Lipase‐Mediated Conversion of Protecting Group Silyl Ethers: An Unspecific Side Reaction

Abstract

Silyl ether protecting groups are important tools in organic synthesis, ensuring selective reactions of hydroxyl functional groups. Enantiospecific formation or cleavage could simultaneously enable the resolution of racemic mixtures and thus significantly increase the efficiency of complex synthetic pathways. Based on reports that lipases, which today are already particularly important tools in chemical synthesis, can catalyze the enantiospecific turnover of trimethylsilanol (TMS)‐protected alcohols, the goal of this study was to determine the conditions under which such a catalysis occurs. Through detailed experimental and mechanistic investigation, we demonstrated that although lipases mediate the turnover of TMS‐protected alcohols, this occurs independently of the known catalytic triad, as this is unable to stabilize a tetrahedral intermediate. The reaction is essentially non‐specific and therefore most likely completely independent of the active site. This rules out lipases as catalysts for the resolution of racemic mixtures of alcohols through protection or deprotection with silyl groups.

SilE−R und SilE−S – DABB‐Proteine mit der Fähigkeit zur enantiospezifischen Hydrolyse von Organosilylethern

“…Dabei kann ausgeschlossen werden, dass die beobachtete Aktivität auf die Modifikation der Proteine mit einem Reinigungs‐Tag zurückzuführen ist, da der Strep‐Tag verwendet wurde. Im Gegensatz zum His‐Tag verursacht der Strep‐Tag nicht die unspezifische Spaltung von Silylethern [5,23] . Einschließlich des Strep‐Tags und eines kleinen Linkers zwischen Tag und Protein hatten die rekombinanten Proteine SilE−R und SilE−S eine theoretische Größe von 13,8 kDa bzw.…”

“…Unspezifische Hydrolyse von Substraten mit TMS‐ und Nitrophenolfunktionen, die in früheren Studien mit anderen Enzymen beobachtet wurde, [5,9c] wurde durch Kontrollreaktionen mit inaktiviertem Enzym ausgeschlossen. Alkohol‐ und Silanoleinheiten der Substrate wurden durch die Enzyme unterschiedlich erkannt.…”

“…Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass H8 und H79 sowohl bei SilE−R als auch bei SilE−S eine wichtige Rolle für die Katalyse spielen, wobei eine mögliche zusätzliche Rolle von Y70 in einigen Fällen noch nicht geklärt ist. Die Doppelmutante H8A/Y70A sowie die H8A‐Mutante von SilE−S wurden in allen Versuchen als Negativkontrollen verwendet, um zwischen enzymkatalysierter Hydrolyse und unspezifischer Hydrolyse durch die Proteinkomponenten, wie in der Literatur beschrieben, zu unterscheiden [5] …”

“…Eine Reaktion, die bisher weder mit Lipasen noch mit anderen Enzymen zugänglich war, ist die Spaltung von Silylethern [5] . Organosilylether werden am häufigsten als Schutzgruppen gegen die ungewollte Modifizierung von Hydroxylfunktionen während der chemischen Synthese komplexer Moleküle eingesetzt [6] .…”

“…Lange Zeit ging man davon aus, dass Lipasen in der Lage sind, die Hydrolyse von Silylethern zu katalysieren, da die Silyletherbindung der Carbonsäureesterbindung ähnelt [9] . Erst kürzlich konnten wir jedoch zeigen, dass die gelegentlich beobachtete (geringe) hydrolytische und kondensierende Aktivität von Lipasen gegenüber TMS‐geschützten Alkoholen nur auf unspezifische Wechselwirkungen mit dem Protein zurückzuführen ist [5] . Bisherige Berichte über enzymatische Wirkungen auf siliziumhaltige Verbindungen konzentrierten sich hauptsächlich auf die Präzipitation und Kondensation von Kieselsäure.…”