PL226310B1 - Sposób wytwarzania (S)-flawanonu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania (S)-flawanonu.

Wynalazek może znaleźć zastosowanie do wytwarzania prekursora wielu antyoksydantów użytecznych w przemyśle spożywczym oraz składnika środków farmaceutycznych i kosmetycznych.

Izolowane z roślin flawanony: pinocembryna, pinostrobina, hesperetyna oraz naryngenina są monochiralne i mają konfigurację S (Gonzślez-Cortazar, M.; Maldonado-Abarca, A.M.; JimenezFerrer, E.; Marquina, S.; Ventura-Zapata, E.; Zamilpa, A.; Tortoriello, J.; Herrera-Ruiz, M., (2013) lsosakuranetin-5-O-rutinoside: A New Flavanone with Antidepressant Activity Isolated from Salvia elegans Vahl. Molecules, 18, 13260-13270; T. Morikawa, K. Funakoshi, K. Ninomiya, D. Yasuda,

K. Miyagawa, H. Matsuda, M. Yoshikawa, (2008) Medicinal Foodstuffs. XXXIV. Structures of new prenylchalcones and prenylflavanones with TNF-α and aminopeptidase N inhibitory activities from Boesenbergia rotunda. Chem. Pharm. Bull. 56, (7) 956-962).

Związki flawonoidowe mogą chronić organizm człowieka przed chorobami układu krążenia (Bettini V., Fraccaro A., Legrenzi E. 1978. Effect of a flavonoid (4-methylesculetol) on the response of isolated calf hepatic arteries to angiotensin II. Bollettino della Societa italiana di biologia sperimentale, 53, 938-941; Hodgson J.M., Puddey I.B., Burke V., Beilin L.J., Jordan N. 1999. Effects on blood pressure of drinking green and black tea. Journal of Hypertension, 17, 457-463). Antyoksydacyjne właściwości flawonoidów przejawiają się również w zdolności tych związków do unieczynniania już wytworzonych wolnych rodników tlenowych oraz chelatowaniu jonów metali ciężkich (Chun H., Ohnishi Y, Shindo K., Misawa N., Furukawa K., Horinouchi S. 2003. Biotransformation of flavone and flavanone by Streptomyces lividans cells carrying shuffled biphenyl dioxygenase genes. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 21, 113-121; Di Majo D., Giammanco M., La Guardia M., Tripoli E., Giammanco S., Finotti E. 2005. Flavanones in Citrus fruit: Structure-antioxidant activity relationships. Food Research International, 38,1161-1166).

Znany jest sposób otrzymywania (S)-flawanonu na drodze chemicznego uwodornienia flawonu oraz enancjoselektywnej redukcji flawanonu z wykorzystaniem chiralnych związków kompleksowych rutenu (Lemke, M.-K., Schwab, R, Fischer, R, Tischer, S., Witt, M., Noehringer, L., Rogachev, V., Jager, A., Kataeva, O., Frohlich, R. and Metz, R (2013), A Practical Access to Highly Enantiomerically Pure Flavanones by Catalytic Asymmetric Transfer Hydrogenation. Angew. Chem. Int. Ed., 52:11651-11655; Zhao, D., Beiring, B. and Glorius, F. (2013) Ruthenium-NHC-Catalyzed asymmetric hydrogenation of flavones and chromones: general access to enantiomerically enriched flavanones, flavanols, chromanones, and chromanols. Angew. Chem. Int. Ed., 52: 8 454-8458) . Znany jest również sposób otrzymywania (S)-flawanonu w wyniku utlenienia tlenkiem manganu(IV) (2S,4S)-cis-flawan-4-olu uzyskanego dzięki enancjoselektywnej hydrolizie mieszaniny racemicznej octanu cis-flavan-4-olu z wykorzystaniem lipazy PS. W metodzie tej po ośmiu dniach prowadzenia reakcji otrzymuje się (2S,4S)-cis-flawan-4-olu z konwersją 45% i nadmiarem enancjomerycznym równym 95%. Po utlenieniu alkoholu uzysuje sie (S)-flawanonu z ee = 95% (T. Izumi, T. Hino, A. Kasahara, (1992) Enzymatic kinetic resolution of flavanone and cis-4-acetoxyflavan. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1265-1267). Możliwe jest również uzyskanie (S)-flawanonu z ee = 92% w wyniku enzymatycznej enancjoselektywnej estryfikacji mieszaniny racemicznej cis-flawan-4-olu, oraz utlenieniu uzyskanego alkoholu (S. Ramadas and G.L.D. Krupadanam, (2004) Enantioselective acylation of (±)-cis-flavan-4-ols catalyzed by lipase from Candida cylindracea (CCL) and the synthesis of enantiopure flavan-4-ones. Tetrahedron: Asymmetry 15, 3381-3391).

Istota wynalazku polega na tym, że enancjoselektywne utlenienie mieszaniny racemicznej substratu, którym jest (±)-cis-flavan-4-ol, do (S)-flawanonu, prowadzi się przy zastosowaniu wodnej kultury szczepu Candida parapsilosis KCh 909, przy ciągłym mieszaniu reagentów. Produkt ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym nie mieszającym się z wodą i oczyszcza chromatograficznie. Otrzymuje się (S)-flawanon z wydajnością 42%, natomiast pozostałe frakcje stanowią zanieczyszczenie.

Korzystne jest, gdy proces prowadzi się w temperaturze od 15 do 35°C.

Korzystnie także jest, gdy rozpuszczalnikiem organicznym jest chloroform.

Zasadniczą zaletą wynalazku jest otrzymanie (-)-(S)-flawanon z nadmiarem enancjomerycznym wynoszącym 93%, w temperaturze pokojowej i przy pH naturalnym dla szczepu.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie wykonania.

Przykład. Do kolby Erlenmajera o pojemności 2000 cm³, w której znajduje się 500 cm³ sterylnej pożywki zawierającej 5 g aminobaku i 15 g glukozy, wprowadza się szczep Candida parapsilosis KCh 909.

PL 226 310 B1

Po 48 godzinach jego wzrostu dodaje się 100 mg (±)-cis-flavan-4-ol, o wzorze 1, rozpuszczonego ₃ w 1 cm³ acetonu. Transformację prowadzi się w 25 stopniach Celsjusza przy ciągłym wstrząsaniu przez 24 godziny. Następnie mieszaninę poreakcyjną ekstrahuje się trzykrotnie chloroformem, osusza bezwodnym siarczanem magnezu, po czym odparowuje rozpuszczalnik. Otrzymany ekstrakt oczyszcza się chromatograficznie, używając jako eluentu mieszaniny acetonu i heksanu w stosunku 4:1. (-)-(S)-Flawanon znajduje się we frakcjach o niższej polarności.

Na tej drodze otrzymuje się 42 mg (-)-(S)-flawanonu (wydajność 42%).

Uzyskany produkt charakteryzuje się następującymi danymi spektralnymi.

(-)-(S)-flawanon (bezbarwne kryształy);

(α) ²⁰ = -46,1° (c = 1,0; CHCI3) (93% ee) (lit. (a)²⁵ = -56,2° (c = 0,50; CHCI3), 92% ee (S. Ramadas and G.L.D. Krupadanam; (2004), Enantioselective acylation of (±)-cis-flavan-4-ols catalyzed by lipase from Candida cylindracea (CCL) and the synthesis of enantiopure flavan-4-ones. Tetrahedron:

Asymmetry 15 3381-3391)). ¹H NMR (600 MHz) (CDCI₃) δ (ppm): 2,91 (dd, 1H, J = 16,9; 3,0 Hz, H-3e); 3,11 (dd, 1H, J = 16,9, 13,2 Hz, H-3a); 5,49 (dd, 1H, J = 13,2; 3,0 Hz, H-2a); 7,05-7,08 (m, 2H,

H-6 and H-8), 7,34-7,59 (m, 6H, H-7, H-2', H-3', H-4', H-5' and H-6'), 7,95 (dd, 1H, J=8,1; 1,8 Hz, H-5).

¹³C NMR (151 MHz, CDCI3) δ = 44,7 (C-3), 75,6 (C-2), 118,1 (C-8), 120,0 (C-4a), 121,6 (C-6), 126,1 (C-2' and C-6'), 127,1 (C-5), 128,7 (C-4'), 128,9 (C-3' and C-5'), 136,1 (C-7), 138,8 (C-1'), 161,6 (C-8a), 191,8 (C-4).

Claims (3)

1. Sposób wytwarzania (S)-flawanonu, znamienny tym, że do przygotowanej pożywki wprowadza się szczep Candida parapsilosis KCh 909 i w momencie osiągnięcia przez szczep końcowej fazy logarytmicznego wzrostu, dodaje się (±)-cis-flavan-4-olu o wzorze 1, w ilości 20 mg na 100 ml pożywki, przy czym proces transformacji mikrobiologicznej prowadzi się wodną kulturą szczepu przy ciągłym wstrząsaniu, w wyniku czego, przy udziale systemu enzymatycznego szczepu, następuje utlenienie grupy hydroksylowej jednego z enancjomerów substratu, po czym produkt ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym niemieszającym się z wodą i oczyszcza chromatograficznie, w wyniku czego otrzymuje się (-)-(S)-flawanon z wydajnością 42%.

2. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze od 15 do 35°C.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że rozpuszczalnikiem organicznym jest chloroform.