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Invirtiendo la polaridad

Los sistemas vivos son unos excelentes químicos orgánicos, a temperatura ambiente, sin grandes presiones y sin reflujos son capaces de realizar las más complicadas síntesis con el máximo cuidado estereoquímico, preservando la homoquiralidad de la que la vida terrestre es garante. Pues bien, un claro ejemplo es uno de los sistemas catalizadores más antiguos presentes en el bioclado actual, nuestro amigo el ribosoma, que sin pestañear cataliza la formación de la amida del enlace peptídico engarzando los aminoácidos en los collares catalíticos que son las proteínas. Por el contrario, la formación de una amida preservando la estereoquímica no es una tarea tan fácil para un químico orgánico. Los métodos de síntesis orgánica de amidas convencionales pasan por condensar un ácido carboxílico (electrófilo) con una amina sustituida (nucleófilo) en una reacción que requiere la participación de agentes deshidratantes si se quiere obtener un buen rendimiento dado que el equilibrio se encuentra desplazado a reactivos. Además, si los sustituyentes de los reactivos son voluminosos la reacción se ve impedida en gran medida. No obstante, lo peor de estos métodos es la falta de estereoespecificidad de la reacción que produce frecuentemente mezclas de enatiómeros nada deseables si se les quiere dar un uso biológico a las posibles amidas peptídicas a sintetizar.

Aunque existen métodos efectivos de síntesis de péptidos como la síntesis en fase sólida que le valió el Nobel a Robert Bruce Merrifield en 1984 se sigue intentando resolver el problema en disolución. Una estrategia elegante que logra solucionar este problema es la desarrollada por Shen et al que intercambia la polaridad de los reactivos para que lograr la síntesis de la amida por un mecanismo distinto que no comprometa la estereoquímica de los productos. Esta tipo de aproximación es conocida por su nombre en alemán umpolung (polaridad reversa) y en este caso consiste en obtener una amina electrófila iodándola y un análogo nucleófilo del grupo carbonilo: un halonitroalcano. Con esta estrategia no sólo se consigue mejorar el rendimiento de la reacción sino obtener péptidos que mantienen la estereoisomería deseada. Los autores del artículo demuestran esto con aminoácidos inusuales como la aril glicina y con los 20 de relevancia biológica abriendo un nuevo campo para la síntesis de amidas de estos productos, al menos en química fina.

 

 

Reacción de una "aril glicina" con un aminoácido biológico

 

B. Shen, D. M. Makley and J. N. Johnston. Umpolung reactivity in amide and peptide synthesis. Nature 465:1027-1032

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  1. 2 febrero, 2016 a las 08:07

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