Estudio de diferentes estrategias de operación en la reacción entre dihidroxiacetona fosfato y Z-S-alaninal catalizada por Rhamnulosa-1-fosfato aldolasa

Proyecto de investigación realizado a partir de una estancia el grupo de Biotecnología e Ingeniería de Bioprocesos del Imperial College London entre abril y julio del 2007. La catálisis enzimática es una tecnología en continua expansión en el campo de la síntesis y producción de compuestos enantioméricamente puros con actividad biológica. Concretamente las aldolasas son enzimas de gran interés industrial como biocatalizadores en síntesis asimétrica de compuestos quirales ya que catalizan la formación de enlaces C-C mediante reacciones de adición aldólica con una alta regio y estereoespecíficidad. Uno de los compuestos es el precursor de iminociclitoles, que son moléculas de gran potencial terapéutico en el tratamiento de un amplio rango de enfermedades debido a su actividad como inhibidores de glicosidasas y glicosiltransferasas. Sin embargo, para conseguir esta reacción existen problemas de solubilidad de los reactivos y productos en medios homogéneos. Una posible solución es el empleo de medios bifásicos en biorreactores de membrana. Se ha estudiado el potencial de un Biorreactor de Membrana para Biotransformaciones desarrollado en dicha reacción y, a la vez, diferentes estrategias de operación que lleven al máximo rendimiento de producto y/o faciliten su purificación tras la reacción.

Funcionalització regioselectiva d'una cetona amb metal·lacarborans polianiònics

L’ús de metal·lacarborans en la síntesi de compostos polianiònics amb un alt contingut en bor i amb bons rendiments és un tema d’alt interès i estudi al grup de Síntesi Inorgànica i Catàlisi de l’ICMAB. Els metal·lacarborans presenten diverses aplicacions innovadores com la BNCT (Boron Neutron Capture Therapy),1 tractament d’aigües residuals,2 activitats catalítiques3 i com a agents dopants de membranes polimèriques conductores.4 Amb la perspectiva d’emprar clústers de bor per materials moleculars funcionalitzats, hem iniciat una investigació que busca la síntesi de productes híbrids amb múltiples elements electroactius (metal·lacarborans) i el grup funcional carbonil, que gràcies a la seva reactivitat coneguda ens permetrà aplicar les molècules sintetitzades a futures reaccions i aplicacions. Una de les condicions inicials plantejades en aquesta investigació és l’ús de productes químics assequibles i de gran disponibilitat, per tal de poder assegurar l’obtenció de precursors per a futures aplicacions amb bons rendiments i ràpids de sintetitzar. Per assolir aquest objectiu es van iniciar les investigacions amb la cetona més simple coneguda, l’acetona (CH3-CO-CH3) (pKa = 19.3) com a producte de partida. A partir de la reacció d’aquesta amb una base forta no nucleòfila es genera CH3-COCH2 (-). Si s’aconsegueix prevenir o minimitzar la reacció d’addició aldòlica, l’anió CH3- CO-CH2 (-) pot atacar nucleofílicament al carboni contigu al catió oxoni5 de la molècula de cobaltabisdicarballur dioxanat (cosà dioxanat), [3,3’-Co(8-(OCH2CH2)2-1,2- C2B9H10)(1’,2’-C2B9H11)], generant un derivat del cosà dioxanat que conté un grup carbonil. Aquest procediment pot ser repetit per introduir diverses unitats de metal·lacarborans (cosà, fesà, etc.), tot i que aquest procés presenta una gran dispersió de subproductes, fet que fa baixar el rendiment global i li resta interès. Un procediment molt més efectiu i que dóna un control de la regioselectivitat molt major dels centres electroactius incorporats és la síntesi acetoacètica (pKa H intercarbonílic = 10.7). Múltiples molècules homo i hetero polianiòniques amb metal·lacarborans han estat sintetitzades amb èxit en aquest treball, amb un control regioselectiu molt precís mitjançant aquest mètode sintètic, i caracteritzades per mètodes electroquímics.