Bioorganica

Química Bioorgánica

Trabajo Práctico Nº 4

“Reducción microbial y química de acetoacetato de etilo”

Objetivos

• Evaluar las diferencias y semejanzas en la reducción de un grupo carbonílico por un sistema biológico y por reducción química con NaBH4.
• Analizar ventajas, costos y selectividad del medio.

Introducción

Los grupos carbonilo están presentes en un grannúmero de moléculas de interés biológico y su reactividad posibilita que sean utilizados frecuentemente como precursores sintéticos de muy diversas funcionalidades. Una de las reacciones de carbonilos más estudiada es su reducción para dar alcoholes. Las dos caras de una cetona asimétrica son enantiotópicas, por lo que la reducción con un agente reductor quiral, o en presencia de un catalizadorquiral, puede dar lugar a una inducción asimétrica, y a la formación estereoselectiva de uno de los dos posibles alcoholes enantioméricos.
El método clásico para la reducción de aldehídos y cetonas es el tratamiento con borohidruro de sodio (NaBH4) en disolventes próticos. Este reactivo no es quiral, por lo que la reacción de cetonas proquirales con NaBH4 da lugar a la formación de mezclasracémicas de alcoholes. En los últimos años se han desarrollado reactivos reductores quirales de carbonilos, como algunos hidruros de boro y aluminio, y también catalizadores metálicos quirales para la hidrogenación catalítica de estos grupos funcionales.
Los organismos vivos utilizan enzimas específicas para la reducción de carbonilos, como las alcohol deshidrogenasas dependientes de NADH oNADPH. Estas enzimas catalizan la reducción estereoselectiva una gran variedad de compuestos, además de sus sustratos naturales, lo que hace posible su utilización como catalizadores en síntesis orgánica. Así, la biotransformación en laboratorio de compuestos carbonílicos puede llevarse a cabo con enzimas purificadas o con organismos enteros. En el primero de los casos, es necesario añadir el cofactorNADH o NADPH, que actúa como reactivo reductor estequiométrico. En el segundo caso, debe favorecerse que el propio metabolismo de los organismos utilizados se encargue de sintetizar los cofactores necesarios.
El objeto de esta práctica es ensayar métodos químicos y enzimáticos para la reducción de una cetona proquiral. Cada grupo de prácticas llevará a cabo la reducción con el procedimientoquímico o enzimático.

Procedimiento

Reacción:

+

✓ Reducción Enzimática

Materiales

- Erlenmeyer 1 litro
- Erlenmeyer 100 ml
- Probeta 10 ml
- Barrita magnética (en forma de estrella)
- Plancha calentadora
- Pipeta 1ml
- Pro-pipeta
- Rotavapor

En un erlenmeyer de 2 L, se añadieron 80 mLde agua corriente, 15,6 g de azúcar y 11 g de levadura. Luego, se agitó la mezcla durante una hora, tras la cual se le agregó acetoacetato de etilo 1 mL y se siguió agitando por 24 h a temperatura ambiente. Transcurrido ese tiempo, se agregaron 40 mL de agua corriente con 10 g de azúcar y se agitó por una hora más, tras la que se agregó 1mL más de acetoacetato de etilo y se continuó agitando por50-60 horas más. Finalmente, se filtra sobre celite, se saturó con NaCl y se extrajo con 3 porciones de 125 mL de éter etílico. El producto pasa a la fase orgánica por lo que se conserva esta misma y se remueve el solvente con el rotavapor, hasta eliminar el solvente.

✓ Reducción Química

Materiales:

- Erlenmeyer 125 mL
- Probeta 100 mL
- Pipeta 1 mL
- Barrita magnética
-Plancha de calentamiento
- Cucharita
- Papel de filtro
- Balón
- Tirita de papel tornasol
- Ampolla de decantación
- Embudo
- Pinza
- Rotavapor

Se colocaron en un erlenmeyer de 125 mL, 40 mL de metanol, 0,15 g de NaBH4, y se dejó agitando por 30 minutos. Después de este tiempo, se concentró hasta 5 mL utilizando un rotavapor. Se agregaron, a continuación, 10 mL de agua...