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Ver el documento (formato PDF)   Gallo, Carola.  "Síntesis de oligosacáridos de galactofuranosa, componentes de glicoconjugados de tripanosomátidos"  (1998)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
La glicobiología de Ia galactofuranosa (Galf) es un tema de creciente interés. Dicho monosacárido es constituyente de glicoconjugados de bacterias, protozoarios y hongos, pero el mamífero huésped aparentemente no biosintetiza glicoconjugados con Galf . Recientemente se han identificado oligosacáridos de diferente tamaño, los cuales se liberan de glicoproteínas de T. cruzi por reacciones de β-eliminación. Todos estos oligosacáridos se encuentran ligados O-glicosídicamente a la proteína a través del disacárido β-D-GaIf-(1—>4)-GlcNAc(9). Dicho disacárido aparece luego ramificado con un número variable de unidades de Galp, que convierten a la cadena de azúcares en aceptora de ácido siálico a través de una reacción de trans-sialidación. En particular, el trisacárido β-D-GaIf-(1—>4)—-GlcNAc (23) representa el oligosacárido más simple de esta serie que puede ser aceptor de ácido siálico. Tanto 9 como 23 no habían sido sintetizados previamente y sólo se habían obtenido como los alditoles correspondientes por β-eliminación reductiva de las glicoproteínas. Por otra parte, aunque la galactofuranosa se encuentra generalmente como extremo terminal, se ha identificado una serie de glicoconjugados en donde la Galf se encuentra interna. Por ejemplo, el “core” del lipofosfoglicano (LPG) de especies de Leishmania así como los GIPLs del tipo 2 de L. majory L. mexicana presentan la unidad a-D-Galp-(1—>3)-D-Galf. Esta misma unidad es contituyente de bacterias patógenas. mientras que la unidad β-D-Galp-(1—>3)-D-Galf se encontró en polisacáridos capsulares de Streptoccocus neumoniae. Sintones para la introducción de estos dos disacáridos no habían sido sintetizados. En este trabajo se presentan: 1. Una revisión de la distribución de galactofuranosa en tripanosomatídeos 2. Un resumen del método de glicosidación por tricloroacetamidatos. 3. Una descripción detallada de las reacciones que se realizaron en este trabajo de investigación y la discusión de los resultados obtenidos. 4. Una descripción del trabajo experimental desarrollado. Para la sintesis de β-D-Galf-(1—>4)-GlcNAc (9), el compuesto de partida de la secuencia desarrollada fue el bencil 2-acetamido-2-desoxi-a-D-glucopiranósido (2), el cual se benzoiló regioselectivamente en HO-3 y HO-6 con N-benzoilimidazol para dar 3 (70 % rendimiento). El derivado perbenzoilado 4 se obtuvo como subproducto minoritario (9 % rendimiento). La condensación promovida por SnCl4 de la penta-Obenzoil- D-galactofuranosa (5) con 3 condujo al disacárido 6 (85% rendimiento) con formación altamente diasteroselectiva del enlace anomérico (configuración β). A efectos de obtener el disacárido libre, se procedió a eliminar los grupos protectores. Inicialmente, se intentó eliminar el grupo bencilo por hidrogenación catalítica bajo distintas condiciones y el mejor resultado se obtuvo cuando se utilizó Pd(OH)2 como catalizador a 1 atmósfera de H2 por 10 días. Se lograba así una hidrogenólisis parcial conduciendo a 7 con 77 % de rendimiento y se recuperaba un 11 % de 6 sin reaccionar. Cuando se trató de desbenzoilar 7 con NaOMe en MeOH se descomponía el material de partida por lo cual se optó por el camino inverso para la desprotección total de 6. Por desbenzoilación de 6 con metóxido de sodio en metanol se obtuvo el bencil glicósido del disacárido deseado (8) con 97 % de rendimiento. Así como ocurrió con 6, la desbencilación de 8 por hidrogenación catalítica con Pd/C o Pd(OH)2/C como catalizadores, resultaba extremadamente lenta y no se conseguía completar la reacción. Sin embargo 8 experimentó hidrogenólisis cuantitativa por transferencia catalítica heterogénea (Pd/C) de hidrógeno, utilizando formiato de amonio en metanol caliente obteniéndose el disacárido libre β-D-Galf(1—>4)GlcNAc(9), cristalino con excelente rendimiento (55 % de rendimiento total a partir de 2). La reducción de 9 con NaBH4 condujo al alditol cristalino (10) que mostró señales diagnósticas (C-anomérico 109,0 ppm, C-1 y C-4 de GlcNAc 61,8 y 78,8 respectivamente) casi idénticas a las informadas para el "disacárido alditol" aislado de glicoproteínas de T. cruzi. De esta manera se confirmó por síntesis la estructura de este disacárido natural, interesante desde el punto de vista biológico. Paralasíntesis de β-D-GaIf-(1—>4)--GlcNAc (23) el compuesto de partida de la secuencia desarrollada fue el bencil 2-acetamido-3-Obenzoil- 2-desoxi-a-D-glucopiranósido (14), que se preparó fácilmente a partir de un procedimiento que aumentó el rendimiento total (68 %) con respecto al anteriormente descripto (36 %). Para ello, se trató 2 con α,α-dimetoxitolueno según el procedimiento de Evans obteniéndose 12 con 88 % de rendimiento, que luego se benzoiló con cloruro de benzoílo en piridina para dar 13 con 95 % de rendimiento. La remoción del bencilidén según la técnica descripta condujo a 14 con 81 % de rendimiento. Por benzoilación de D-galactosa con cloruro de benzoilo en piridina a alta temperatura se obtuvo la mezcla de anómeros de la perbenzoil-α,β-D que el descripto en literatura y en este caso cristalino. La alta regioselectividad en favor del HO-6 era esperable, debido a que este hidroxilo primario se encuentra menos impedido que el HO-4 secundario. Además, se encontró que el HO-4 no podía ser glicosidado cuando se trataba tanto 14 como 16 con un exceso de 15 en presencia de SnCl4. Sin embargo, la glicosidación del HO-4 del disacárido 16 con un exceso de penta-O-benzoil-α,β-D-galactofuranosa (5) condujo al trisacárido protegido 19 con 41 % de rendimiento. En esta reacción también se aisló otro compuesto correspondiente al producto de transglicosidación, es decir, el derivado perbenzoilado de β-D-GaIf-(1->4)--GlcNAc (20). La estructura de 20 se confirmó por una síntesis directa e independiente. Por glicosidación de 14 con un exceso de 5 utilizando SnCl4 como promotor se obtuvo 20 con 63 % de rendimiento y presentó las mismas características físicas y espectroscópicas que el producto obtenido previamente. También se aisló el disacárido 21 con 27 % de rendimiento. El compuesto 21 se obtuvo con mayor rendimiento (66 %) por tratamiento de 14 con 1,1 equivalentes de 5 en presencia de SnCl4. Dado que tanto la conversión de 14 al disacárido 16 y de 16 al trisacárido 19 eran promovidas por SnCl4 en las mismas condiciones de reacción, se simplificó la síntesis de 19 mediante un procedimiento en un solo paso (“one-pot"). Así, a partir de 14 por adición secuencial de 15 y 5 se obtuvo 19 con formación altamente diasteroselectiva de los dos centros anoméricos de configuración β con 34 % de rendimiento. Este procedimiento, a pesar de que no significó un aumento en el rendimiento total de 19, resulta directo y sencillo, ya que conduce a 19 utilizando galactosas perbenzoiladas como precursores, evitando la purificación de los productos intermedios. Otra ventaja es que las galactosas perbenzoiladas, 5 y 15, se obtienen de manera sencilla en la misma reacción por cristalización fraccionada. A efectos de obtener el trisacárido libre β-D-Galf(1—>4)GlcNAc(23), objetivo de la síntesis, se procedió a eliminar los grupos protectores teniendo en cuenta que, para la desprotección del disacárido 6, se había encontrado que convenía primero desbenzoilar y luego desbencilar. La desbenzoilación de 19 con NaOMe en MeOH condujo al bencil glicósido del trisacárido deseado 22 con 99 % de rendimiento. Por hidrogenólisis del grupo bencilo de 22 utilizando formiato de amonio-10% Pd/C en metanol caliente se obtuvo el trisacárido libre 23 (99%). El trisacárido 23 representa una nueva estructura de oligosacáridos unidos a proteína por residuos de treonina o serina encontrados únicamente en glicoproteinas de T. cruzi. La reducción de 23 con NaBH4 condujo al alditol 24 (97 %) cuyos RMN 13C y ¹H mostraron ser idénticos a los informados para el alditol disubstituido liberado por β-eliminación reductiva de las mucinas de la cepa G de T. cruzi. Dado que el tipo de unión a proteína por GlcNAc ylapresencia de Galf resultaban novedosos y teniendo en cuenta que se obtuvieron por síntesis los productos secundarios 20 y 21, resultaba interesante su conversión a los alditoles correspondientes. Estos resultaban útiles en estudios sobre la influencia de la Galf en la cromatografía liquida de intercambio aniónico (Dionex) que forma parte de otro proyecto del laboratorio sobre determinación de estructuras de mucinas de T. cruzi. Se procedió pues a la desbenzoilación de 20 con NaOMe en MeOH obteniéndose 25 como producto cristalino con 98 % rendimiento. La desbencilación de 25 con formiato de amonio-10% Pd/C en metanol caliente condujo a 26 como una mezcla de anómeros α,β. La reducción de 26 con borohidruro de sodio dio 27 con 98 % de rendimiento. Siguiendo la misma secuencia de desprotección descripta, se obtuvieron los compuestos 28, 29 y 30. Para realizar la primera síntesis de sintones de los disacáridos β-D-Galp( 1-)3)-D-Galf y α-D-GaIp-(1—>3)-D-Galf para la introducción de Galf interna en la construcción de oligosacáridos de glicoconjugados, la estrategia fue utilizar como precursor de galactofuranosa un derivado de D-galactono-1,4-lactona con el OH-3 libre, que luego sería glicosidado con un derivado conveniente de Galp. Teniendo en cuenta que los grupos acilos son muy estables a las condiciones de glicosidación generales, y que sería conveniente obtener este derivado en un solo paso de reacción, se procedió a estudiar la acilación parcial de la D-galactono-1,4-lactona con cloruro de pivaloilo. Por tratamiento de esta lactona con un exceso de cloruro de pivaloilo en piridina se obtuvo el perpivaloil derivado 31 con 82 % de rendimiento. Asimismo, cuando se realizó la reacción con 2,2 equivalentes del reactivo acilante, se obtuvo el 2,6-di-O-pivaloil derivado 32, pues estas posiciones son las más reactivas debido a que el OH-6 es primario y el OH-2 se encuentra activado por efecto inductivo del carbonilo. Una vez sintetizados los dos testigos 31 y 32, se procedió a realizar la protección parcial de la D-galactono-1,4-lactona con 3,3 equivalentes de cloruro de pivaloilo. Se obtuvo una mezcla de 31; 2,3,6-tri-O-pivaloil (33) y 2,5,6-tri-O-pivaloil (34) derivados; y 32 con 21,6; 2,6; 9,6 y 30 % de rendimiento, respectivamente. La pobre selectividad enlaacilación parcial, aun con un grupo protector voluminoso como el pivaloilo, se debe a que el OH-3 se encuentra pseudo-ecuatorial y en una relación trans respecto del OH-2 y de la cadena lateral en el C-4. El bajo rendimiento obtenido para 34 sumado a la tediosa purificación demostraron que este método de protección parcial no resultaba conveniente y era necesario desarrollar una ruta alternativa. Sin embargo, se continuó el estudio de pivaloilación parcial de lactonas que presentaran una relación cis entre OH-2 y OH-3. La pivaloilación de D-gulono-1,4-lactona con 3,6 equivalentes de cloruro de pivaloilo resultó altamente regioselectiva en favor del 2,5,6-tri-Opivaloil derivado (35, 85 %) lo cual confirmaba la influencia de la configuración relativa de OH-2 y OH-3. También se aisló el perpivaloil derivado 36 como producto minoritario (2,6 %). A partir de D-manono-1,4-lactona en las mismas condiciones de reacción, cristalizó del crudo de reacción el 2,5,6-tri-O-pivaloil derivado 37 con 50 % de rendimiento. Se aisló además una pequeña cantidad del producto perpivaloilado 38. Considerando que la acilación selectiva de D-galactono-1,4-lactona conducía al 2,5,6-tri-O-acil derivado con bajo rendimiento. se pivaloiló selectivamente el OH-2 de la 5,6-O-isopropilidén-D-galactono-1,4-lactona (39) para obtener 5,6-O-isopropilidén- 2-O-pivaloil-D-galactono-1,4-lactona (40) cristalina con 79 % de rendimiento Una vez obtenido el aceptor deseado 40, era necesario efectuar la glicosidación con un derivado de galactosa piranósica. Dada la labilidad del isopropilidén frente al SnCl4. y teniendo en cuenta que se querían obtener los enlaces glicosídicos en las configuraciones α y β, se decidió utilizar el procedimiento del tricloroacetamidato para la activación del oxígeno anomérico de la galactosa convenientemente protegida. Para la síntesis del sintón de β-D-Galp-(1—>3)-D-Galf se trató 2,3,4,6-tetra-Oacetil- a,β-D-galactopiranosa con Cl3CCN y un equivalente de DBU por 30 minutos y se obtuvo el β-tricloroacetamidato 43 como un compuesto cristalino con 80% de rendimiento. Para formar el enlace glicosídico β, se condensó el aceptor 40 con el tricloroacetamidato 43, utilizando triflato de trimetilsililo(TMSOTf) como catalizador y se obtuvo el disacárido lactónico β 44 como un sólido amorfo con 84 % de rendimiento. La reacción fue altamente estereoselectiva como era de esperar debido a la asistencia anquimérica del acilo en C-2 de 40. La reducción de 44 con disiamilborano condujo a 45 como un sólido amorfo con 92 % de rendimiento. El rendimiento total del sintón de Galf interna 45, objeto de síntesis fue del 55 %. Debido a que la ruta desarrollada para la obtención de 45 era simple y teniendo en cuenta que la remoción de su isopropilidén conduciría al derivado en la configuración piranósica, se esbozó la posibilidad de que 45 fuera precursor también de β-D-Galp-(1—>3)-D-Galp. Por hidrólisis de 45 con AcOH acuoso. se obtuvo 46 como un sólido amorfo con 94 % de rendimiento. Se peracetiló 46 con anhídrido acético en piridina a 5°C , obteniéndose una mezcla de los derivados β-furanósico 47, α-furanósico 48; β-piranósico 49 y α-piranósico 50, en relación 12:8:33:47, respectivamente,y un 80 % en favor de la configuración piranósica, por lo tanto, esta mezcla podría utilizarse sin purificar para la introducción de β-D-Galp-(1—>3)-D-Galp en síntesis de oligosacáridos. Esta sintesis, por su simplicidad y rendimiento, se compara favorablemente con los metodos descriptos. Se aislaron y caracterizaron los compuestos 47, 49 y 50. Por otra parte, el compuesto 44 se redujo con NaBH4 y por posterior agregado de NaOMe en MeOH, se obtuvo β-D-galactopiranosiI-(1—>3)—D-galactitol (51) como un sólido cristalino con 98 % de rendimiento. Para la sintesis del sintón de α-D-Galp-(1—>3)-D-Galf se empleó un derivado de galactopiranosa que posee un grupo no participante en C-2 como el tricloroacetamidato de O-(2,3,4,6-tetra-O-bencil-β-D-galactopiranosilo) (52) que se obtuvo cristalino con 69 % de rendimiento siguiendo el procedimiento descripto. La condensación de la lactona 40 con el β-tricloroacetamidato 52 utilizando triflato de trimetilsililo como catalizador y éter como solvente a 0°C condujo al disacárido lactónico α 53 como un sólido amorfo con 74 % de rendimiento. Por hidrogenación catalítica de 53, tratamiento con ácido acético acuoso y posterior acetilación con anhídrido acético en piridina, se obtuvo 2,3,4,6-tetra-O-acetil-α-Dgalactopiranosil-( 1->3)-5,6-di-O-acetil-2-O-pivaloil-D-galactono-1,4-lactona (54) confirmando la configuración anomérica de su precursor 53. Una vez comprobada la alta diastereoselectividad de la glicosidación que condujo al disacárido lactónico α 53, se procedió a reducir lactona y así obtener el sintón objeto de síntesis. Por tratamiento de 53 con diisoamilborano se obtuvo 55 como un sólido amorfo con 88 % de rendimiento. La obtención del disacárido lactónico 44 no se pudo realizar utilizando SnCl4 como promotor y penta-O-benzoiI-β-D-galactopiranosa (15). Sin embargo, en las mismas condiciones, en presencia de SnCl4 y penta-O-benzoil-a,β-D-galactofuranosa, se obtuvo 56 cristalino con 58 % de rendimiento. Con el fin de confirmar la posición en donde ocurrió la glicosidación, se benzoiló 56 con cloruro de benzoilo en piridina y se obtuvo 2,3,5,6-tetra-O-benzoil-β-D-galactofuranosil-(1—>3)5,6- di-O-benzoil-2-O-pivaloil-D-galactono-1,4-lactona (57), confirmando la estructura de su precursor. Por tratamiento de 56 con NaBH4y posterior agregado de NaOMe en MeOH. se obtuvo β-D-galactofuranosil-(1—>3)-D-ga|actitol(58) como un sólido cristalino con 95 % de rendimiento. En este trabajo de tesis se han sintetizado 57 compuestos, de los cuales 46 (3, 4, 6-11, 15-17, 19-38, 40. 44-47, 49-51, 53-58) no se encontraban descriptos en literatura.

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Registro:
Título : Síntesis de oligosacáridos de galactofuranosa, componentes de glicoconjugados de tripanosomátidos    
Autor : Gallo, Carola
Director : Muchnik de Lederkremer, Rosa María
Año : 1998
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Química Orgánica
Grado obtenido : Doctor en Ciencias Químicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_3020_Gallo
Idioma : Español
Area Temática : 
Palabras claves : GALACTOFURANOSA; OLIGOSACARIDOS; TRYPANOSOMA CRUZI; ALDONO-1,4-LACTONA; TRICLOROACETAMIDATO; GALACTOFURANOSA; OLIGOSACCHARIDES; TRYPANOSOMA CRUZI; ALDONO-1,4-LACTONE; TRICHLOROACETAMIDATE
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