PENICILIN ACILASAS. Prof. Andrés R. Alcántara. Grupo de Biotransformaciones Departamento de Química Orgánica y Farmacéutica. Fac.

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Texto completo

(1)

PENICILIN ACILASAS

Prof. Andrés R. Alcántara.

Grupo de Biotransformaciones

(2)

N S CO2H O H N O PENICILINA G (inyectable) N S CO2H O H N O O PENICILINA V (inyectable) N S CO2H O H2N 6-AP A N O H N O CO2H O O HO NH2 O

CEFALO SPO RINA C

N O H2N CO2H O O 7-ACA N O H N O CO2H CE FALO SP O RINA G N O H2N CO2H 7-ADCA

(3)

Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM

Enzimas bacterianas: Prefieren Penicilina G

Enzimas fúngicas: Prefieren Penicilina V

N

S

CO

2

H

O

H

N

O

R

pH alcalino

pH ácido

N

S

CO

2

H

O

H

2

N

+

R

O

OH

Penicilinacilasa

Penicilinacilasa

(4)

N S CO2H O H N O PENICILINA G

E-1

H2O N S CO2H O H2N O OH + 6-APA N O H N O CO2H O O CEFALOSPORINA G

E-1

H2O O OH + N O H2N CO2H O O 7-ACA

PENICILINACILASA

N O H N O CO2H O O HO NH2 O CEFALOSPORINA C

E-2

H2O N O H N O CO2H O O HO O O AC. α-OXOADIPL-7-AMINOCEFALOSPORÁNICO

D-AMINOÁCIDO-OXIDASA

Descarboxilación N O H N O CO2H O O O HO GLUTARIL-7-ACA N O H2N CO2H O O 7-ACA

E-3

H2O

GLUTARIL AMIDASA

(5)

Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM

N

S

CO

2

H

O

H

N

O

PENICILINA G

E-1

H

2

O

N

S

CO

2

H

O

H

2

N

O

OH

+

6-APA

PENICILINACILASA

OBTENCIÓN DE 6-APA

(6)

N S CO2H O H N O PENICILINA G

E-1

H2O N S CO2H O H2N O OH + 6-APA

PENICILINACILASA

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Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM

Semisíntesis química de 6-APA

N S CO2H O H N O PENICILINA G Si Me Me Me Cl Si Me Me Me N H Si Me Me Me N S O H N O O O Me Me Me N S O N Cl O O Me Me Me PCl5, -40ºC N O N OH n-BuOH, N,N-dimetilamina,-50ºC N S O N O O O N S O H2N O OH 6-APA Me Me Me NH3

(8)
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Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM

N

S

CO

2

H

O

H

N

O

PENICILINA G

E-1

H

2

O

N

S

CO

2

H

O

H

2

N

O

OH

+

6-APA

PENICILINACILASA

OBTENCIÓN DE 6-APA

(10)

N S CO2H O H N O PENICILINA G

E-1

H2O N S CO2H O H2N O OH + 6-APA

PENICILINACILASA

(11)
(12)

OBTENCIÓN DE 7-ACA

Paso 1

N O H N O CO2H O O HO NH2 O CEFALOSPORINA C

E-2

H2O N O H N O CO2H O O HO O O AC. α-OXOADIPIL-7-AMINOCEFALOSPORÁNICO

D-AMINOÁCIDO-OXIDASA

Descarboxilación N O H N O CO2H O O O HO GLUTARIL-7-ACA + H2O2

(13)
(14)

OBTENCIÓN DE 7-ACA

Paso 2

N

O

H

N

O

CO

2

H

O

O

O

HO

GLUTARIL-7-ACA

N

O

H

2

N

CO

2

H

O

O

7-ACA

E-3

H

2

O

GLUTARIL AMIDASA

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Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM

OBTENCIÓN DE 7-ACA

Paso 2

N

O

H

N

O

CO

2

H

O

O

O

HO

GLUTARIL-7-ACA

N

O

H

2

N

CO

2

H

O

O

7-ACA

E-3

H

2

O

GLUTARIL AMIDASA

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(20)
(21)

Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM N S CO2H O H N O AMPICILINA NH2 N S CO2H O H N O AMOXICILINA NH2 HO N S CO2H O H N O CO2H CARBENICILINA N S CO2H O H N O CLOXACILINA N O Cl N S CO2H O H N O OMe Cl Cl CLOMETICILINA N O H N O CO2H O O S CEFALOTINA N O H N O CO2H N MeO S N H2N CEFETAMET N O H N O CO2H NH2 CEFALEXIMA

ANTIBIOTICOS SEMISINTÉTICOS

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ANTIBIOTICOS SEMISINTÉTICOS

Problemas síntesis química:

•Activación grupo ácido

•Bloquear grupos reactivos en el ácido

•Formar la amida

•Eliminar grupos protectores

N

S

CO

2

H

O

H

2

N

R

O

OH

R

O

OH

+

N

S

CO

2

H

O

H

N

O

R

N

O

H

2

N

CO

2

H

O

O

+

N

O

H

N

CO

2

H

O

O

R

O

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Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM

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HO NH2 O O O Método de Dane NaO O HO N NaO O O O H N-metilmorfolina O Cl OEt HO N O O O O H O EtO activado protegido N S O H N O O Me Me Me Si Me Me Me activado protegido HO N O O O O H O EtO activado protegido + N S O H N O O Me Me Me O HO N O H Me O N S O H N O OH O HO NH2 Me HO NH2 O O O Método de Dane NaO O HO N NaO O O O H N-metilmorfolina O Cl OEt HO N O O O O H O EtO activado protegido N S O H N O O Me Me Me Si Me Me Me activado protegido HO N O O O O H O EtO activado protegido + N S O H N O O Me Me Me O HO N O H Me O N S O H N O OH O HO NH2 Me

Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM

MÉTODO

QUÍMICO

Este método supone unos 10

pasos, y genera 30-40 kg de

resídiuos por cada kg de resíduo.

Además emplea cloruro de

metileno, agentes sililantes, ….

(26)
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Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM NH2 O NH2 + N S O H2N O HO N S O O HO H N O NH2 CEFALEXINA 7-ADCA D-FENILGLINAMIDA

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ALGUNAS CONSIDERACIONES

Organismos que producen las

penicilinacilasas:

E.Coli, Klyveromyces

citrophila, Bacillum megterium

Para aumentar el rendimiento del

proceso se lleva a cabo una

extracción en contínuo

del

producto.

La PGA no acepta aminoácidos

cargados, por lo que no se puede

usar la fenilglicina directamente,

pues al pH al cual el carboxilo está

protonado, también lo estará el

grupo amino.

El D-AA está en forma de ester o

amida (para activar: CONTROL

CINÉTICO).

La enzima se inmoviliza

covalentemente sobre un carrier

tipo protéico (GELATINA). De esta

forma se insolubiliza y se puede

separar fácilmente del medio de

reacción.

NH2 O NH2 + N S O H2N O HO N S O O HO H N O NH2 CEFALEXINA 7-ADCA D-FENILGLINAMIDA

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Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM

ALGUNAS CONSIDERACIONES

NH2 O NH2 + N S O H2N O HO N S O O HO H N O NH2 CEFALEXINA 7-ADCA D-FENILGLINAMIDA

Para alcanzar altos valores de

conversión y rendimiento se usa un

gran exceso de D-fenilglicina, que

debe ser luego separada y

recirculado al reactor.

SEPARACIÓN EXCESO: adición de

benzaldehido ⇨ imina insoluble que

se filtra.

Como la D-Fenilglicinamida es poco

soluble en medio acuoso, al final

del proceso tendremos una mezcla

de la misma con cefalexina.

Para separar la enzima:

se emplea una enzima

inmovilizad especial (Novo

Nordisk) QUE FLOTA en el

recator, y se separa bien.

controlando el tamaño de la

partícula del soporte, se

emplea una filtración con una

membrana que retiene a la

enzima inmovilizada

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NH2 O NH2 + N S O H2N O HO Cl N S O O HO Cl H N O NH2 CEFACLOR 7-ACCA D-FENILGLINAMIDA

El CEFACLOR es inestable en valores de pH mayores de 6.5, mientras

que la solubilidad del 7-ACCA es muy baja a valores de pH inferiores a

6.5.

Para estabilizar el cefaclor se añade 2-naftol, que forma un complejo con

el antibiótico y cristaliza, separando el complejo llevando a rendimientos

del 90%.

Con esta técnica, la concentración del producto en el seno del reactor es

muy baja, por lo que se puede proceder al vaciado del raector sin peligro

de dejarnos producto atrás.

No obstante se necesita emplear un disolvente orgánico para originar un

sistema bifásico en el cual se produzca la ruptura del complejo y poder

separar el producto.

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Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM

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NH2 O NH2 + N S O H2N 6-APA D-FENILGLINAMIDA O OH N S O H N O OH O NH2 AMPICILINA

La AMPICILINA tiene una mayor

solubilidad comparada con las

cefalosporinas, por lo que hay que

cambiar la estrategia de

separación del medio, si no

queremos perder el producto.

Además, los derivados del 6-APA

son más labiles a todos los valores

de pH, por lo que se necesita:

Conversión total

Rápida separación del medio

El biocatalizador se retiene en el

reactor de manera análoga al caso

de la cefalexina (derivado inmov.

con diámetro uniforme, membrana).

•El producto (tanto lo que haya

precipatado como lo que queda

soluble) y los cristales de

D-fenilglicinamida se disuelven a ph

ácido, para posteriormente

precipitar el producto por un

ajuste del pH

a su punto

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Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM NH2 O NH2 + N S O H2N 6-APA D-HIDROXIFENILGLINAMIDA O OH N S O H N O OH O NH2 AMOXICILINA HO HO

•Ventaja: la amoxicilina es menos

soluble en las condiciones de

reacción, y precipita, por lo que la

hidrólisis no deseada del producto

se evita y no hay que hacer

ajustes del pH.

El biocatalizador se retiene en el

reactor de manera análoga al caso

de la cefalexina (derivado inmov.

con diámetro uniforme, membrana).

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ANTIBIOTICOS SEMISINTÉTICOS: OTROS CASOS

N S CO2H O H N O O PENICILINA V (inyectable)

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Prof. A. R. Alcántara, Grupo de Biotransformaciones, Facultad de Farmacia, UCM N H H N O NH H2N O O O

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