Acido amminocaproico

L’acido amminocaproico noto anche come acido ε-amminocaproico il cui nome I.U.P.A.C. è acido 6-amminoesanoico è un acido carbossilico a sei atomi di carbonio con formula C₆H₁₃NO₂ in cui è presente un gruppo amminico in posizione 6.

Per il numero di atomi di carbonio presenti, l’acido amminocaproico, appartiene alla classe di composti organici noti come acidi grassi a catena media che presentano un numero di atomi di carbonio compreso tra 6 e 12 e ha una temperatura di fusione di 205 °C. Si presenta sotto forma di polvere bianca cristallina che è solubile in acqua, leggermente solubile in metanolo, poco solubile in etanolo, etere etilico e cloroformio.

L’acido amminocaproico è un analogo della lisina, acido 2(S),6-diamminoesanoico, che è un amminoacido essenziale in quanto l’organismo non è in grado di sintetizzarla che presenta, un ulteriore gruppo amminico in posizione 2 ed è pertanto chirale

Sintesi dell’acido amminocaproico

La sintesi di questa molecola si basa ancora sui metodi degli anni ’60 secondo cui il cicloesanone viene fatto reagire con l’idrossilammina con ottenimento della cicloesanone ossima. Quest’ultima in presenza di acido solforico dà il caprolattame a seguito di una trasposizione di Beckmann. Tale reazione fu scoperta dal chimico prussiano e premio Nobel Otto Wallach nel 1900.

Poiché questo metodo porta alla formazione di sostanze inquinanti tra cui ossidi di azoto e anidride solforosa la ricerca si sta indirizzando verso altre vie sintetiche. Tra le più recenti vi è quella che prevede la reazione del cicloesano, peraltro più economico del cicloesanone, con acido nitrosilsolforico NOHSO₄ in presenza di acido solforico e catalizzatore.

A seguito del trattamento del caprolattame con acido cloridrico concentrato si ha un’apertura dell’anello con formazione dell’acido cloroidrato che è convertito in acido amminocaproico mediante il passaggio in una colonna contenente una resina a scambio ionico costituita da Amberlite IR-4B.

Per una maggiore sostenibilità, nell’ambito della Chimica Verde, si è sintetizzato l’acido amminocaproico a partire dal cicloesano utilizzando ceppi di Pseudomonas taiwanensis VLB120. La combinazione con ceppi di Escherichia coli JM101 che assicurano un’ulteriore conversione nell’acido con elevata conversione e resa in condizioni rispettose dell’ambiente.

Agenti antifibrinolitici

L’acido amminocaproico trova applicazione in campo medico quale agente antifibrinolitico essendo in grado di neutralizzare l’azione della plasmina, sostanza responsabile della fibrinolisi, processo fisiologico in cui il plasminogeno, presente nel coagulo, si lega ai residui di lisina sulla superficie della fibrina e, in presenza di attivatori del plasminogeno, viene convertito in plasmina.

L’azione dell’acido amminocaproico è probabilmente correlata alla somiglianza strutturale con la lisina. Il sito d’azione dell’acido amminocaproico è il sistema fibrinolitico, costituito dal plasminogeno inattivo (Plg), attivatori del Plg e la sua forma attiva, ovvero la plasmina.

Quando il plasminogeno è scisso o attivato dagli attivatori del plasminogeno inattivo, forma la plasmina, l’enzima principalmente responsabile della proteolisi della fibrina e della dissoluzione dei coaguli in vivo. I domini proteici a triplo loop stabilizzato da legami disolfuro di Plg e plasmina contengono siti di legame della lisina che interagiscono con i residui di lisina in altre molecole, come, ad esempio, la fibrina.

Il meccanismo d’azione dell’acido amminocaproico si basa sulle molecole che imitano la catena laterale della lisina nella fibrina e interagiscono con i siti di legame della lisina della plasmina e del plasminogeno inattivo impedendo in modo competitivo a questi ultimi di legarsi alla fibrina e al fibrinogeno portando all’inibizione della degradazione della fibrina indotta dalla plasmina.

Introduzione dell’acido amminocaproico nella struttura dei peptidi

L’attività biologica dell’acido amminocaproico e il suo uso medico finora hanno riguardato solo le proprietà antifibrinolitiche. Tuttavia, grazie alla sua struttura particolarmente flessibile, alla sua natura idrofobica e alla distanza tra il gruppo terminale carbossilico e amminico, l’acido amminocaproico può potenzialmente essere utilizzato per modificare la struttura di altre molecole o come distanziatore che collega frammenti di molecole attive.

A causa del crescente interesse nello sviluppo di nuovi farmaci sintetici, derivati ​​da prodotti naturali a base di peptidi, come neurotossine, peptidi antimicrobici e peptidi vegetali la ricerca si è indirizzata alle loro modifiche chimiche tramite reazioni come, ad esempio, la ciclizzazione, la lipidazione, la glicosilazione e la cationizzazione.

Tuttavia questo tipo di modifiche sono poco adatte per i peptidi ricchi di ponti disolfuro, poiché comportano la rimozione di legami stabilizzanti o dei residui di amminoacidi necessari, portando a una perdita di bioattività.

Pertanto, si è sviluppato un interesse per le modifiche strutturali sotto forma di ibridi peptidici misti, in cui i residui di amminoacidi non pertinenti ma conformazionalmente vincolati sono sostituiti con distanziatori isosterici come, ad esempio, l’acido amminocaproico che possiedono lo stesso numero di atomi e lo stesso numero di elettroni di valenza nella stessa disposizione.

Il vantaggio di questa strategia è che le molecole risultanti mantengono la dimensione complessiva della molecola originale. La sostituzione di parti dello scheletro peptidico con diversi distanziatori non peptidici migliora la biodisponibilità riducendo la suscettibilità alla proteolisi e il numero di donatori/accettori di legami a idrogeno.

Polimeri e nuovi orizzonti

Nell’ambito della chimica dei polimeri l’acido amminocaproico e i suoi derivati sono utilizzati come monomeri di partenza. L’acido amminocaproico è un intermedio nella polimerizzazione del Nylon-6 , dove è formato dall’idrolisi ad apertura di anello del caprolattame.

Il nylon-2-nylon-6, polimero biodegradabile utilizzato nei dispositivi e negli impianti ortopedici, è un copolimero ottenuto tramite reazione di policondensazione della glicina con l’acido amminocaproico.

Nuovi copolimeri biodegradabili che mostrano elevate proprietà meccaniche ed elevata viscosità sono stati ottenuti a partire dall’ acido 6-amminocaproico e dalla L-prolina tramite policondensazione. Di recente un derivato del chitosano innestato con acido amminocaproico ai gruppi idrossilici e amminici del chitosano, il secondo polimero naturale più abbondante dopo la cellulosa, tramite legami esterei e ammidici, ha rivelato proprietà antibatteriche ed emostatiche superiori per la prevenzione delle emorragie secondarie.

Inoltre, l’attività anti-plasmina può essere esercitata dall’acido amminocaproico dissociato dallo scheletro del derivato del chitosano e questo fenomeno può aiutare a ridurre il sanguinamento.

Questa specie è atossica, biodegradabile e ha proprietà superiori al cloridrato di chitosano, derivato della chitina, utilizzato sulle ferite come agente antibatterico ed emostatico. Tuttavia, la formazione di legami a idrogeno intra o intermolecolari tra gruppi idrossilici e amminici limita la sua solubilità in acqua e la velocità di dissoluzione e ne influenza l’efficacia nel promuovere la coagulazione.

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