Príprava vzácnych stereoizomérov aminokyselín pomocou komplexácie chirálnych prekurzorov a derivátov aminokyselín na atóm prechodného kovu, ktorý katalyzuje epimerizáciu, t.j. vznik iného diastereoméru, je zaujímavou alternatívou ku konvenčným metódam stereoselektívnej organickej syntézy. Existuje niekoľko príkladov epimerizácie α-aminokyselín touto metódou s následným rozkladom komplexu a izoláciou cieľových aminokyselín [1‒3]. Epimerizácia izoleucínu nie je jednoduchá, no je možná [4, 5] a transformácia L-izoleucínu na D-allo-izoleucín sa môže dosiahnuť viackrokovou organickou syntézou [6, 7].
Epimerizáciu izoleucínu a jeho derivátov sme pozorovali v roztoku komplexu NBu4[VO2(N-salicyliden-izoleucináto)]. 1H NMR spektrá roztokov Schiffovej bázy pred a po pridaní NBu4VO3 poukazujú na to, že neexistuje žiadna premena Schiffovej bázy na iné diastereoméry ani po niekoľkých týždňoch, zatiaľ čo po pridaní NBu4VO3 konverzia prebieha po troch mesiacoch státia pri laboratórnej teplote až do 50%. Epimerizácia môže prebiehať vo voľnej aminokyseline, voľnej Schiffovej báze ako aj v samotnom komplexe, pretože všetky tieto častice sú prítomné v kryštalizačnom roztoku. Epimerizácia bolo pozorovaná v roztokoch všetkých štyroch stereoizomérov izoleucínu. Ďalšou optimalizáciou reakčných podmienok sa môže dosiahnuť urýchlenie epimerizácie a príprava D-allo-izoleucínu z L-izoleucínu, prípadne D-izoleucínu z L-allo-izoleucínu.
Autori ďakujú za finančnú podporu Vedeckej grantovej agentúre Ministerstva školstva SR (Grant VEGA 1/0336/13) a Agentúre na podporu výskumu a vývoja (APVV-0510-12).
[1] A. E. Sorochinsky, H. Ueki, J. L. Aceña, T. K. Ellis, H. Moriwaki, T. Sato, V. A. Soloshonok, Org. Biomol. Chem. 2013, 11, 4503‒4507.
[2] V. A. Soloshonok, T. U. Boettiger, S. B. Bolene, Synthesis 2008, 2594‒2602.
[3] Y. N. Belokon, V. I. Maleyev, S. V. Vitt, M. G. Ryzhov, Y. D. Kondrashov, S. N. Golubev, Y. P. Vauchskii, A. I. Kazika, M. I. Novikova, P. A. Krasutskii, A. G. Yurchenko, I. L. Dubchak, V. E. Shklover, Y. T. Struchkov, V. I. Bakhmutov, V. M. Belikov, J. Chem. Soc. Dalton Trans 1985, 17‒26.
[4] J. L. Bada, M. Zhao, S. Steinberg, E. Ruth, Nature 1986, 319, 314‒316.
[5] T. Ohmori, Y. Mutaguchi, K. Doi, T. Ohshima, J. Biosci. Bioeng. 2012, 114, 457‒459.
[6] T. Yajima, T. Horikawa, N. Takeda, E. Takemura, H. Hattovi, Y. Shimazaki, T. Shiraiwa, Tetrahedron: Asymmetry 2008, 19, 285‒1287.
[7] H. Noda, K. Sakai, H. Murakami, Tetrahedron: Asymmetry 2002, 13, 2645‒2652.
... zopar otazok
Ahoj, rad by som sa ta spytal na niekolko otazok o tvojej praci.
- Aky predpokladas mechanizmus epimeracie izoleucina ve tvojem systeme?
- Je v nom mozna epimeracia inych AMK?
- Epimeracia prebieha do termodynamickeho minima? i.e. dostanes vzdy zmes epimerov? Alebo dochadza k selektivnej tvorbe niektoreho z epimerov?
Re: ... zopar otazok
Ahoj,
vyskum epimerizacie stale prebieha. Doteraz mame potvrdene, ze epimerizacia prebieha na alfa uhliku a nie je preferencia voci niektorym epimerom. Mechanizmus sme zatial nestudovali, najskor musime potvrdit, ci epimerizacia prebieha vo volnej AMK, v Schiffovej baze alebo v komplexe. Zatial sa zda, ze epimerizacia prebieha do vzniku 50:50 zmesi dvoch diastereomerov, napriklad L-allo-izoleucin (2S,3R) sa meni na D-izoleucin (2R,3R).
Epimerizacia inych AMK nie je mozna, s vynimnkou treoninu, ktory obsahuje tiez dve stereogenne centra, avsak v tomto pripade sme epimerizaciu nepotvrdli. Ostatne AMK maju len jedno stereogenne centrum, takze ak by u nich dochadzalo k zmene konfiguracie neslo by o epimerizaciu (pri epimerizacii sa meni konfiguracia na jednom z viacerych stereogennych centier). Zmenu konfiguracie sme pri inych aminokyselinach nepozorovali.
V dalsom vyskume chceme zistit mechanizmus epimerizacie a zistit, ci je mozne zmenou reakcnych podmienok prekrocit 50% konverziu. Vysledky doterajsieho vyskumu boli prijate do Chem. Eur. J. a v blizkej dobe budu online.