The achiral, nitroxyl-containing α-amino acid TOAC (TOAC=2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl-4-amino-4-carboxylic acid), in combination with the chiral α-amino acid Cα-methyl valine [(αMe)Val], was used to prepare short peptides (from di- to hexa-) that induced the enantioselective oxidation of racemic 1-phenylethanol to acetophenone. The best catalyst was an Nα-acylated dipeptide alkylamide with the −TOAC-(αMe)Val− sequence folded in a stable, intramolecularly hydrogen-bonded β-turn conformation with large, lipophilic (hydrophobic) N- and C-terminal blocking groups. We rationalized our findings by proposing models for the diastereomeric intermediates between (R)-[and (S)]-1-phenylethanol and the catalyst Fmoc-TOAC-L-(αMe)Val-NHiPr, based on the X-ray diffraction structure of the latter. L'α-amminoacido achirale TOAC, contenente un gruppo nitrossilico, in combinazione con l'α-amminoacido chirale Cα-metil-valina [(αMe)Val] è stato utilizzato per sintetizzare peptidi corti (dal di- all'esapeptide) capaci di indurre ossidazione enantioselettiva del racemato dell'1-feniletanolo ad acetofenone. Il miglior catalizzatore è risultato essere un dipeptide alchilammide Nα-acilato e caratterizzato dalla sequenza −TOAC-(αMe)Val−, che assume una conformazione ripiegata-β stabilizzata da un legame a idrogeno intramolecolare C=O⋅⋅⋅H−N, e da gruppi bloccanti N- e C-terminali largamente lipofilici (idrofobici). Questi risultati sono stati razionalizzati sulla base dei modelli degli intermedi diastereomerici tra l'(R) [e l'(S)]-1-feniletanolo e il catalizzatore Fmoc-TOAC-L-(αMe)Val-NHiPr, elaborati partendo dalla struttura tridimensionale del dipeptide ottenuta dall'analisi della diffrazione dei raggi X.

Nitroxyl Peptides as Catalysts of Enantioselective Oxidations

FORMAGGIO, FERNANDO;BONCHIO, MARCELLA;PEGGION, CRISTINA;ANTONELLO, SABRINA;MARAN, FLAVIO;TONIOLO, CLAUDIO
2002

Abstract

The achiral, nitroxyl-containing α-amino acid TOAC (TOAC=2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl-4-amino-4-carboxylic acid), in combination with the chiral α-amino acid Cα-methyl valine [(αMe)Val], was used to prepare short peptides (from di- to hexa-) that induced the enantioselective oxidation of racemic 1-phenylethanol to acetophenone. The best catalyst was an Nα-acylated dipeptide alkylamide with the −TOAC-(αMe)Val− sequence folded in a stable, intramolecularly hydrogen-bonded β-turn conformation with large, lipophilic (hydrophobic) N- and C-terminal blocking groups. We rationalized our findings by proposing models for the diastereomeric intermediates between (R)-[and (S)]-1-phenylethanol and the catalyst Fmoc-TOAC-L-(αMe)Val-NHiPr, based on the X-ray diffraction structure of the latter. L'α-amminoacido achirale TOAC, contenente un gruppo nitrossilico, in combinazione con l'α-amminoacido chirale Cα-metil-valina [(αMe)Val] è stato utilizzato per sintetizzare peptidi corti (dal di- all'esapeptide) capaci di indurre ossidazione enantioselettiva del racemato dell'1-feniletanolo ad acetofenone. Il miglior catalizzatore è risultato essere un dipeptide alchilammide Nα-acilato e caratterizzato dalla sequenza −TOAC-(αMe)Val−, che assume una conformazione ripiegata-β stabilizzata da un legame a idrogeno intramolecolare C=O⋅⋅⋅H−N, e da gruppi bloccanti N- e C-terminali largamente lipofilici (idrofobici). Questi risultati sono stati razionalizzati sulla base dei modelli degli intermedi diastereomerici tra l'(R) [e l'(S)]-1-feniletanolo e il catalizzatore Fmoc-TOAC-L-(αMe)Val-NHiPr, elaborati partendo dalla struttura tridimensionale del dipeptide ottenuta dall'analisi della diffrazione dei raggi X.
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