzima/sustrato y temperatura. Entre las lipasas probadas, la lipasa de Candida rugosa (CRL) resultó ser la más apropiada en la reacción de monoacilación, mientras que el uso de la lipasa de Candida antarctica tipo B (CAL B) permitió obtener los mejores resultados en la reacción de alcohólisis. Las ventajas presentadas por esta metodología, tales como: condiciones suaves de la reacción, economía y bajas consecuencias para el medio ambiente, hacen de la biocatálisis una manera conveniente de preparar derivados monoacilados de 3,17β-estradiol conteniendo el grupo 3-hidroxilo aromático libre. Algunos de estos compuestos son reconocidos como productos útiles en la industria farmacéutica. Por otra parte, se describe un procedimiento catalizado por lipasas para la preparación de N-(hidroxialquil)acrilamidas, útiles en electroforesis capilar. Las N- (hidroxialquil)acrilamidas fueron preparadas a partir de la reacción de aminólisis de acrilato de etilo y alcanolaminas. La reacción fue catalizada por lipasa de Candida antarctica tipo B (CAL B). La adición de inhibidores de radicales mejoró la quimioselectividad permitiendo obtener las amidas con altos rendimientos y elevada pureza trabajando a temperatura ambiente. Fueron obtenidos varios co- y terpolímeros que contenían, secuencias al azar, de poli(acrilato de etilo), poli(N-(2-hidroxietil)-acrilamida) y ácido poliacrílico. Estos productos fueron obtenidos utilizando acrilato de etilo como único monómero vinílico de partida. El proceso fue catalizado por CAL B. En presencia de etanolamina, la enzima catalizó no solamente la polimerización en cadena de acrilato de etilo, sino también la aminólisis y la hidrólisis de los grupos éster pendientes de la cadena poliacrílica. Los productos fueron caracterizados por espectroscopía FTIR y de RMN de 1H y 13C, y espectrometría de masa UV-MALDI-TOF. La actividad demostrada por CAL B en la reacción de polimerización es un nuevo ejemplo de promiscuidad enzimática. Finalmente, se aplicó una estrategia innovadora consistente en la combinación de enzimas puras y células enteras para preparar 3-carboxialquil-γ-butirolactonas enantioméricamente puras y varios alquilésteres del ácido 2-hidroxiglutárico a partir de ácido 2-oxoglutárico. El método implica dos pasos biocatalíticos consecutivos. En el primer paso, se convierte el ácido 2-oxoglutárico en los dialquilésteres correspondientes, dicha transformación fue catalizada por lipasas. En el segundo paso, por reducción microbiana de una serie de 2-oxoglutaratos de alquilo fue posible obtener 3-carboxialquil-γ-butirolactonas o 2-hidroxiésteres dependiendo de la longitud de la cadena de los sustituyentes alcoxilo de los ésteres y del estado fresco o liofilizado de las células del hongo Mucor rouxii. En esta parte del trabajo también fue estudiado el comportamiento de levaduras de Saccharomyces cerevisiae en las reacciones de descarboxilación, hidrólisis y reduccción de los 2-oxoglutaratos de dialquilo.
An efficient route for large-scale preparation of lapyrium chloride, a broadspectrum antimicrobial surfactant, was developed from chloroacetic acid in four steps, three of them enzymatic. Due to the chemoselective behavior of the biocatalysts, lapyrium chloride was obtained in a high degree of purity and yield, from mild reaction conditions and following a low environmental impact methodology. Continuing the work with lipases, a series of acyl esters of 3,17-β-estradiol has been prepared by an enzymatic methodology. Eleven 17-monoacyl products (five novel compounds) were obtained in a highly regioselective way by acylation of 3,17-β-estradiol or by alcoholysis of the corresponding diacyl derivatives. The influence of various reaction parameters such as molar ratio, enzyme:substrate ratio and temperature was evaluated. Among the tested lipases, Candida rugosa lipase appeared to be the most appropriate in monoacylation and lipase from Candida antarctica in alcoholysis. The advantages showed by this methodology such as mild reaction conditions, economy and low environmental impact, make the biocatalysis a convenient way to prepare monoacyl derivatives of 3,17- β-estradiol containing the aromatic 3-hydroxyl group free. Some of these compounds are recongnized as useful products in the pharmaceutical industry. Moreover, a lipase-catalyzed procedure is described for the preparation of hydroxyalkylacrylamides, useful among a number of electrophoretical applications such as capillary and gel electrophoresis. The N-hydroxyalkylacrylamides were prepared through an aminolysis reaction of alkanolamines on ethyl acrylate. The reaction was catalyzed by Candida antarctica lipase. The addition of radical inhibitors improved chemoselectivity and namides were obtained in high yield and purity at room temperature. Several acrylic co- and terpolymers containing, at random, sequences of poly(ethyl acrylate) and poly(N-(2 hydroxyethyl)acrylamide) and polyacrylic acid were obtained from ethyl acrylate as the only monomer starting material in a chain polymerization process, catalyzed by Candida antarctica lipase B. In the presence of ethanolamine, the enzyme not only catalyzes the chain polymerization of ethyl acrylate but also aminolysis and hydrolysis of the pendant ester groups. The products, characterized by FTIR, 1H and 13C NMR and UV-MALDI-TOF-MS, show low molecular weight and high monodispersity. The activity showed by C. antarctica lipase B in the polymerization reaction is a new example of enzyme promiscuity. Finally, an innovative combination strategy that uses pure enzymes and whole microbial cells in the same process was used to prepare enantiomerically pure 3-carboxyalkyl-γ-butyrolactones and several alkyl esters of 2-hydroxyglutarates from 2-oxoglutaric acid. The method involves two consecutive biocatalytic steps. The first step, which converts the 2-oxoglutaric acid into the corresponding dialkyl esters, was catalyzed by a lipase. Then in the second step, by microbial reduction of a series of dialkyl-2-oxoglutarates it is possible to obtain 3-carboxyalkyl-γ-butyrolactones or 2-hydroxyesters depending on the length of the chain in the alkyl moiety of the esters and on the fresh or lyophilized status of the cells. In this part of the work was also studied the behavior of Saccharomyces cerevisiae yeast in the decarboxylation, hidrolysis and reduction reactions of the substrates ketoesters.
Fil: Rustoy, Eduardo Miguel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.