Estrategias órgano y biocatalizadas para la obtención de análogos de nucleósidos acíclicos

Abstract

En los últimos años se han producido importantes avances en el descubrimiento de nuevos derivados y análogos de nucleósidos con el fin de modificar sus propiedades farmacológicas y ampliar así el espectro de drogas antivirales y anticancerígenas. En particular, los nucleósidos en los cuales el azúcar se encuentra en forma de cadena abierta, como aciclovir y ganciclovir, se utilizan en terapias para infecciones producidas por virus como el del herpes, la hepatitis y el de la inmunodeficiencia humana. En la constante búsqueda de nuevas drogas, es importante el descubrimiento de nuevas estructuras, pero también es importante su síntesis a través de metodologías compatibles con el desarrollo sustentable. En ese sentido, el uso de biocatalizadores y organocatalizadores origina importantes ventajas respecto a la síntesis química tradicional, en especial en cuanto a alta eficiencia, altos rendimientos, alta estereo-, regio- y quimioselectividad, baja formación de subproductos y bajo impacto ambiental.La reacción de adición aldólica es la reacción de formación de uniones C-C por excelencia. Esta reacción puede llevarse a cabo de manera estereoselectiva mediante aldolasas, como así también empleando organocatalizadores. Son reacciones sustentables, económicamente viables y que permiten utilizar una gran diversidad de sustratos y producir una gran variedad de productos.En este contexto, el objetivo de esta Tesis fue la obtención, mediante caminos enzimáticos y organocatalizados, de compuestos análogos a nucleósidos acíclicos que puedan ser útiles como potenciales agentes terapéuticos o como intermediarios en la síntesis de nuevas moléculas.En el capítulo uno se presenta una breve introducción general donde se compara la reacción aldólica química con las reacciones biocatalizadas y organocatalizadas. Luego se hace una descripción de las diferentes aldolasas, haciendo hincapié en su dependencia por el sustrato dador nucleofílico y por último una breve reseña de reacciones organocatalizadas.En el capítulo dos se presentan las hipótesis planteadas para la presente tesis doctoral y las estrategias utilizadas para alcanzar los objetivos propuestos.En el capítulo tres se muestra la síntesis de los sustratos utilizados en este trabajo, llevada a cabo por N-alquilación de bases nitrogenadas con un halogenuro de alquilo conteniendo un grupo aldehído protegido como acetal. Mediante esta estrategia se obtuvieron 2-oxoetil derivados, en posición 1 para las pirimidinas y en posición 9 para las purinas, los cuales se pueden almacenar hasta su uso en forma de acetales. Con elfin de optimizar la obtención de los correspondientes aldehídos, se estudió su estabilidad en medio acuoso determinándose la presencia de un equilibrio hidrato/aldehído diferencial dependiendo de la base presente en los mismos.En el capítulo cuatro se describe la utilización de los aldehídos como sustratos de biotransformaciones con aldolasas comerciales: fructosa 1,6-bisfosfato aldolasa de músculo de conejo (RAMA) y ácido N-acetilneuramínico aldolasa de Clostridium perfringens (NeuAcA). Las reacciones dieron lugar a diferentes análogos de nucleósidos dependiendo de los sustratos específicos de cada aldolasa (dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y piruvato respectivamente) con muy buenos rendimientos. Empleando técnicas cromatográficas se aislaron y purificaron los diferentes productos cuya estructura fue determinada por Resonancia Magnética Nuclear.En el capítulo cinco se detalla el uso de diferentes aldolasas recombinantes dependientes de DHAP, con las cuales se llevaron a cabo biotransformaciones que dieron lugar a diferentes estereoisómeros de los productos obtenidos en el capítulo cuatro con RAMA como biocatalizador. La sobreexpresión de estas enzimas se realizó a partir de una estadía en el laboratorio del Dr. Eduardo García-Junceda del Instituto de Química Orgánica General, CSIC, Madrid, España. Asimismo, se pudo contar con la enzima dihidroxiacetona quinasa lo que nos permitió obtener DHAP de manera más económica.Por último, en el capítulo seis se presenta el uso de organocatalizadores tales como pirrolidina, piperidina y L-prolinamida, con el fin de incrementar la diversidad estructural de los nucleósidos acíclicos obtenidos a partir de los derivados de las bases nitrogenadas, aprovechando que estos sistemas permiten usar una diversidad casi ilimitada de sustratos dadores. En particular, se estudió el equilibrio ceto-enólico de los productos obtenidos utilizando acetona como sustrato, los aldehídos anteriormente mencionados y pirrolidina como organocatalizador, evidenciado por los intercambios H-D observados en espectros de RMN.