Aislamiento y semisíntesis de compuestos fenólicos por vía química y biocatalítica. Estudio de sus propiedades biológicas

Resumen

Sinopsis El trabajo de investigación desarrollado en esta memoria se encuadra dentro del campo de los Productos Naturales, en el área de la Química Orgánica. El objetivo principal de esta tesis doctoral es dar un enfoque global de los procesos necesarios para la obtención de metabolitos secundarios de origen vegetal y su posterior derivatización, pudiendo así poder obtener compuestos con actividades biológicas remarcables. Históricamente, la mayoría de los nuevos medicamentos han sido diseñados a partir de productos naturales (metabolitos secundarios) o de compuestos derivados de productos naturales. En las tres últimas décadas el porcentaje de nuevos fármacos de origen natural patentados se ha mantenido entre el 25 y el 40 por ciento del total de fármacos en el mercado, en particular se ha incrementado el número de productos naturales o derivados producidos por microbios o por interacciones microbianas.2 Siguiendo un orden natural para la obtención de nuevos derivados, el primer proceso a realizar es la extracción de los metabolitos de su fuente natural. En algunos casos estos compuestos se encuentran repartidos en toda la planta, mientras que en otras ocasiones se hallan solo en ciertas partes, como raíces o frutos, o en ciertos momentos de la maduración de la planta. En algunas ocasiones, la fuente de productos naturales puede ser algún deshecho o subproducto industrial. Para este trabajo se han utilizado dos materiales de partidas, por un lado desechos de la molturación de la aceituna, como fuentes de varios polifenoles y terpenos, y por otro lado semillas de Mucuna pruriens como fuentes de L-Dopa. De los residuos de la de molturación de aceituna se extrajeron dos fenoles, hidroxitirosol y tirosol, así como dos ácidos triterpénicos, el ácido oleanólico y el ácido maslínico. Todos estos productos manifiestan actividades biológicas variadas de interés. Por otro lado también se extrajo L-Dopa un polifenol ampliamente utilizado en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. Una vez obtenidos estos metabolitos pueden ser utilizados en su forma natural, o bien ser derivatizados para modificar sus propiedades físicas, químicas y biológicas, pudiendo potenciar actividad. La derivatización de metabolitos puede hacerse mediante reacciones clásicas de química orgánica, o mediante biotransformaciones catalizadas por encimas u organismos vivos completos, como hongos o bacterias. Objetivos y Metodología Los compuestos bioactivos son componentes extra-nutricionales presentes en algunos alimentos que cuantitativamente sólo constituyen una pequeña parte de ellos. Varios compuestos bioactivos se utilizan como nutracéuticos, que pueden definirse como compuestos que tienen efectos beneficiosos para la salud, el tratamiento, o la prevención de ciertas enfermedades. A la vista del interés biológico de estos productos, un objetivo principal de este trabajo ha sido el aislamiento de todos estos productos naturales de su fuente natural, utilizando diversas técnicas de extracción, para su posterior cuantificación, ya que un estudio detallado de propiedades biológicas requiere de dichos metabolitos puros y conocer con exactitud la concentración de los mismos. El primer artículo presentado, se ha realizado una minuciosa comparativa entre la extracción mediante microondas y Soxhlet de ácido maslínico y ácido oleanólico. Así se obtendrán dichos compuestos de interés biológico mediante procesos optimizados en tiempo, eficientemente y bajo condiciones altamente controladas, para un mayor aprovechamiento de los mismos y economizando un residuo contaminante. En el segundo artículo, una vez adquirida destreza con la química de los polifenoles y en el tratamiento de muestras de origen vegetal, se ha extraído L-Dopa de distintas partes de leguminosas para su posterior cuantificación mediante resonancia magnética nuclear. La cuantificación mediante resonancia se ha centrado en conocer la concentración del aminoácido no proteico en los frutos y brotes de las leguminosas. Aunque no consta en el articulo definitivo también se ha realizado la derivatización química de L-Dopa presente en el fruto a fin de formar nuevos derivados que facilitan la extracción de L-Dopa pura. El tercer artículo de esta memoria posee dos partes bien diferenciadas, por un lado, la extracción y purificación mediante la derivatización selectiva de tirosol e hidroxitirosol, utilizando reacciones químicas y enzimáticas modificando la polaridad de ambos productos. Por otro lado, se ha derivatizado hidroxitirosol para obtener productos apolares, uniéndole al polifenol una cadena alifática mediante un linker de carbonato, para el posterior estudio del poder antioxidante de cada uno de los nuevos derivados. Por último, se presenta un artículo en el cual se han sintetizado utilizando la técnica de unión por linker de carbonato derivados de hidroxitirosol, unos de carácter dimérico y otros con una cadena alquílica que termina en un alcohol. Sobre estos productos y los derivados apolares del trabajo anterior se han realizado pruebas parasitológicas, a fin de medir su actividad tripanocida.