SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS Dr. Américo Castro Luna

SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS 1. La reacción de Hell – Volhard – Zelinsky, es una reacción de sustitución (por desprotonación) que se da en el átomo de carbono adyacente al grupo carbonilo (aldehídos y cetonas), es utilizada para la halogenación en la posición alfa de un ácido carboxílico. El ácido alfa halogenado carboxílico tratado con exceso de amoníaco (amonólisis) genera un alfa aminoácido racémico.

Rendimientos relativamente bajos Aminación de α-halo ácidos Hell-Volhard-Zelinsky Es la forma más inmediata de introducir un grupo amino en a a un ácido carboxílico R R 80% 25ºC 4 dias Rendimientos relativamente bajos Válido para: glicina, alanina, serina, treonina, valina, leucina, nor leucina, fenilalanina (SN2) R 56% (R,S) – α - aminoácido

2. Síntesis de Strecker.- Es un método que consiste en obtener un alfa aminoácido a través de dos etapas: a) Tratando un aldehído con solución acuosa de amoníaco en presencia de HCN ó KCN / NaCN. b) El producto que se obtiene es un alfa-aminonitrilo intermediario, que por hidrólisis da el alfa aminoácido racémico.

3. Síntesis de Gabriel y Malónica 3. Síntesis de Gabriel y Malónica.- La síntesis malónica es una reacción de alquilación del malonato de dietilo, con posterior hidrólisis y descarboxilación, generando un ácido acético alquilado.

Para adaptar esta síntesis en la obtención de aminoácidos, se emplea el éster N-ftalimidomalónico que proviene de la reacción alfa-bromomalonato de dietilo con la ftalimida potásica; el que tratado con –OEt / RX genera el éster alquilado. En este caso el grupo amino está protegido en forma de amida, el grupo ácido está protegido como éster etílico y la posición alfa está activada por el grupo éster temporal del malonato de dietilo. Todo esto se representa como si fuera la molécula de la glicina:

La síntesis de Gabriel y Malónica, es un método general para la síntesis de aminoácidos, que combina la síntesis de Gabriel de aminas con la síntesis malónica de ácidos carboxílicos alquilados. Ambas síntesis comienzan con el éster N-ftalimidomalónico, que sirve de base para la síntesis de α-aminoácidos. El éster es alquilado y luego hidrolizado, así el grupo ftalimido se hidroliza junto con los grupo éster. El producto final es un ácido aminomalónico alquilado que por descarboxilación da el α-aminoácido racémico.

Vía síntesis de Gabriel 2-bromomalonato de dietilo con ftalimida potásica 85% ftalimida potásica d derivado N-ftalimida

Vía síntesis de Gabriel Válido para muchos aminoácidos. R derivado N-ftalimida Glicina (R=H)85%

Resolución de aminoácidos (R) (S) La síntesis de Gabriel y Malónica, como la síntesis de Strecker, realizada a partir de sustancias aquirales, producen mezclas racémicas de α-aminoácidos (mezcla de partes iguales de compuestos (S) y (R). La resolución de aminoácidos es factible transformándolos en diasteroisómeros y posteriormente en sus enantiómeros correspondientes. También de manera selectiva se pueden separar por métodos biológicos.

Discriminación biológica de los enantiómeros Las enzimas de los seres vivos son quirales y son capaces de diferenciar entre enantiómeros . Generalmente, solo uno de los dos enantiómeros encaja adecuadamente en el sitio activo quiral de una enzima.

Los sistemas biológicos son capaces de distinguir entre los enantiómeros de muchos compuestos quirales diferentes. En general, solo uno de los enantiómeros produce el efecto característico; el otro o bien no produce ningún efecto o tiene un efecto diferente. Ejemplo: La epinefrina levógira que es una hormona segregada por las glándulas adrenales, frente a la epinefrina sintética tienen el mismo efecto que la hormona natural, sin embargo la forma (+) dextrógira, no tiene este efecto y es tóxica. La siguiente figura expresa de cómo el enantiómero (-) de la epinefrina encaja en el sitio activo de la enzima.

Reconocimiento molecular de la epinefrina por una enzima Reconocimiento molecular de la epinefrina por una enzima. Sólo el enantiómero levógiro encaja en el sitio activo de la enzima. Sitio activo de la enzima

Biosíntesis de aminoácidos A partir de amoniaco y carbohidratos (a-cetoácidos) se sintetizan en el organismo en presencia de enzimas reductoras Síntesis de glutámico Aminoácidos esenciales: Arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano y valina. L-glutamato deshidrogenasa a-cetoglutarato Ac. glutámico Síntesis de aminoácidos transaminasa L-aminoácido a-cetoácido

REACCIONES DE AMINOÁCIDOS 1. Por el grupo amino.- Ante un agente acilante transforma el grupo amino en una amida. 100ºC 2h 80% Histidina anhidrido acético N-acetilhistidina

Éster metílico de la fenilalanina 2. Por el grupo carboxilo.- Al igual que los ácidos carboxílicos monofuncionales, con exceso de alcohol y HCl gaseoso como catalizador, generan ésteres que actúan como derivados protectores; siendo los más importantes los ésteres metílicos, etílicos y bencílicos y se les aisla por cristalización como clorhidratos. El grupo amino protonado (-NH3+) del aminoácido no interfiere en la reacción. Así mismo, el éster en un medio ácido regenera al aminoácido libre. 90% Fenilalanina Éster metílico de la fenilalanina

Gracias Dr. Américo Castro Luna