PL233413B1

PL233413B1 - Method for producing optically pure (+)-(R)-7-hydroxyflavanone

Info

Publication number: PL233413B1
Application number: PL41394415A
Authority: PL
Inventors: Edyta Kostrzewa-Susłow; Monika Dymarska; Tomasz Janeczko
Original assignee: Univ Przyrodniczy We Wroclawiu
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2019-10-31
Also published as: PL413944A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania (+)-(R)-7-hydroksyflawanonu o wzorze 2, przedstawionym na rysunku.The present invention relates to a process for the preparation of (+) - (R) -7-hydroxy flavanone of the formula II shown in the drawing.

Związek ten może znaleźć zastosowanie jako antyoksydant w przemyśle spożywczym oraz jako składnik środków farmaceutycznych i kosmetycznych.This compound can be used as an antioxidant in the food industry and as a component of pharmaceutical and cosmetic products.

Flawonoidy to wtórne metabolity roślin o potencjale biologicznym pozwalającym na wykorzys tywanie ich jako farmaceutyki (Calcium Duo Allergo - kwercetyna, Rutinoscorbin® - rutyna, MenoStop® - izoflawony) (B. H. Havsteen, Pharmacology & Therapeutics, 2002, 96, 67-202, I. Erlund, Nutrition Research, 2004, 24, 851-874).Flavonoids are secondary metabolites of plants with biological potential allowing them to be used as pharmaceuticals (Calcium Duo Allergo - quercetin, Rutinoscorbin® - rutin, MenoStop® - isoflavones) (BH Havsteen, Pharmacology & Therapeutics, 2002, 96, 67-202, I. Erlund, Nutrition Research, 2004, 24, 851-874).

Występowanie 7-hydroksyflawanonu udowodniono w szeregu roślin mających zastosowanie w ziołolecznictwie lub mogących być w przyszłości wykorzystane jako składniki leków. S enancjomer 7-hydroksyflawanonu został wyizolowany m.in. z Dracena loureiri i Muntingia calabura (W.-L. Kuo, H.-R. Liao, J.-J. Chen, Molecules, 2014, 19 (12), 20521-20535, B.-N, Su, E. J. Park, J. S. Vigo, J. G. Graham, F. Cabieses, H. H. S. Fong, J. M. Pezzuto, A. D. Kinghorn, Phytochemistry, 2003, 63 (3), 335341, N. P. Lopes, M. J. Kato, M. Yoshida, Phytochemistry, 1999, 51, 29-33, D. Meksuriyen, G. A. Cordell, Journal of the Science Society of Thailand, 1988, 14, 3-24).The occurrence of 7-hydroxy flavanone has been proven in a number of plants that are used in herbal medicine or may be used in the future as drug components. The S enantiomer of 7-hydroxy flavanone has been isolated e.g. with Dracaena loureiri and Muntingia calabura (W.-L. Kuo, H.-R. Liao, J.-J. Chen, Molecules, 2014, 19 (12), 20521-20535, B.-N, Su, EJ Park , JS Vigo, JG Graham, F. Cabieses, HHS Fong, JM Pezzuto, AD Kinghorn, Phytochemistry, 2003, 63 (3), 335341, NP Lopes, MJ Kato, M. Yoshida, Phytochemistry, 1999, 51, 29-33 , D. Mexuriyen, GA Cordell, Journal of the Science Society of Thailand, 1988, 14, 3-24).

Istnieje szereg badań dotyczących 7-hydroksyflawanonu jako potencjalnego środka terapeutycznego. Związek ten wykazuje aktywność przeciwbakteryjną w stosunku do Streptococcus pneumoniae i może być stosowany w leczeniu infekcji dróg oddechowych (I. C. Zampini, Journal of Ethnopharmacology, 2012, 140, 287-292). Udowodniono, że 7-hydroksyflawanon ma właściwości przeciwprzerzutowe w stosunku do komórek SCC-4 (ludzki płaskonabłonkowy rak jamy ustnej) (Shun-Fa Yang, Archives of oral biology, 2008, 53, 287-294). Ponadto, 7-hydroksyflawanon wykazuje aktywność immunomodulującą (M. L. Sharma, Phytomedicine, 1996, 3 (2), 191-195).There are a number of studies regarding 7-hydroxy flavanone as a potential therapeutic agent. This compound has antibacterial activity against Streptococcus pneumoniae and can be used in the treatment of respiratory tract infections (I. C. Zampini, Journal of Ethnopharmacology, 2012, 140, 287-292). 7-Hydroxy flavanone has been shown to have antimetastatic properties against SCC-4 cells (human oral squamous cell carcinoma) (Shun-Fa Yang, Archives of oral biology, 2008, 53, 287-294). Moreover, 7-hydroxy flavanone exhibits immunomodulatory activity (M. L. Sharma, Phytomedicine, 1996, 3 (2), 191-195).

Znana jest metoda otrzymywania R enancjomeru 7-hydroksyflawanonu w wyniku krystalizacji frakcjonowanej (-)-mentyloksyoctanów i łagodnej kwasowej hydrolizy mniej rozpuszczalnego diastereoizomeru (G. Cardillo, L. Merlini, G. Nasini, Journal of the Chemical Society C: Organic, 1971, 3967-3970).There is a known method of obtaining the R enantiomer of 7-hydroxy flavanone by fractional crystallization of (-) - menthyloxyacetates and mild acidic hydrolysis of the less soluble diastereoisomer (G. Cardillo, L. Merlini, G. Nasini, Journal of the Chemical Society C: Organic, 1971, 3967 -3970).

Do tej pory nie uzyskano R enancjomeru 7-hydroksyflawanonu metodą ekstrakcji z materiału roślinnego ani na drodze biotransformacji.So far, the R enantiomer of 7-hydroxy flavanone has not been obtained by extraction from plant material or by biotransformation.

Biotransformacje to przyjazna dla środowiska naturalnego alternatywa w stosunku do syntezy chemicznej. Biokatalizatory mogą modyfikować strukturę związków, co prowadzi do powstania metabolitów np. o zwiększonych właściwościach antyoksydacyjnych i lipofilowych poprawiających ich biodostępność i aktywność biologiczną (E. Kostrzewa-Susłow, J. Dmochowska-Gładysz, J. Oszmiański, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2007, 49 (1—4), 113-117, W. A. Loughlin, Bioresource Technology, 2000, 74, 49-62).Biotransformation is an environmentally friendly alternative to chemical synthesis. Biocatalysts can modify the structure of compounds, leading to the formation of metabolites, e.g. with increased antioxidant and lipophilic properties, improving their bioavailability and biological activity (E. Kostrzewa-Susłow, J. Dmochowska-Gładysz, J. Oszmiański, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2007, 49 (1-4), 113-117, WA Loughlin, Bioresource Technology, 2000, 74, 49-62).

Istotne są badania mające na celu uzyskanie czystych optycznie substancji naturalnych cechujących się właściwościami przeciwutleniającymi, które mogą być wykorzystane w przemyśle farmaceutycznym, ale też kosmetycznym i spożywczym.Research aimed at obtaining optically pure natural substances with antioxidant properties, which can be used in the pharmaceutical, cosmetics and food industries, is important.

Istota wynalazku polega na tym, że do podłoża odpowiedniego dla grzybów strzępkowych wprowadza się szczep Aspergillus niger SBP. Po upływie co najmniej 48 godzin do hodowli wprowadza się substrat, którym jest (±)-propionian 7-hydroksyflawanonu o wzorze 1, rozpuszczony w rozpuszczalniku organicznym mieszającym się z wodą. Transformację prowadzi się przy ciągłym wstrząsaniu, co najwyżej 80 godzin. Kolejno produkt ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym niemieszającym się z wodą i oczyszcza chromatograficznie.The essence of the invention consists in introducing a strain of Aspergillus niger SBP into a medium suitable for filamentous fungi. After at least 48 hours, the substrate is introduced into the culture, which is 7-hydroxy flavanone (±) -propionate of the formula I, dissolved in a water-miscible organic solvent. The transformation is carried out under continuous shaking for 80 hours at most. Subsequently, the product is extracted with a water-immiscible organic solvent and purified by chromatography.

Korzystnie jest, gdy stosunek masy dodawanego substratu do objętości hodowli wynosi 0,1 mg : 1 mL.Preferably, the ratio of the weight of the substrate added to the culture volume is 0.1 mg: 1 mL.

Korzystnie także jest. gdy proces prowadzi się w temperaturze od 20 do 30 stopni Celsjusza, zwłaszcza 25 stopni Celsjusza.It is also favorable. when the process is carried out at a temperature of 20 to 30 degrees Celsius, especially 25 degrees Celsius.

Dodatkowo, korzystnie jest, gdy transformację prowadzi się przez 72 godziny.Additionally, it is preferred that the transformation is carried out for 72 hours.

Postępując zgodnie z wynalazkiem, w wyniku działania układu enzymatycznego zawartego w komórkach szczepu Aspergillus niger SBP, następuje deestryfikacja przy C-7. Uzyskany w ten sposób produkt wydziela się z wodnej kultury mikroorganizmu, znanym sposobem, przez ekstrakcję rozpuszczalnikiem organicznym niemieszającym się z wodą (octan etylu).In accordance with the invention, deesterification at C-7 occurs as a result of the enzyme system contained in the cells of the Aspergillus niger SBP strain. The product obtained in this way is separated from the aqueous culture of the microorganism by a known method by extraction with a water-immiscible organic solvent (ethyl acetate).

Zasadniczą zaletą wynalazku jest otrzymanie (+)-(R)-7-hydroksyflawanonu z nadmiarem enancjomerycznym wynoszącym 100% ee, w temperaturze pokojowej i przy pH naturalnym dla szczepu.The main advantage of the invention is the preparation of (+) - (R) -7-hydroxy flavanone with an enantiomeric excess of 100% ee, at room temperature and at the natural pH of the strain.

PL 233 413 B1PL 233 413 B1

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie wykonania.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment.

P r z y k ł a d. Do kolby Erlenmajera o pojemności 2000 cm³, w której znajduje się 500 cm³sterylnej pożywki zawierającej 10 g aminobaku i 30 g glukozy, wprowadza się szczep A. niger SBP. Po 96 godzinach jego wzrostu dodaje się 50 mg (±)-propionianu 7-hydroksyflawanonu o wzorze 1, rozpuszczonego w 1 cm³ tetrahydrofuranu. Transformację prowadzi się w 25 stopniach Celsjusza przy ciągłym wstrząsaniu przez 72 godziny. Następnie mieszaninę poreakcyjną ekstrahuje się trzykrotnie octanem etylu, osusza bezwodnym siarczanem magnezu i odparowuje rozpuszczalnik. Otrzymany ekstrakt oczyszcza się chromatograficznie, używając jako eluentu mieszaniny octanu etylu i chlorku metylenu w stosunku 1:1. Na tej drodze otrzymuje się 18,5 mg (+)-(R)-7-hydroksyflawanonu (wydajność 37%).Example d. To the Erlenmeyer flask with a capacity of 2,000 cm ^3, which is 500 cm ^{3 of} a sterile medium containing 10 g aminobaku and 30 g of glucose, introduced into strain A. niger PLA. After 96 hours of its growth, 50 mg of 7-hydroxy flavanone (±) -propionate of the formula I, dissolved in 1 cm ^{3 of} tetrahydrofuran, are added. The transformation is performed at 25 degrees Celsius with continuous shaking for 72 hours. Then, the reaction mixture was extracted three times with ethyl acetate, dried with anhydrous magnesium sulfate and the solvent was evaporated. The extract obtained is purified by chromatography using a 1: 1 mixture of ethyl acetate and methylene chloride as eluent. In this way, 18.5 mg of (+) - (R) -7-hydroxy flavanone are obtained (yield 37%).

Uzyskany produkt charakteryzuje się następującymi danymi spektralnymi.The obtained product is characterized by the following spectral data.

Opis sygnałów pochodzących z widma 1H NMR (THF-d8): δ = 7.72 ppm (1H, d, J5,6 = 8.3 Hz, H-5), δ = 7.49 ppm (2H, d, J2-,3-(6-,5·) = 7.5 Hz, H-2', H-6'), δ = 7.37 ppm (2H, t, J3-,2-,(5-,6·) = 7.5 Hz, H-3', H-5'), δ = 7.31 ppm (1H, t, J = 7.3 Hz, H-4'), δ = 6.45 ppm (1H, dd, Jąs = 8.7 Hz, Jąs = 1.9 Hz, H-6), δ = 6.34 ppm (1H, d, Js,6 = 2.3 Hz, H-8), δ = 5.45 ppm (1H, dd, J2,3ax = 12.99 Hz, J2,3eq = 2.82 Hz, H-2), δ = 2.93 ppm (1H, dd, J3ax,3eq = 16.6 Hz, J3ax,2 = 13.2 Hz, H-3ax), δ = 2.68 ppm (1H, dd, J3eq,3ax = 16.6 Hz, J3eq,2 = 3.0 Hz, H-3eq).Description of signals from the 1H NMR spectrum (THF-d8): δ = 7.72 ppm (1H, d, J5.6 = 8.3 Hz, H-5), δ = 7.49 ppm (2H, d, J2-, 3- (6 -, 5 ·) = 7.5 Hz, H-2 ', H-6'), δ = 7.37 ppm (2H, t, J3-, 2 -, (5-, 6) = 7.5 Hz, H-3 ' , H-5 '), δ = 7.31 ppm (1H, t, J = 7.3 Hz, H-4'), δ = 6.45 ppm (1H, dd, Js = 8.7 Hz, Js = 1.9 Hz, H-6) , δ = 6.34 ppm (1H, d, Js, 6 = 2.3 Hz, H-8), δ = 5.45 ppm (1H, dd, J2.3ax = 12.99 Hz, J2.3eq = 2.82 Hz, H-2), δ = 2.93 ppm (1H, dd, J3ax, 3eq = 16.6 Hz, J3ax, 2 = 13.2 Hz, H-3ax), δ = 2.68 ppm (1H, dd, J3eq, 3ax = 16.6 Hz, J3eq, 2 = 3.0 Hz , H-3eq).

Opis sygnałów pochodzących z widma ¹³C NMR (THF-d8): δ = 188.52 ppm (C-4), δ = 164.54 ppm (C-7), δ = 163.41 ppm (C-9), δ =139.90 ppm (C-1'), δ = 128.47 ppm (C5), δ = 128.30 ppm (C-3', C-5'), δ = 128.04 ppm (C-4'), δ = 126.09 ppm (C-2', C-6'), δ = 114.26 ppm (C-10), δ = 110.23 ppm (C-6), δ = 102.56 ppm (C-8), δ = 79.84 ppm (C-2), δ = 44.25 ppm (C-3).Description of signals from the ¹³ C NMR spectrum (THF-d8): δ = 188.52 ppm (C-4), δ = 164.54 ppm (C-7), δ = 163.41 ppm (C-9), δ = 139.90 ppm (C -1 '), δ = 128.47 ppm (C5), δ = 128.30 ppm (C-3', C-5 '), δ = 128.04 ppm (C-4'), δ = 126.09 ppm (C-2 ', C-6 '), δ = 114.26 ppm (C-10), δ = 110.23 ppm (C-6), δ = 102.56 ppm (C-8), δ = 79.84 ppm (C-2), δ = 44.25 ppm (C-3).

Claims

Patent claims

The method of producing (+) - (R) -7-hydroxy flavanone, characterized in that Aspergillus niger SBP strain is introduced into a medium suitable for filamentous fungi, then, after at least 48 hours, the substrate is introduced into the culture, which is (± 7-hydroxy flavanone propionate of the formula I, dissolved in a water-miscible organic solvent, the transformation is carried out under continuous shaking for a maximum of 80 hours, then the product is extracted with a water-immiscible organic solvent and purified by chromatography.

2. The method according to p. The method of claim 1, wherein the ratio of the weight of the added substrate to the culture volume is 0.1 mg: 1 mL.

3. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the process is carried out at a temperature of 20 to 30 degrees Celsius.

4. The method according to p. The process of claim 1, wherein the temperature is 25 degrees Celsius

5. The method according to claim 1, characterized in that the transformation is carried out for 72 hours.