Laccasa/mediador: explorando la oxidación de 1,2-dioles

LÓPEZ-VIDAL, MARTÍN G. ; POLITANO, FABRIZIO; BISOGNO, FABRICIO R.; OKSDATH-MANSILLA, GABRIELA

Santiago de Chile

Simposio; IV Simposio Latinoamericano de Biocatálisis y Biotransformaciones (IV SiLaByB); 2022

El control y selectividad en la oxidación de polioles es uno de los desafíos cotidianos en la síntesis orgánica. Entre ellos, la oxidación de dioles secundarios ha llevado a la búsqueda de nuevos métodos suaves de oxidación, de baja toxicidad y libre de metales. En este marco, los procesos enzimáticos se han consolidado como procesos confiables y selectivos para reacciones de oxidación.1El empleo de laccasas, oxidasas capaces de realizar oxidaciones de un electrón, se destaca como una de las formas más limpias y sustentables de realizar oxidaciones, produciendo agua como subproducto a expensas de O2. El empleo de estas enzimas se ha visto incrementado en las últimas décadas, donde se destaca su uso en la industria textil, agroquímica, farmacéutica y química, entre otras.2 Particularmente, los sistemas laccasa-mediador han sido utilizados en síntesis orgánica, gracias a su versatilidad en la conversión de alcoholes primarios, secundarios, tanto alifáticos como aromáticos, a sus correspondientes productos oxidados.3 En estos sistemas, se han estudiado diversos mediadores químicos orgánicos, destacándose los radicales nitroxilos estables como el TEMPO (2,2,6,6-tetrametilpiperidina), cuya especie oxidada (oxoamonio) es la responsable dela oxidación. Si bien existen varios reportes de sistemas laccasa-TEMPO,4 derivados como 4 acetamido-TEMPO5 no han sido explorados en sistemas mediados por laccasas aplicados a la oxidación de dioles. En este trabajo se expone la formación de α-hidroxicetonas y dicetonas a partir de la oxidación de 1,2-dioles, mediante un sistema laccasa-mediador, empleando la laccasa comercial de Trametes versicolor y radicales nitroxilos estables (TEMPO, 4-acetamido-TEMPO) como mediadores. Se estudió la laccasa de T. versicolor y los mediadores mencionados en buffer acetato 50 mM pH 4,5, tanto en medios monofásicos como bifásicos, estudiando una serie de solventes orgánicos y empleando hidrobenzoina como sustrato modelo. Se modularon condiciones de tiempo de reacción, cantidad de enzima, concentración de sustrato y co-solvente, entre otras. Al variar estas condiciones, es posible modular la quimioselectividad del proceso. La oxidación de 1,2-dioles mediada por laccasa-TEMPO/ACT resultó una alternativa sustentable y versátil para la formación de hidroxicetonas y dicetonas aromáticas.Referencias1. Cardullo, N. et al. Laccase-mediated synthesis of bioactive natural products and their analogues. RSC Chem. Biol. 3, 614–647 (2022).2. Bassanini, I. et al. Biocatalysis with laccases: An updated overview. Catalysts 11, 1–30 (2021).3. Dong, J. J. et al. Biocatalytic Oxidation Reactions: A Chemist’s Perspective. Angew. Chem. Int. Ed. 57, 9238–9261 (2018).4. González‐Granda, S. et al. Laccase‐mediated Oxidations of Propargylic Alcohols. Application in the Deracemization of 1‐arylprop‐2‐yn‐1‐ols in Combination with Alcohol Dehydrogenases. ChemCatChem 12, 520–527 (2020).5. León Sandoval, A. et al. Preparation of nitriles from aldehydes using ammonium persulfate by means of a nitroxide catalysed oxidative functionalisation reaction. Org. Biomol. Chem. 20, 667–671 (2022).