Glicoquímica y reconocimiento molecularinfluencia de las interacciones de apilamiento CH/π sobre la reactividad de glicósidos

Resumen

La interacción de apilamiento carbohidrato/aromático constituye un motivo estructural recurrente en el reconocimiento molecular de glicósidos por receptores, tanto naturales como sintéticos. Curiosamente, residuos de triptófano, fenilalanina y tirosina son comunes también en los centros catalíticos de glicosidasas y glicosiltransferasas. Esta observación plantea la cuestión de si, además de contribuir al reconocimiento del sustrato, dichos residuos podrían asistir la formación o ruptura de enlaces glicosídicos mediante la estabilización de intermedios o estados de transición catiónicos, a través de interacciones CH/pi. Si bien la relevancia del apilamiento carbohidrato/aromático en el reconocimiento molecular de glicósidos es incuestionable, su impacto sobre la reactividad de los mismos es, a día de hoy, desconocido. Con el objetivo de abordar experimentalmente esta cuestión, en la presente tesis doctoral se ha empleado una aproximación química basada en el diseño, síntesis y evaluación de un buen número de sistemas modelo, cuyo rasgo distintivo es la presencia de una unidad donadora o un glicósido lábil involucrado en interacciones de apilamiento con un anillo aromático. Para nuestro estudio se han considerado glicósidos reactivos con diferentes configuraciones en posiciones clave, así como sistemas caracterizados por geometrías de apilamiento alternativas y diferentes propiedades dinámicas. Los modelos sintetizados se han ensayado en reacciones de glicosilación o solvolisis, utilizando la Resonancia Magnética nuclear (RMN) como herramienta clave para la monitorización del proceso y la caracterización de intermedios. Dichas tareas se han visto facilitadas, en ocasiones, mediante la utilización de sistemas etiquetados en 13C. Los resultados obtenidos subrayan la influencia opuesta que las interacciones de Van der Waals y las fuerzas coulómbicas ejercen sobre la reactividad de los complejos carbohidrato/aromático. Así, dependiendo del balance entre ambas, las plataformas aromáticas pueden ejercer una gran diversidad de efectos que van desde la inhibición de la reacción a la catálisis. Más concretamente, bajo condiciones de reacción más disociativas, tipo SN1, la combinación de donadores de 2-desoxi-glucopiranosa con plataformas aromáticas óptimamente posicionadas ha permitido, por vez primera, la observación experimental de aceleraciones en la velocidad de glicosilación promovidas por interacciones catión/pi. Curiosamente los resultados indican que, además de favorable, la interacción glicosil oxocarbenio/aromático debe ser altamente dinámica. Así, el sistema aromático parece proporcionar un entorno local más propicio para el desarrollo de carga positiva, en lugar de establecer un complejo de geometría definida. Los resultados obtenidos arrojan luz sobre la modulación de reactividad ejercida por las interacciones de apilamiento y tienen implicaciones tanto en organocatálisis como en el diseño de nuevas enzimas. A pesar de su relevancia, tanto desde una perspectiva fundamental como aplicada, el presente trabajo representa el primer estudio experimental sistemático realizado sobre este tema.