Fosforimidazolida

Un fosforimidazolido es un compuesto químico en el que un monoéster de fosforilo se une covalentemente a un átomo de nitrógeno en un anillo de imidazol . Son un tipo de fosforamidato . Estos compuestos de fósforo (V) se encuentran como reactivos utilizados para formar nuevos enlaces fosfoanhídrido con monoésteres de fosfato , y como intermedios reactivos en reacciones de transferencia de fosforilo en algunas transformaciones catalizadas por enzimas. También se están estudiando como intermedios químicos cruciales para la polimerización de nucleótidos en entornos prebióticos. ^{[ 1 ]} A veces se les denomina fosforimidazolidas, grupos fosforilo activados por imidazol y P-imidazolidas.

Se ha investigado el papel mecanístico de los fosforimidazolidos en la abiogénesis (el proceso natural por el cual la vida surgió de la materia inerte). Específicamente, se han propuesto como especies electrófilas activas que podrían haber mediado la formación de enlaces fosfodiéster internucleotídicos , permitiendo así la replicación de oligonucleótidos dirigida por plantilla antes de la aparición de las enzimas. Los fosforimidazolidos fueron propuestos originalmente como mediadores de este proceso por Leslie Orgel en 1968. ^{[ 2 ]} Los primeros estudios mostraron que se requerían cationes metálicos divalentes como Mg ²⁺ , Zn ²⁺ , y Pb ²⁺ y una plantilla complementaria para la formación de oligonucleótidos cortos, aunque los nucleótidos exhibían conectividad 5'-2' en lugar de la conectividad 5'-3' de las formas de vida actuales. También se demostró que la arcilla de montmorillonita podía proporcionar una superficie para la formación de oligonucleótidos mediada por fosforimidazolidos con longitudes de 20 a 50 bases. ^{[ 3 ]}

El grupo de investigación de Jack W. Szostak ha continuado investigando el papel de los fosforimidazolidos en la polimerización prebiótica de nucleótidos. El grupo ha investigado varios derivados de imidazol en la búsqueda de fragmentos químicos que proporcionen oligonucleótidos más largos necesarios para la propagación de información genética. ^{[ 1 ]} Cabe destacar que descubrieron que los fosforimidazolidos promueven la formación de oligonucleótidos dirigida por plantilla a través de intermedios de dinucleótidos con puente de imidazolio. ^{[ 4 ]}

John D. Sutherland y sus colegas han propuesto que los fosforimidazolidos pueden haberse formado en el entorno químico de la Tierra primitiva mediante la activación de fosfatos de ribonucleótidos por isocianuro de metilo y acetaldehído , seguida de una sustitución con imidazol. ^{[ 5 ]}

Si bien los primeros estudios de derivados de fosforimidazolida de nucleótidos encontraron que los oligonucleótidos podían formarse en presencia de una plantilla complementaria, los dímeros unidos por pirofosfato se formaron predominantemente en ausencia de una plantilla. ^{[ 2 ]} Esta propensión a formar nuevos enlaces fosfoanhídrido se ha utilizado en la síntesis de varios compuestos orgánicos que contienen pirofosfato. Se sintetizó una variedad de nucleótido trifosfatos modificados utilizando un reactivo de fosforimidazolida protegido con cianoetilo. ^{[ 6 ]} Se encontró que las reacciones de formación de enlaces fosfoanhídrido proceden más rápidamente en disolventes orgánicos a base de amida, como N,N -dimetilformamida y particularmente en N,N -dimetilacetamida con catalizadores de Mg ²⁺ o Zn ²⁺ . ^{[ 7 ]}

Los reactivos de fosforimidazolida se han sintetizado a partir de monoésteres de fosfato.

En un método, un monoéster de fosfato se disuelve en piridina anhidra ^{[ 8 ]} o N,N- dimetilformamida (DMF) y se activa con trifenilfosfina (PPh₃ ₎ y 2,2'-ditiodipiridina (2,2'-DTDP) en presencia de trietilamina (TEA) como base y exceso de imidazol. En otro método, que utiliza menos reactivos, un monoéster de fosfato se disuelve en DMF y se emplea carbonildiimidazol (CDI) para eliminar un átomo de oxígeno del grupo fosfato y proporcionar el sustituyente imidazol. El producto de cualquiera de las reacciones puede recogerse por precipitación utilizando acetonitrilo o acetona como antisolvente con perclorato de sodio o litio para proporcionar la sal de sodio o litio del fosforimidazolido, respectivamente. Alternativamente, el fosforimidazolido puede aislarse mediante cromatografía en columna rápida de fase inversa con tampón TEAB y acetonitrilo. ^{[ 9 ]}