Síntesis bioelectrocatalítica bifásica de los β-hidroxi nitriles quirales

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis y Química Sintética
• Bioelectroquímica y química verde

Sus antecedentes:

• La síntesis asimétrica basada en la oxidorreductasa se enfrenta a limitaciones debido al alto consumo de cofactores y a la escasa solubilidad del sustrato en medios acuosos.
• Los β-hidroxi nitriles quirales son productos intermedios valiosos, especialmente en la síntesis de estatinas, lo que pone de relieve la necesidad de métodos de producción eficientes.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema bioelectrocatalítico bifásico para abordar los problemas de regeneración de cofactores y solubilidad de sustratos en la síntesis basada en oxidorreductasas.
• Demostrar la eficacia del sistema en la producción de β-hidroxi nitriles quirales utilizando como modelo la alcohol deshidrogenasa (AdhS) y la halohidrina deshalogenasa (HHDH).

Principales métodos:

• Construcción de un sistema bifásico en el que se utiliza el éter metílico terciobútil (MTBE) como fase orgánica.
• Inmovilización de la diaforasa (DH) en un polímero redox modificado con cobaltoceno en un electrodo (bioelectrodo DH/Cc-PAA) para la regeneración de NADH.
• Conversión electrocatalítica del 4-cloroacetoacetato de etilo (COBE) en β-hidroxi nitriles quirales mediante el uso de AdhS y el NADH regenerado.

Principales resultados:

• El sistema bifásico aumentó significativamente la concentración y el exceso enantiomérico del producto ((R) -CHCN), alcanzando 25,5 mM con 81,2% ee después de 10 horas.
• La conversión de COBE fue 8,8 veces mayor en comparación con un sistema de una sola fase, logrando una tasa de conversión del 85%.
• La fase orgánica (MTBE) mejoró la carga del sustrato, evitó la hidrólisis, extendió la vida útil del electrodo y aumentó la eficiencia de Faradaic.

Conclusiones:

• El sistema bioelectrocatalítico bifásico desarrollado supera efectivamente las limitaciones clave en la síntesis asimétrica basada en la oxidorreductasa.
• Este enfoque demuestra un potencial significativo para la producción eficiente y escalable de varios nitriles β-hidroxi quirales con estructuras diversas.