Липаза помогла получить оптически чистые макроциклы

Канадские химики разработали реакцию внутримолекулярной этерификации, катализируемую ферментом липазой. Для энантиоселективного синтеза они применили динамическое кинетическое расщепление и таким образом получили набор оптически чистых макроциклических эфиров, в том числе природный антигрибковый агент пиренофорин. Исследование опубликовано в Nature Synthesis.

Если химику нужно получить из рацемического исходного оптически чистый продукт, можно использовать кинетическое расщепление. Этот подход основан на том, что в присутствии хирального катализатора реагирует только один из оптических изомеров исходного вещества, и, соответственно, продукт получается оптически чистым. Проблема этого метода в том, что второй изомер исходного вещества в реакцию не вступает, и из-за этого максимально возможный выход продукта составляет 50 процентов.

А чтобы повысить возможный выход продукта, можно использовать динамическое кинетическое расщепление. Для этого в реакционную смесь добавляют еще один катализатор, вызывающий быструю рацемизацию исходного вещества. При этом как только один из изомеров вступает в реакцию, оставшееся исходное под действием катализатора быстро превращается обратно в эквимолярную смесь изомеров. Так происходит до тех пор, пока реагент не израсходуется полностью. В этом случае выход может достигать 100 процентов.

Такой подход применили и химики под руководством Шона Коллинза (Shawn K. Collins) из Монреальского университета. Их идея была в том, чтобы брать рацемические гидроксикислоты и с помощью ферментативного катализа получать из них оптически чистые макроциклические сложные эфиры. Проблема была в том, чтобы подобрать подходящий фермент и катализатор для рацемизации исходных гидроксикислот.

Чтобы найти подходящие условия реакции, химики перебрали несколько циклопентадиеноновых комплексов железа и рутения в качестве катализаторов рацемизации и несколько липаз. В результате оказалось, что комбинация из катализатора Шво — классического рутениевого катализатора гидрирования — и липазы дрожжей CALB (Candida antarctica lipase B) дает неплохие выходы продуктов, а значения их энантиомерных избытков достигают 99 процентов.

Далее ученые показали, что в найденных условиях можно получать макроциклы, содержащие в цикле от 14 до 18 атомов углерода. Кроме того, когда химики ввели в реакцию смесь диспирта и дикислоты, им удалось выделить продукт двойной этерификации с выходом 52 процента. Как отмечают ученые, в большинстве экспериментов побочно образовывались ациклические продукты этерификации.

Так химики разработали удобный метод получения оптически чистых макроциклов. С помощью него они синтезировали природный макролид (-)-пиренофорин с общим выходом в 20 процентов на три препаративные стадии.

Ранее мы рассказывали о том, что сложные эфиры отвечают за характерный вкус апельсинов.