Condensación aldólica catalizada por albúmina de suero bovino

Abstract

La biocatálisis brinda metodologías sintéticas suaves, selectivas y sustentables, y está consolidada como una fuente de alternativas a los métodos químicos tradicionales. En este sentido, se han hallado numerosas enzimas con actividades catalíticas inesperadas, lo que se denomina promiscuidad catalítica. En el presente trabajo se propone como objetivo general ampliar el campo de aplicación de la promiscuidad, centrándose en el estudio de la condensación aldólica cruzada catalizada por albúmina de suero bovino (BSA), una proteína no enzimática. En particular, la tesis desarrolla un método alternativo para obtener cetonas α,β-insaturadas (enonas), que trascurre en condiciones suaves de reacción y utiliza un catalizador sustentable y compatible con el medio ambiente. En el Capítulo 1 se presenta una introducción sobre biocatálisis y biotransformaciones, promiscuidad y BSA. En el Capítulo 2 se muestran los resultados del estudio de la reacción de condensación aldólica cruzada entre acetona y una serie de benzaldehídos, catalizada por BSA. Esta reacción tiene valores elevados de conversión a las correspondientes enonas y se lleva a cabo en agua y etanol, solventes económicos y no contaminantes. También es destacable el gran potencial de reúso del biocatalizador, por su elevada estabilidad. Además, se presenta el efecto que tienen sobre la conversión a enona los sustituyentes del sustrato aldehídico aromático, el solvente de reacción y su proporción. En el Capítulo 3 se describen los resultados de la condensación aldólica cruzada entre benzaldehído, p nitro-benzaldehído y cuatro cetonas alifáticas (butanona, 3-pentanona, ciclopentanona, ciclohexanona), catalizada por BSA. Tanto las cetonas cíclicas como las acíclicas ensayadas permiten obtener elevados porcentajes de conversión a las enonas correspondientes, evidenciando una aceptable tolerancia de sustratos tanto en el grupo dador como aceptor frente a la reacción de condensación aldólica. Además, se postuló un mecanismo de reacción bi-bi ordenado que incluye residuos del sitio catalítico de la proteína con valores de pKa anormales. En el Capítulo 4 se muestran ensayos de reacciones de ciclación aldólica intramolecular catalizadas por BSA. Si bien con la mayoría de los sustratos ensayados no ocurren reacciones aldólicas, con 2-acetilbenzaldehído se obtiene el cetol 3-hidroxi-1-indanona. Además, los experimentos sugieren que la ciclación que conduce a este producto no ocurre en el mismo sitio de unión de la proteína donde se cataliza la reacción entre acetona y benzaldehído. El trabajo realizado permitió ampliar el campo de aplicaciones promiscuas de la BSA y avanzar en la comprensión de la reacción de condensación aldólica cruzada catalizada por esta proteína. El procedimiento biocatalítico desarrollado en la tesis, suave y sencillo, permitió obtener un conjunto de 14 cetonas α,β-insaturadas a escala preparativa y presenta potencialidad en la condensación aldólica de compuestos lábiles en medio fuertemente básico.