Dioxygenase-catalyzed cis-dihydroxylation of pyridine-ring systems

Boyd, Derek R; Sharma, Narain D; Modyanova, Ludmila V; Carroll, Jonathan G; Malone, John F; Allen, Christopher CR; Hamilton, John TG; Gibson, David T; Parales, Rebecca E; Dalton, Howard
June 2002
Canadian Journal of Chemistry;Jun2002, Vol. 80 Issue 6, p589
Academic Journal
Toluene dioxygenase-catalyzed dihydroxylation, in the carbocyclic rings of quinoline, 2-chloroquinoline, 2-methoxyquinoline, and 3-bromoquinoline, was found to yield the corresponding enantiopure cis-5,6- and -7,8-dihy dro diol metabolites using whole cells of Pseudomonas putida UV4. cis-Dihydroxylation at the 3,4-bond of 2-chloroquino line, 2-methoxyquinoline, and 2-quinolone was also found to yield the heterocyclic cis-dihydrodiol metabolite, (+)-cis-(3S,4S)-3,4-dihydroxy-3,4-dihydro-2-quinolone. Heterocyclic cis-dihydrodiol metabolites, resulting from dihydroxylation at the 5,6- and 3,4-bonds of 1-methyl 2-pyridone, were isolated from bacteria containing toluene, naphthalene, and biphenyl dioxygenases. The enantiomeric excess (ee) values (>98%) and the absolute configurations of the carbocyclic cis-dihydrodiol metabolites of quinoline substrates (benzylic R) and of the heterocyclic cis-diols from quinoline, 2-quinolone, and 2-pyridone substrates (allylic S) were found to be in accord with earlier models for dioxygenase-catalyzed cis-dihydroxylation of carbocyclic arenes. Evidence favouring the dioxygenase-catalyzed cis-dihydroxylation of pyridine-ring systems is presented.Key words: dioxygenases; cis-dihydroxylation, pyridines, 2-pyridones, absolute configurations.On a trouvé que la dihydroxylation des carbocycles de la quinoléine, de la 2-chloroquinoléine, de la 2-méthoxyquinoléine et de la 3-bromoquinoléine, catalysée par la dioxygénase du toluène en utilisant des cellules complètes de Pseudomonas putida UV4, conduit aux métabolites correspondants énantiopurs, les cis-5,6- et 7,8-dihydrodiols. On a aussi observé que la cis-dihydroxylation de la liaison 3,4 de la 2-chloroquinoléine, de la 2-méthoxyquinoléine et de la quinoléin-2-one conduit au métabolite hétérocyclique cis-dihydrodiol (+)-cis-(3S,4S)-3,4-dihydroxy-3,4-dihydroquinoléin-2-one. Lorsqu'on a utilisé des bactéries contenant des dioxygénases du toluène, du naphtalène et du biphényle, on a isolé des métabolites hétérocycliques cis-dihydrodiols qui résultent d'une dihydroxylation aux niveaux des liaisons 5,6- et 3,4- de la 1-méthylpyridin-2-one. Les valeurs des excès énantiomériques (ee) (>98%) et les configurations absolues des métabolites des cis-dihydrodiols carbocycliques des substrats à base de quinoléine (groupe benzylique étant R) et des cis-diols hétérocycliques dérivés de substrats à base de quinoléine, de quinoléin-2-one et de pyridin-2-one (groupe allylique étant S) sont en accord avec les modèles antérieurs pour les réactions de cis-dihydroxylation des arènes carbocycliques catalysées par la dioxygénase. On présente des données favorisant la cis-dihydroxylation catalysée par la dioxygénase de systèmes à noyau pyridine.Mots clés : dioxygénase, cis-dihydroxylation, pyridines, pyridin-2-ones, configurations absolues.[Traduit par la Rédaction]


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