Towards chemoenzymatic synthesis of deoxynojirimycins via nitroso-Diels-Alder cycloadditions

Thumbnail Image

Files

master_Hallamaa_Marleen_2021.pdf (4.07 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2021-10-19

Department

Major/Subject

Chemistry

Mcode

CHEM3023

Degree programme

Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering

Language

en

Pages

73 + 21

Series

Abstract

Deoxynojirimycins are an important class of iminosugars, which are closely related to natural carbohydrates bearing a nitrogen atom in the heterocyclic ring instead of oxygen. The structural similarity usually leads to mimicry of the carbohydrate functionality in body. The mimicry can be utilized in the treatment of diabetes and lysosomal storage disorders by inhibiting sugar-dependent enzymes with deoxynojirimycins. Extensive literature research about deoxynojirimycin synthesis revealed that majority of the synthetic routes utilize the same oxazolidinylpiperidine intermediate. In addition, deoxynojirimycins can be approached via nitroso-Diels-Alder reactions. The goal of this thesis was to synthesize oxazolidinylpiperidine intermediate by applying nitroso-Diels-Alder reaction. The increasing interest in biocatalytic use of enzymes in organic synthesis inspired to investigate improvements to deoxynojirimycin syntheses. A novel route towards deoxynojirimycins was developed, where enzyme catalyzed nitroso-Diels-Alder reactions were playing the key role. However, enzymes do not only provide mild and favorable reaction conditions but also allow adjustments to reactions by biosynthetic modifications. Furthermore, the study provided insight to the enzyme mediated intramolecular nitroso-Diels-Alder reactions.

Deoksinojirimysiinitovat tärkeä osa iminosokerien ryhmää, mitkä liittyvät läheisesti luonnollisiin hiilihydraatteihin sisältäen typpiatomin heterosyklisessä renkaassa hapen sijaan. Rakenteellinen samankaltaisuus johtaa yleensä kehon hiilihydraattitoimintojen matkimiseen. Matkimista voidaan hyödyntää diabeteksen ja lysosomaalisten varastointihäiriöiden hoidossa hidastamalla sokereista riippuvaisia entsyymejä deoksinojirimysiineillä. Laaja kirjallisuustutkimus deoksinojirimysiinien synteeseistä osoitti, että suurin osa synteettisistäreiteistä käyttää samaa oksatsolidinyylipiperidiini-välituotetta. Lisäksi deoksinojirimysiineitä voidaan lähestyä nitroso-Diels-Alder-reaktioiden kautta. Tämän diplomityön tavoitteena oli syntetisoida oksatsolidinyylipiperidiini-välituote hyödyntämällä nitroso-Diels-Alder-reaktioita. Entsyymien biokatalyyttinen käyttö orgaanisessa synteesissä on kerännyt kasvavaa kiinnostusta, ja siksi se inspiroi tutkimaan niiden käyttöä deoksinojirimysiinisynteesissä. Uusi reitti kohti deoksinojirimysiinejä kehitettiin, missä entsyymikatalysoidut, nitroso-Diels-Alder-reaktiot olivat avainasemassa. Entsyymit eivät kuitenkaan tarjoa ainoastaan lieviä ja suotuisia reaktio-olosuhteita, mutta mahdollistavat myös reaktioiden säätämisen biosynteettisten työkalujen avulla. Tämän lisäksi, tutkimus tarjosi lisätietoa entsyymikatalysoiduista intramolekulaarisista nitroso-Diels-Alder-reaktioista.

Description

Supervisor

Deska, Jan

Thesis advisor

Jäger, Christina

Keywords

horseradish peroxidase, glucose oxidase, biocatalysis, 1-deoxynojirimycin, nitroso-Diels-Alder, heterocycles

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202110249724

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM