Modelado por DFT/SMD de la formación de epóxidos y su ruptura en galactanos sulfatados

CARLOS A. STORTZ; TOMÁS BENECH ARNOLD; DIEGO A. NAVARRO

Mendoza

Simposio; XXII Simposio Nacional de Química Orgánica; 2019

SAIQO

La desulfatación de polisacáridos mediante tratamiento alcalino es utilizada como herramienta para la elucidación estructural y como modulador de las propiedades fisicoquímicas. Aunque los grupos sulfato generalmente se consideran estables a la hidrólisis alcalina, pueden perderse en el curso de una reacción de eliminación que requiere condiciones estereoquímicas adecuadas para la sustitución nucleofílica intramolecular1. Un ejemplo de ello es la formación del derivado bicíclico 3,6-anhidrogalactosa a partir del precursor -galactopiranosa 6-sulfato en medio básico acuoso que ocurre en galactanos de algas rojas. No ha podido determinarse otro tipo de desulfatación alcalina en estos galactanos, aunque sí en otros polisacáridos2.Mediante el uso de modelado molecular, se realizó un estudio termodinámico y cinético de una serie de reacciones propuesta a partir de la desulfatación en medio alcalino de unidades de -D-galactosa enlazadas en posición 4 que contienen un grupo éster sulfato ubicado en el C-2 o en el C-3 en galactanos. En primer lugar, se planteó una reacción intramolecular del tipo SN2 para la formación de un epóxido, obteniéndose como productos el derivado de 2,3 anhidro--talosa o de 2,3 anhidro--gulosa según la posición del sulfato. Una vez generado el epóxido, se propone su apertura mediante una reacción SN2 por ataque nucleofílico del ion OH- al C-2 ó C-3 del anillo del azúcar dando lugar a dos posibles productos: -D-idosa y -D-galactosa. A modo comparativo, se hizo el mismo estudio a partir de derivados de -D-glucosa 2-sulfato y -D-glucosa 3-sulfato. Con el objetivo de disminuir la complejidad en todos los cálculos realizados, se reemplazaron los enlaces glicosídicos involucrados en el C-1 y C-4 por grupos metoxilos y el grupo ?OH del C-6 por un ?H. Se optimizaron todas las estructuras involucradas y se determinaron las estructuras de transición de las reacciones mediante el método de DFT utilizando el funcional de interacción/correlación M06-2X, la base 6-31+G(d,p) y el modelo de solvente continuo de campo de reacción autoconsistente SCRF=SMD. A partir de los cálculos se determinó que todas las reacciones son exergónicas, siendo siempre más favorable la apertura del epóxido respecto a la formación del mismo. Por otro lado, no se encontraron diferencias apreciables al comparar la magnitud de los valores de G y las energías de activación de cada una de las reacciones estudiadas según el derivado utilizado, con excepción de la -D-glucosa 2-sulfato, donde la barrera de energía para formar el epóxido es considerablemente más alta que para el resto. Referencias:1-Turvey J. R. Adv. Carbohydr. Chem. 1965, 20, 183?218.2-Jaseja M.; Rej R. N.; Sauriol F.; Perlin A. S. Can. J. Chem.1989, 67, 1449?1456.