bibliografia - Università degli Studi di Ferrara
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Figura 1. La biocatalisi: input scientifici e applicazioni industrialiGrazie alla sua interdisciplinarietà, la biocatalisi è una toolbox per la sintesiorganica che permette di costruire un razionale sintetico tenendo inconsiderazione la molecola da sintetizzare, il processo di sintesi nel suocomplesso e la natura biologica del catalizzatore [5].Oggi è disponibile un gran numero di enzimi per la formazione e la rotturastereoselettiva di legami C-C che vengono riuniti sotto il nome di “liasi”. Le liasisono enzimi fondamentali per costruire molecole target complesse: la formazionedel legame carbonio-carbonio, infatti, è la base di ogni sintesi organicaasimmetrica costituendo uno strumento imprescindibile per generare moltepliciprodotti stereoisomerici, a partire da comuni semplici sintoni chirali o prochirali[6]. Gli enzimi, evolutisi per mostrare un’alta selettività ed efficienza catalitica,possono essere impiegati per supportare tali sintesi e rappresentano un’alternativaecosostenibile ai catalizzatori chimici a base di metalli di transizione. Sonoproteine completamente biodegradabili, innocue per l’ambiente ed agisconopreferibilmente in solventi acquosi a pH neutro e a temperatura ambiente. Ilprofilo “green” degli enzimi li rende particolarmente appetibili anche perl’industria farmaceutica e le reazioni enzimatiche sono state trasportate anche su18
scala industriale [3]. La catalisi enzimatica nella formazione di legami carboniocarboniorisulta particolarmente interessante rispetto a quella chimica tradizionalenella sintesi e modificazione di composti organici rilevanti dal punto di vistabiologico che sono tipicamente complessi, multifunzionali e solubili in acqua.Classicamente, fanno parte di questa categoria i composti strutturalmente analoghiagli aminoacidi [5,7,8,9] o ai carboidrati [10,11]. Un esempio è la condensazionealdolica che, se confrontata con il processo chimico (A), consente di non utilizzaregruppi protettori per le diverse funzionalità sensibili del substrato e di nonottenere sottoprodotti di reazione (B) (Schema 13).AROHR 1OR 2Acido o BaseROHR1OR 2altri isomeri oprodotti di eliminazioneBH 2 O 3 POOHOFruttosio-1,6-difosfatoaldolasi (FDP A)H 2 O 3 POOHOOHOHOPO 3 H 2OH OH OPO 3 H 2Schema 13. Condensazione aldolica: A) reazione chimica, B) reazione enzimaticaLa maggior parte degli enzimi disponibili per la formazione e la rottura di legamicarbonio-carbonio (“liasi”) sono aldolasi, idrossinitrile liasi ed enzimi tiamminapirofosfato dipendenti.1.3.1 ALDOLASILe aldolasi catalizzano una condensazione aldolica, ovvero l’addizionestereocontrollata di un chetone (o aldeide) donatore (nucleofilo) ad un accettore(elettrofilo). Decine di aldolasi sono state identificate in natura [5,7] e molte diqueste sono disponibili in commercio in scala sufficiente per applicazioni19
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scala industriale [3]. La catalisi enzimatica nella formazione <strong>di</strong> legami carboniocarboniorisulta particolarmente interessante rispetto a quella chimica tra<strong>di</strong>zionalenella sintesi e mo<strong>di</strong>ficazione <strong>di</strong> composti organici rilevanti dal punto <strong>di</strong> vistabiologico che sono tipicamente complessi, multifunzionali e solubili in acqua.Classicamente, fanno parte <strong>di</strong> questa categoria i composti strutturalmente analoghiagli aminoaci<strong>di</strong> [5,7,8,9] o ai carboidrati [10,11]. Un esempio è la condensazionealdolica che, se confrontata con il processo chimico (A), consente <strong>di</strong> non utilizzaregruppi protettori per le <strong>di</strong>verse funzionalità sensibili del substrato e <strong>di</strong> nonottenere sottoprodotti <strong>di</strong> reazione (B) (Schema 13).AROHR 1OR 2Acido o BaseROHR1OR 2altri isomeri oprodotti <strong>di</strong> eliminazioneBH 2 O 3 POOHOFruttosio-1,6-<strong>di</strong>fosfatoaldolasi (FDP A)H 2 O 3 POOHOOHOHOPO 3 H 2OH OH OPO 3 H 2Schema 13. Condensazione aldolica: A) reazione chimica, B) reazione enzimaticaLa maggior parte <strong>degli</strong> enzimi <strong>di</strong>sponibili per la formazione e la rottura <strong>di</strong> legamicarbonio-carbonio (“liasi”) sono aldolasi, idrossinitrile liasi ed enzimi tiamminapirofosfato <strong>di</strong>pendenti.1.3.1 ALDOLASILe aldolasi catalizzano una condensazione aldolica, ovvero l’ad<strong>di</strong>zionestereocontrollata <strong>di</strong> un chetone (o aldeide) donatore (nucleofilo) ad un accettore(elettrofilo). Decine <strong>di</strong> aldolasi sono state identificate in natura [5,7] e molte <strong>di</strong>queste sono <strong>di</strong>sponibili in commercio in scala sufficiente per applicazioni19
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