Obtención de succinimidas quirales utilizando biotransformaciones con hongos filamentosos

SOLA, B.; RAIMONDI, M.; ZACCHINO S; SORTINO, M.

Rosario

Jornada; IX Jornadas de Ciencia y Tecnología; 2015

En las últimas décadas, las biotransformaciones o bioconversiones han surgido como una alternativa en el campo de síntesis asimétrica. Estas consisten en transformar un compuesto químico en un producto estructuralmente relacionado utilizando como catalizadores microorganismos o sus enzimas aisladas. Entre las ventajas de las biotranformaciones se puede mencionar que son regio- y estereo-selectivas, y requieren condiciones de reacción suaves con tecnologías de producción limpias, seguras y ecológicas, siendo entonces un proceso ?verde? para la síntesis química. Los hongos filamentosos juegan un rol importante como auxiliares de la síntesis orgánica debido a que poseen una extensa biodiversidad y riqueza metabólica, produciendo miríadas de enzimas con distintas habilidades catalíticas. Además, debido a su rápido crecimiento en medios naturales y sintéticos, se puede obtener una biomasa abundante lo que facilita su manipulación y escalado. El objetivo del presente trabajo fue evaluar la capacidad biotransformadora de hongos filamentosos frente a distintas maleimidas pro-quirales. Los sustratos, 2,3-dimetil-N-fenilmaleimidas se sintetizaron a partir de anhídrido 2,3-dimetilmaleico y aminas aromáticas utilizando metodologías previamente reportadas. El panel de hongos se obtuvo a partir de granos de soja mediante la técnica de plaqueo directo, siendo identificados como Arthrinium phaeospermum, Aspergillus niger, Curvularia lunata, Fusarium solani y Rhizopus oryzae. El proceso de biotransformación consistió en inocular los hongos en erlenmeyers conteniendo caldo Sabouraud a pH 5 e incubarlos a 23ºC con agitación (180 rpm), hasta alcanzar la fase estacionaria. Después, se incorporaron los sustratos disueltos en DMSO (concentración final 50 µg/mL) a cada cultivo y nuevamente los erlenmeyers fueron incubados 72 h bajo las mismas condiciones de temperatura y agitación. Luego las soluciones fueron filtradas y extraídas con acetato de etilo y la composición de los extractos fue analizada por Cromatografía Gaseosa (GC) acoplada a Espectrometría de Masas. La estructura de los productos purificados fue determinada por Resonancia Magnética Nuclear de 1H y 13C. En primer lugar, se estudió la capacidad biocatalítica de todos los hongos frente a 2,3-dimetil-fenilmaleimida observándose, en todos los casos, la reducción del doble enlace C-C. Por comparación de los porcentajes de conversión obtenidos, se seleccionó a R. oryzae para experimentos posteriores ya que, produjo la biotransformación total del sustratos ensayado (> 99%). En una segunda etapa, este microorganismo se utilizó para biotransformar a cinco 2,3-dimetil-N-arilmaleimidas en las que el anillo bencénico estaba sustituido en posición para con sustituyentes dadores o atractores de electrones (CH3, OCH3, F, Cl, Br). En todos los casos, R. oryzae biotransformó los sustratos a sus respectivas 2,3-dimetil-N-arilsuccinimidas, con porcentajes de conversión entre 16 y 70 %. Los excesos enantioméricos se determinaron por GC utilizando una columna quiral y las configuraciones absolutas, por medidas de rotación óptica. En todos los casos se formaron los enantiómeros (2R,3R)-2,3-dimetil-N-fenil o N- aril- succinimidas, con excesos enantioméricos > 99%. Los resultados obtenidos demostraron que, las biotransformaciones utilizando R. oryzae son una excelente herramienta para la reducción enantioselectiva de maleimidas bajo condiciones de reacción limpias y ecológicas.