LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Розробка методів синтезу рацемічних та оптично активних фторовмісних beta-амінокіслот

амінокислотою 46а мають (R)-конфігурацію. Цей висновок підтверджувався хроматографічною поведінкою в умовах хіральної ВЕРХ енантіомерів одержаних амінокислот: час утримання біокаталітично одержаного (R)-енантіомеру амінокислоти у всіх випадках був менший від часу утримання (S)-енантіомеру. Швидкості гідролізу за участю пеніцилінацилази (R)- і (S)-N-фенілацетильних похідних досліджених амінокислот відрізнялись суттєво. Стереоселективність дії пеніцилінацилази, виражена як відношення бімолекулярних констант швидкостей гідролізу L- і D-форми, для всіх амінокислот була близько 10000, що дозволило виділити амінокислоти 46а-е і 47а-е з високою оптичною чистотою (див. схему 12).

Ферментативну реакцію з рацематами N-фенацетильних похідних ?-фторалкіл-?-амінокислот 49 проводили при постійному рН і зупиняли її підкисленням соляною кислотою при досягненні 50%-ного ступеню конверсії вихідного матеріалу (схема 13).

Схема 13


Слід відмітити, що швидкість ферментативної реакції зменшувалась при збільшенні довжини фторалкільного замісника N-фенілацетильних похідних амінокислот. Так, тривалість реакції для досягнення 50%-ного ступеню конверсії змінювалась від 4.5 годин для 49а (Rf=CF3) до 48 годин для 49е [Rf=H(CF2)4]. Оптична чистота амінокислот 51 і 52, одержаних ферментативно і хімічним гідролізом була підтверджена методом ВЕРХ на хіральному сорбенті. Абсолютну конфігурацію одержаних амінокислот визначали на основі даних про те, що пеніцилінацилаза (з E.Coli) не гідролізує D-енантіомери N-фенілацетильних похідних ?-амінокарбонових, ?-аміноалкілфосфонових, ?-аміно- та ?-амінокислот. Ми припустили, що одержані ферментативно амінокислоти 51а-е будуть членами L-ряду і підтвердили це за допомогою рентгеноструктурного аналізу на прикладі ?-трифторметил-?-аланіну 51а. Приймаючи до уваги, що характер стереоселективності при ферментативному гідролізі повинен бути однаковим для всіх N-фенілацетильних похідних амінокислот 49а-е, а також аналогічність порядку елюювання в умовах хіральної ВЕРХ енантіомерів амінокислот, ми присвоїли (R)-абсолютну конфігурацію енантіомерам 51а-е, одержаним біокаталітично, і (S)-конфігурацію – енантіомерам 52а-е, виділеним після хімічного гідролізу. Стереодиференціація при ферментативному гідролізі похідних 49а-е була досить висока у всіх випадках для одержання ?-фторалкіл-?-амінокислот з високою оптичною чистотою (див. схему 13).

Широкі можливості пеніцилінацилази (з E.Coli) були також нами продемонстровані при одержанні діастереомерів 3-аміно-2-метил-4,4,4-трифторбутанової кислоти (схема 14).

Схема 14


N-Фенілацетильні похідні 54а,б одержували з індивідуальних амінокислот анти-53а та син-53б (95% de) за методом Шотен-Баумана. Ферментативний гідроліз та виділення амінокислот проводили аналогічно до ?-фторалкіл-?-амінокислот. Оптична чистота одержаних стереоізомерних амінокислот 56а, 56б і 57а, 57б складала >95% eе і була підтверджена методом ВЕРХ на хіральному сорбенті.

Абсолютна конфігурація одержаних продуктів була визначена на основі літературних даних, згідно з якими пеніцилінацилаза (з E.Coli) виключно стереоселективно гідролізує L-енантіомери N-фенілацетильних похідних ?-амінокарбонових та ?-аміноалкілфосфонових кислот незалежно від природи кислотної групи. Аналогічний характер стереодискримінації виявлено також у випадку розділення пеніцилінацилазою ?-аміно- і ?-амінокислот. Крім того, з літературних даних відомо, що ?-вуглецевий атом не приймає участі в енантіоселективній ферментативній стадії і природа ?-замісника не впливає на стереорезультат реакції. Ці дані дали нам підстави вважати, що при ферментативному розщепленні анти-N-фенілацетильних похідних амінокислот 54а були одержані N-фенілацетильне похідне 55а та амінокислота 56а, що мають абсолютну конфігурацію, відповідно, (2R,3S) і (2S,3R). Та аналогічно, при ферментативному розділенні син-N-фенілацетильних похідних амінокислот 54б були одержані N-фенілацетильне похідне 55б та амінокислота 56б, що мають абсолютну конфігурацію, відповідно, (2S,3S) і (2R,3R).

Таким чином при розробці біокаталітичного методу одержання оптично активних ?-амінокислот була досліджена стереоселективність дії пеніцилінацилази (з E.Coli) при розщепленні ?-амінокислот різноманітної будови і було показано, що при ферментативному гідролізі їх N-фенілацетильних похідних стереодиференціація достатньо висока для одержання цих амінокислот з високою оптичною чистотою (>95% ee).


ВИСНОВКИ

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в розробці різноманітних підходів для одержання рацемічних та оптично активних фторовмісних ?-амінокислот, серед переваг яких можна відмітити малу кількість стадій, хороші виходи, використання дешевої оптично активної сировини, вдале застосування ферментів та високу оптичну чистоту одержуваних амінокислот.

2. Запропоновано препаративний трьохстадійний метод одержання ?,?-дифтор-?-амінокислот з аліфатичних і ароматичних альдегідів та етилбромдифторацетату. Реакцію Міцунобу, як ключову стадію амінування, вперше реалізовано для ?,?-дифтор-?-алкіл-?та ?-арил-?-гідроксиестерів та встановлено фактори, що впливають на ефективність проведення процесу.

3. В результаті детального вивчення механізму реакції Міцунобу методом 31P і 19F ЯМР ідентифіковано фосфоровмісні інтермедіати та охарактеризовано не зафіксовані раніше побічні продукти реакції Міцунобу, структура яких несе додаткову інформацію щодо схеми реакції.

4. Розроблено методи синтезу енантіомерних моно- і дифторовмісних амінокислот з доступного (R)-2,3-О-ізопропіліденгліцеральдегіду. Можливість препаративного синтезу оптично чистих ?-аміно-?-фторкарбонових кислот та ?,?-дифтор-?-амінокислот продемонстровано на прикладі N-захищених 2-аміно-3-фторундеканової та 3-аміно-2,2-дифторундеканової кислот.

5. Вперше запропоновано біокаталітичний метод одержання оптично активних ?-амінокислот із застосуванням пеніцилінацилази (EC 3.5.1.11) з Escherichia coli ATCC 9637. Показано, що незважаючи на значний вплив замісників у субстраті на швидкість ферментативного гідролізу N-фенілацетильних похідних ?-амінокислот, субстратна стереоселективність достатньо висока для одержання цільових ?-арил-?-амінокислот, ?-фторалкіл-?-амінокислот та ?-алкіл-?-фторалкіл-?-амінокислот з високою оптичною чистотою.


Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Soloshonok V.A., Svedas V.K., Kukhar V.P., Kirilenko A.G., Rybakova A.V., Solodenko V.A., Fokina N.A., Kogut O.V., Galaev I.Yu., Kozlova E.V., Shishkina I.P., Galushko S.V. An enzymatic entry to enantiopure ??amino acids // Synlett – 1993. – P. 339-341.

2. Soloshonok V.A., Kirilenko A.G., Fokina N.A., Shishkina I.P., Galushko S.V., Kukhar V.P., Svedas V.K., Kozlova E.V. Biocatalitic resolution of ??fluoroalkyl-??amino acids // Tetrahedron: Asymmetry – 1994. – 5. – P. 1119-1126.

3. Soloshonok V.A., Kirilenko A.G., Fokina N.A., Kukhar V.P., Galushko S.V., Svedas V.K., Resnati G. Chemo-enzymatic approach to the synthesis of each of the four isomers of ?-alkyl-??fluoroalkyl-substituted ??amino acids // Tetrahedron: Asymmetry – 1994. – 7. – P. 1225-1228.

4. Soloshonok V.A., Fokina N.A., Rybakova A.V., Shishkina I.P., Galushko S.V., Sorochinsky A.E., Kukhar V.P., Savchenko M.V., Svedas V.K. Biocatalytic approach to enantiomerically pure ??amino acids // Tetrahedron: Asymmetry – 1995. – 7. – P. 1601-1610.

5. Fokina N.A., Kornilov A.M., Kukhar