CS231401B1

CS231401B1 - A method for producing optically active phenylacetylcarbinol by biochemical synthesis

Info

Publication number: CS231401B1
Application number: CS518360A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Hanc; Bohumil Kakac; Jaroslav Zvacek; Jan Tuma
Original assignee: Oldrich Hanc; Bohumil Kakac; Jaroslav Zvacek; Jan Tuma
Priority date: 1960-08-22
Filing date: 1960-08-22
Publication date: 1984-11-19

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby opticky aktivního fenylacetylkarbinolu biochemickou syntézou z benzaldehydu a ethanolu, vznikajícího Činností kvasinek v živném prostředí obsahujícím cukry. Biochemická syntéza se provádí v přítomnosti.látky sloužící jako akceptor vodíku, s výhodou acetaldehydu. Acetaldehyd se přidává v množství, které činí 50 až 100 b hmotnostního množství použitého benzaldehydu a^je ho možno přidávat souCasnS s benzaldehydemThe invention relates to a method for producing optically active phenylacetylcarbinol by biochemical synthesis from benzaldehyde and ethanol, produced by the activity of yeast in a nutrient medium containing sugars. The biochemical synthesis is carried out in the presence of a substance serving as a hydrogen acceptor, preferably acetaldehyde. Acetaldehyde is added in an amount which is 50 to 100% by weight of the benzaldehyde used and it is possible to add it simultaneously with benzaldehyde.

Description

Vydález se týká způsobu výroby opticky aktivního fenylacetylkarbinolu biochemickou syntézou z benzaldehydu a meziproduktů alkoholického kvašení, vznikajícího činností kvasinek v živném prostředí obsahujícím cukry.The present invention relates to a process for the production of optically active phenylacetylcarbinol by biochemical synthesis from benzaldehyde and alcoholic fermentation intermediates resulting from the activity of yeast in a sugar-containing nutrient medium.

Biochemická syntéza opticky aktivního fenylacetylkarbinolu, důležitého farmaceutického meziproduktu pro výrobu efedrinu a fenmetrazinu, je založena na pozorování C. Neuberga se spol. (Biochem. Ztg. 15, 1921; 127, 1922; 126, 1923), že po přísadě benzaldehydu do násady cukru, rozkvaSené pomocí kvasinek, vzniká vedle benzylalkoholu opticky aktivní látka charakteru alfa-ketolu. Na tomto principu je opticky aktivní fenylacetylkarbinol již po léta průmyslově vyráběn, a to extrakcí kvasného média vhodným, s vodou nemísitelným rozpouštědlem.The biochemical synthesis of optically active phenylacetylcarbinol, an important pharmaceutical intermediate for the production of ephedrine and phenmetrazine, is based on the observations of C. Neuberg et al. (Biochem. Ztg. 15, 1921; 127, 1922; 126, 1923) that after addition of benzaldehyde to the yeast fermented sugar feed, an alpha-ketol-like optically active substance is formed in addition to benzyl alcohol. On this principle, optically active phenylacetylcarbinol has been industrially produced for years by extraction of the fermentation medium with a suitable water-immiscible solvent.

Nyní bylo zjiStěno, že přísada benzaldehydu silně inhibuje alkoholické kvaSení, a to zásahem do jednotlivých oxidoredukčních stupňů tohoto pochodu. Redukující enzymy kvasinek převádějí přitom asi 50 % benzaldehydu v benzylalkohol, takže pro vznik ketolu se zužitkuje jen jeho menší část. »It has now been found that the addition of benzaldehyde strongly inhibits alcoholic fermentation by interfering with the individual oxidoreduction stages of the process. The reducing yeast enzymes convert about 50% of the benzaldehyde into benzyl alcohol, so that only a minor part of the ketol is utilized to form ketol. »

Za optimálních podmínek se získá celkem asi 35 % fenylacetylkarbinolu počítáno stechíometricky na výchozí benzaldehyd. ·Under optimal conditions, a total of about 35% phenylacetylcarbinol calculated stoichiometrically to the starting benzaldehyde is obtained. ·

Tento nepříznivý celkový bilanční poměr se nepodařilo zlepšit ani různými úpravami fyzikálně chemických podmínek při kvašení, ani použitím různých sort kvasinek.This unfavorable overall balance ratio has not been improved either by varying the physico-chemical conditions of fermentation or by using different yeast grades.

Při studiu optimálnlbh podmínek pro vznik fenylacetylkarbinolu jsme shledali, že pro kondensační reakci mezi benzaldehydem a meziprodukty alkoholického kvašení není třeba Neubergem předpokládaného enzymu karboligázy, nýbrž že pochod probíhá v přítomnosti benzaldehydu a pyrohroznové kyseliny v prostředí tlumivého roztoku již za přítomnosti pouhé kvasničné karboxylázy (Naturwiss. 43, 496, 1956)-, v obdobě k biosyntéze acetoinu z acetaldehydu a kyseliny pyrohroznové.In studying the optimum conditions for phenylacetylcarbinol formation, we found that the condensation reaction between benzaldehyde and the alcoholic fermentation intermediates is not required by the Neuberg carboligase enzyme, but that the process takes place in the presence of benzaldehyde and pyruvic acid in buffer only. 43, 496 (1956) -, analogous to acetoin biosynthesis from acetaldehyde and pyruvic acid.

Vyšetřování podmínek pro potlačení redukce benzaldehydu v benzylalkohol přísadou některých akoeptorů vodíku, které by mohly působit při této reakci soutěživě, podařilo se nelézt látku, která ze všech zkoušených látek projevovala nejpříznivější vliv na průběh biosyntézy fenylacetylkarbinolu.Investigating the conditions for suppressing the reduction of benzaldehyde in benzyl alcohol by the addition of some hydrogen receptors, which could have a competitive effect in this reaction, did not find a substance which of all tested substances had the most beneficial effect on the course of phenylacetylcarbinol biosynthesis.

Předmětem vynálezu je způsob výroby opticky aktivního fenylacetylkarbinolu biochemickou syntézou z benzaldehydu a meziproduktů alkoholického kvašení, vznikajících činností kvasinek v živném prostředí obsahujícím cukry. Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se biochemická syntéza provádí v přítomnosti látky sloužící jako akceptor vodíku.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for producing optically active phenylacetylcarbinol by biochemical synthesis from benzaldehyde and alcoholic fermentation intermediates resulting from the activity of yeast in a sugar-containing nutrient medium. The essence of the process according to the invention is that the biochemical synthesis is carried out in the presence of a hydrogen acceptor.

Nejlepších výsledků lze dosáhnout tehdy, když se jako akceptoru vodíku používá acetaldehydu, který se přidává do živného prostředí v takovém množství, které činí 50 - 100 % váhového množství použitého benzaldehydu. _t Best results are obtained when acetaldehyde is used as the hydrogen acceptor, which is added to the nutrient medium in an amount of 50-100% by weight of the benzaldehyde used. _t

Do živného prostředí se acetaldehyd přidává současně s benzaldehydem. V průběhu vyhledávání optimálních podmínek pro biosyntetickou výrobu opticky aktivního fenylaoetylkarbinolu byly vyzkoušeny tetrazoliové soli, metylenová modř, aceton a další podobné látky, které však většinou působily silně inhibičně na celý průběh kvašení, zvláště také na dekarboxylaci kyseliny pyrohroznové, jek bylo zjištěno měřením vývoje CO₂·Acetaldehyde is added to the broth simultaneously with benzaldehyde. In search of optimal conditions for biosynthetic production of optically active phenylaoethylcarbinol, tetrazolium salts, methylene blue, acetone and other similar substances were tested, but most of them had a strong inhibitory effect on the whole fermentation process, especially also on decarboxylation of pyruvic acid as measured by CO ₂ development. ·

Teprve, použití fyziologicky poměrně inertního acetaldehydu, vhodně dávkovaného, vedlo k příznivým výsledkům. Podařilo se tak zvýšit výtěžek fenylacetylkarbinolu až o 50 % při současném potlačení vzniku benzylalkoholu.Only the use of a physiologically relatively inert acetaldehyde, suitably dosed, has led to favorable results. Thus, the yield of phenylacetylcarbinol was increased by up to 50% while suppressing the formation of benzyl alcohol.

Použitím snadno přístupného a levného acetaldehydu způsobem podle vynálezu se pods3 řilo podstatná zhospodárnit výrobu opticky aktivního fenylacetylkarbinolu, aniž by bylo nutno měnit technologii a způsob izolace konečného produktu.By using an easily accessible and inexpensive acetaldehyde by the process according to the invention, it has been possible to make the production of optically active phenylacetylcarbinol substantially economical without changing the technology and method of isolation of the final product.

Příklad 1Example 1

Ve 20 1 vody byl rozpuštěn 1 kg surové sacharosy, 100 g kukuřičné máčecí vody, 8 ml kyseliny fosforečné a roztokem KOH bylo pH upraveno na hodnotu 5,5.1 kg of crude sucrose, 100 g of corn steeping water, 8 ml of phosphoric acid were dissolved in 20 l of water and the pH was adjusted to 5.5 with KOH.

Po vyhřátí ns 30. °C bylo do roztoku za míchání vneseno 600 g droždí. Po 1 hodině kvašení bylo započato s přidáváním benzaldehydu, a to v 10 dávkách po 16 g, celkem 160 g.After heating at 30 ° C, 600 g of yeast was introduced into the solution with stirring. After 1 hour of fermentation, the addition of benzaldehyde was started in 10 portions of 16 g, 160 g total.

S každou dávkou benzaldehydu by^o přidáno současně poloviční váhové množství acetaldehydu.Half of the weight of acetaldehyde was added simultaneously with each batch of benzaldehyde.

Fermentace bylo skončena po 12 hodinách. Obsah vzniklého L-fenylacetylkarbinolu byl hodnocen jednak po extrakci alikvotního podílu násady polarograficky a ehromatograficky, jednak po extrakci a analýze celého množství. Celkem bylo podle provedených analýz získá_f no 112 g čistého L-fenylacetylkarbinolu.Fermentation was complete after 12 hours. The content of the resulting L-phenylacetylcarbinol was evaluated both after extraction of the aliquot of the batch by polarography and ehromatography, and after extraction and analysis of the whole amount. There were obtained according to analyzes performed well _f 112 g pure L-phenylacetylcarbinol.

< Příklad 2<Example 2

Do živné půdy, obsahující v 1 litru vody 50 g sacharosy, 2 g KHgPO^, 1 g MgSO^ a 2 g peptonu (pH 5,5), přidáno 3Q g pekařského droždí. Za míchání fermentováno při 27 °C po dobu 3 hodin, pak postupně přidáván benzaldehyd a acetaldehyd vždy po 3 hodinách, až do celkového množství 8 g každé složky na 1 litr živné půdy.To the broth containing 50 g of sucrose, 1 g of KHgPO4, 1 g of MgSO4 and 2 g of peptone (pH 5.5) in 1 liter of water was added 30 g of baker's yeast. With stirring, fermented at 27 ° C for 3 hours, then gradually added benzaldehyde and acetaldehyde every 3 hours, up to a total of 8 g of each ingredient per liter of broth.

Vždy před přidáním další dávky aldehydů bylo polarograficky sledováno mizení,benzaldehydu a vznik L-fenylacetylkarbinolu. ,The disappearance of benzaldehyde and the formation of L-phenylacetylcarbinol were monitored polarographically before each addition of the aldehydes. ,

Po 12 hodinách byla fermentace zastavena, násada byla zbavena kvasinek odstředěním a filtrací a filtrát pak extrahován éterem.After 12 hours the fermentation was stopped, the yeast was dehydrated by centrifugation and filtration, and the filtrate was then extracted with ether.

Po odpaření rozpouštědla byla zbylá kapalina hodnocena jednak přímou analýzou, jednak po provedení hydrogenační aminace v efedrin. Po přepočtení na výchozí benzaldehyd bylo získáno podle analýz 65 5» L-fenylacetylkarbinolu, podle převedení v efedrin 55 %; v souběžném pokuse bez přísady acetaldehydu získáno toliko 43 % L-fenylacetylkarbinolu podle analýzy a asi 35 % podle převedení v efedrin.After evaporation of the solvent, the remaining liquid was evaluated by direct analysis as well as by hydrogenation amination in ephedrine. After conversion to the starting benzaldehyde, 65% of L-phenylacetylcarbinol was obtained according to analysis in ephedrine 55%; in a parallel experiment without acetaldehyde addition, only 43% of L-phenylacetylcarbinol was obtained by analysis and about 35% by conversion to ephedrine.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

CLAIMS 1. A process for the production of optically active phenylacetylcarbinol by biochemical synthesis from benzaldehyde and alcoholic fermentation intermediates resulting from the activity of yeast in a sugar-containing nutrient medium, characterized in that the biochemical synthesis is carried out in the presence of a hydrogen acceptor.

2. The process of claim 1 wherein the hydrogen acceptor is acetaldehyde.

3. The process according to claim 1, wherein acetaldehyde is added to the nutrient medium in an amount of 50-100% by weight of the benzaldehyde used.

4. The process of claim 1, wherein acetaldehyde is added concurrently with benzaldehyde. .