Syntéza 4-nitrofenyl-β-D-apiofuranozidu - chromogénneho substrátu pre spektrofotometrické stanovenie β-apiozidáz

Authors: Peter Kis 1    Mária Mastihubová 1    Vladimír Mastihuba 1   
1 Slovenská akadémia vied, Bratislava, Slovenská republika   
Year: 2015
Section: Organic, bioorganic and pharmaceutical chemistry, pharmacology
Abstract No.: 1311
ISBN: 978-80-970712-8-8

D-apióza je vetvený monosacharid, ktorý je súčasťou rôznorodých komplexných oligoglykozidov nachádzajúcich sa v liečivých rastlinách. Prírodné látky, obsahujúce β-D-apiofuranozid vo svojej štruktúre (napr. kelampayozidy, kukurbitozidy, luteozidy),1 sa častokrát vyznačujú pozoruhodnými biologickými aktivitami.2 Avšak ich hlbšie štúdium a potenciálne terapeutické využitie je brzdené náročnosťou ich izolácie z rastlín ako aj komplikovanosťou ich syntézy. Preto narastá potreba vypracovania efektívnejších syntetických metód vedúcich k ich menej komplikovanej príprave.

D-apiozidázy sú hydrolázy, ktoré sú schopné hydrolyzovať väzby medzi β-D-apiofuranózou a zvyšným oligosacharidom v rastlinnom materiáli.3 Menej známou katalytickou vlastnosťou niektorých glykozidáz, je, že v určitých podmienkach sú schopné syntetizovať a v reakcii využiť aj iný akceptor ako vodu, napríklad ďalší glykozid.

V súčasnosti sa naše laboratórium zaujíma o detekciu D-apiozidázových aktivít v rôznych enzýmových preparátoch s cieľom enzymaticky pripravovať β-D-apioglykozidy. V tomto príspevku prezentujeme syntézu 4-nitrofenyl-β-D-apiofuranozidu, chromogénneho substrátu pre spektrofotometrické stanovenie β-D-apiozidáz. Substrát bol pripravený v piatich krokoch s 56% celkovým výťažkom, (36% v 10 krokoch z D-manózy). Vychádzajúc z 2,3-O-izopropylidén-α,β-D-apiofuranózy (1), ktorá bola syntetizovaná modifikáciou dvoch už publikovaných metód z D-manózy,4 sa v prvom kroku využila regioselektívna enzymatická benzoylácia primárneho hydroxylu apiofuranózy 1 lipázou LPL-100T s použitím vinylbenzoátu ako acyl donoru, čo poskytlo 5-O-benzoyl-2,3-O-izopropylidén-α,β-D-apiofuranózu (2) v 95% výťažku (α/β = 1:4). Odstránenie izopropylidénacetálu v zlúčenine 2 80% vodným roztokom kyseliny mravčej poskytla 5-O-benzoyl-α,β-D-apiofuranózu (3) v 92% výťažku (α/β = 0.55:1). Následne sa zlúčenina 3 acetylovala použitím acetanhydridu a pyridínu, čo poskytlo 5-O-benzoyl-1,2,3-tri-O-acetyl-α,β-D-apiofuranozid (4) v 91% výťažku (α/β = 1:2). Furanozid 4 predstavuje glykozyl donor, potrebný pre finálnu glykozylačnú reakciu. Ako vhodný promótor glykozylačnej reakcie zlúčeniny 4 so 4-nitrofenolom sa ukázala zmes BF3.OEt2 a TEA, ktorá poskytla zmes anomérov 4-nitrofenyl-5-O-benzoyl-2,3-di-O-acetyl-α,β-D-apiofuranozidu (5) v pomere (α/β = 1:10) v 77% výťažku. Deacylácia anomérnej zmesi 5 metanolátom sodným v metanole poskytla 4-nitrofenyl-β-D-apiofuranozid v 91% výťažku.

Práca rieši problematiku projektov: Chemoenzymatická syntéza a hodnotenie biologických aktivít prírodných glykofenolík a ich analógov Vega 2/0138/12 Chemoenzymatická syntéza kľúčových glykosyntónov prírodných látok.
1 a) Akira, T., et al.: Tetrahedron, 1988, 44, 4703. b) Miyamura, M., Nishioka, I., Nohara, T., Tomimatsu, T. Phytochemistry, 1983, 22, 215. c) Hata, E., et al.: Chem. Pharm. Bull., 2005, 53, 225-228. d) Li, W., Koide, A., et al.: J. Nat. Prod. 2005, 68, 1754-1757. e) Kanchanapoom, T., Kasai, R., Yamasaki, K. Phytochemistry, 2002, 59, 557-63. f) Kanchanapoom, T., Kasai, R., Yamasaki, K. Phytochemistry, 2002, 59, 565-70.
2 a) Guo, J. M., et al.: Carbohydr. Res. 2013, 382, 19-24. b) Basnet, P., et al.: Phytother. Res. 1996, 10, 387-392. c) Amarquaye, A., et al.: J. Nat. Prod., 1998, 61, 564-570. d) Abdel-Mageed, W.M., et al.: Fitoterapia, 2012, 83, 500-507.
3 a) Bayonove, C., Günata, Z., Sapis, J.-C.: J. Agric. Food Chem., 1992, 40, 1886-1891. b) Bayonove, C., Dupin, I., Günata, Z., Sapis, J.-C., Vallier, M. J.: Enzyme and Microbial Technology, 1997, 39-44. c) Baumes, R., Guo, W., Günata, Z., Salmon, J.-M., Tapiero, C.: J. Agric. Food Chem., 1999, 47, 2589-2593
4 a) Ho, P.-T.: Can. J. Chem., 1978, 57, 381-383. b) Balzarini, J., DeClercq, E., Hammerschmidt, Ohler, F., E., Polsterer, J.-P., Zbiral, E.: Liebigs Ann., 1995, 551-558