| Περίληψη |
Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκαν οι στερεοεκλεκτικές ενζυμικές αναγωγές με NAD(P)H-εξαρτώμενες, απομονωμένες κετορεδουκτάσες για τη σύνθεση πολύτιμων χειρόμορφων ενδιαμέσων, όπως οπτικώς ενεργών α-υποκατεστημένων-β-υδροξυ κετονών και α-υποκατεστημένων-1,3-διολών. Επίσης πραγματοποιήθηκε χημειοενζυμική σύνθεση των φερομονών Sitophilure, Sitophilate, Stegobinone και Stegobiol. Σε όλα τα προϊόντα των ενζυμικών αναγωγικών αντιδράσεων πραγματοποιήθηκε προσδιορισμός της σχετικής αλλά και της απόλυτης στερεοδομής τους με NMR φασματοσκοπία. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ενζυμικά καταλυόμενη στερεοεκλεκτική αναγωγή δέκα μονοϋποκατεστημένων και τριών α-διϋποκατεστημένων-1,3-δικετονών με σειρά από 64 απομονωμένες κετορεδουκτάσες. Σε όλες τις περιπτώσεις προέκυψε ποσοτικά τουλάχιστον μια οπτικώς καθαρή υδροξυ κετόνη, ενώ υπήρξαν περιπτώσεις όπου σχηματίστηκαν τρία από τα τέσσερα στερεοϊσομερή με εξαιρετική οπτική καθαρότητα. Εκτός από τη υψηλή στερεοεκλεκτικότητα των ενζύμων σε πολλές περιπτώσεις η δραστικότητα ήταν εξαιρετική. Σε μη συμμετρικές δικετόνες η ενζυμική αναγωγή πραγματοποιήθηκε με υψηλή τοποεκλεκτικότητα οδηγώντας σε σχηματισμό ενός ισομερούς μέσω Δυναμικού Κινητικού Διαχωρισμού. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η χημειοενζυμική σύνθεση της φερομόνης Sitophilure των οργανισμών rice weevil και maize weevil. Η σύνθεση ξεκίνησε από την εμπορικά διαθέσιμη 3,5-επτανοδιόνη και ολοκληρώθηκε σε τρία μόνο στάδια με ολική απόδοση 81%. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η χημειοενζυμική σύνθεση της φερομόνης Sitophilate του οργανισμού granary weevil. Η σύνθεση πραγματοποιήθηκε μέσω ενζυμικής αναγωγής ενός α-μεθυλο-β-κετοεστέρα. Πραγματοποιήθηκε σε τέσσερα στάδια με ολική απόδοση 62%. Επίσης μελετήθηκε η επίδραση της δομής του υποστρώματος, της θερμοκρασίας και του pH στην στερεοεκλεκτικότητα των κετορεδουκτασών, οι οποίες λαμβάνουν μέρος στη συγκεκριμένη χημειοενζυμική σύνθεση. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η χημειοενζυμική σύνθεση των συστατικών της φυσικής φερομόνης του οργανισμού drugstore beetle μέσω ενζυμικής αναγωγής ενός β-κετοεστέρα και μιας 1,3-δικετόνης. Η σύνθεση επιτεύχθηκε με υψηλή στερεοεκλεκτικότητα παράγοντας τη φερομόνη Stegobinone σε καθαρή κρυσταλλική μορφή. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο προσδιορισμός της σχετικής στερεοδομής για τις μονοϋποκατεστημένες και τις α-διϋποκατεστημένες-β-υδροξυ κετονες, οι οποίες προέκυψαν από την ενζυμική αναγωγή των αντίστοιχων δικετονών. Ο προσδιορισμός για τις μονοϋποκατεστημένες υδροξυ κετόνες πραγματοποιήθηκε υπολογίζοντας τη σταθερά σύζευξης μεταξύ των υδρογόνων των δυο ασύμμετρων κέντρων, όπου και βρέθηκε ότι η σταθερά αυτή ήταν μικρότερη για τα syn διαμορφωμερή σε σχέση με τα αντίστοιχα anti. Για τις διϋποκατεστημένες υδροξυ κετόνες εφαρμόστηκε ο κανόνας του Heathcock, όπου μετρήθηκαν οι χημικές μετατοπίσεις τριών συγκεκριμένων ανθράκων με φασματοσκοπία 13C NMR. Από όλα τα αποτελέσματα εξάχθηκε ένας εμπειρικός κανόνας προσδιορισμού της σχετικής στερεοδομής των α-μονοϋποκατεστημένων-β-υδροξυ κετονών με φασματοσκοπία 1H NMR. Η μέθοδος αυτή βασίστηκε στην εμφάνιση του καρβινολικού πρωτονίου του syn ισομερούς σε υψηλότερες χημικές μετατοπίσεις σε σχέση με του αντίστοιχου anti. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο προσδιορισμός της απόλυτης στερεοδομής των οπτικά ενεργών δευτεροταγών αλκοολών. Στη μέθοδο που εφαρμόστηκε χρησιμοποιήθηκε το χειρόμορφο αντιδραστήριο ανισοτροπίας α-μεθοξυ-φαινυλοξικό οξύ (ΜΡΑ). Η μέθοδος αυτή βασίστηκε στην μέτρηση των τιμών ΔδR-S μεταξύ των R-MPA και S-MPA εστέρων των προϊόντων των ενζυμικών αντιδράσεων που μελετήθηκαν. Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ενζυμική σύνθεση α-υποκατεστημένων-1,3-διολών χρησιμοποιώντας τις απομονωμένες κετορεδουκτάσες. Η σύνθεση έγινε με ενζυμική αναγωγή των αντίστοιχων α-υποκατεστημενων-1,3-δικετονών, η οποία πραγματοποιήθηκε, σε πολλές περιπτώσεις, με υψηλή δραστικότητα και διαστερεοεκλεκτικότητα παράγοντας οπτικώς καθαρές τις 1,3-διόλες.
|
Ενζυμική ασύμμετρη σύνθεση χειρόμορφων ενδιαμέσων και φυσικών φερορμονών με απομονωμένες κετορεδουκτάσες
