PL243366B1 - Sposób wytwarzania (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu - Google Patents

Sposób wytwarzania (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu Download PDF

Info

Publication number
PL243366B1
PL243366B1 PL431762A PL43176219A PL243366B1 PL 243366 B1 PL243366 B1 PL 243366B1 PL 431762 A PL431762 A PL 431762A PL 43176219 A PL43176219 A PL 43176219A PL 243366 B1 PL243366 B1 PL 243366B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
isomer
formula
butylphthalide
culture
added
Prior art date
Application number
PL431762A
Other languages
English (en)
Other versions
PL431762A1 (pl
Inventor
Jakub Pannek
Joanna Gach
Teresa Olejniczak
Filip Boratyński
Original Assignee
Wrocław University Of Environmental And Life Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wrocław University Of Environmental And Life Sciences filed Critical Wrocław University Of Environmental And Life Sciences
Priority to PL431762A priority Critical patent/PL243366B1/pl
Publication of PL431762A1 publication Critical patent/PL431762A1/pl
Publication of PL243366B1 publication Critical patent/PL243366B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00—Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/02—Oxygen as only ring hetero atoms
    • C12P17/04—Oxygen as only ring hetero atoms containing a five-membered hetero ring, e.g. griseofulvin, vitamin C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P41/00—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture
    • C12P41/002—Processes using enzymes or microorganisms to separate optical isomers from a racemic mixture by oxidation/reduction reactions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Wynalazek dotyczy sposobu otrzymania (-)-enencjomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu, o wzorze 4 w wyniku bioutlenienia szczepem Rhodococcus erythropolis DSM4534 (-)-diolu o wzorze 3 otrzymanego w transformacji szczepem Gordonia bronchialis PCM2167.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu o wzorze 4 przedstawionym na rysunku, fig. 2.
Metoda, według wynalazku może znaleźć zastosowanie w przemyśle spożywczym.
(-)-lzomer-(3S)-3-n-butyloftalidu jest bicyklicznym laktonem, o strukturze identycznej jak naturalnie biosyntezowany lakton, izolowany z roślin z rodziny Apiaceae, nadającym tym roślinom charakterystyczny aromat, kojarzony jako zapach selera (Beck J.J., Shen-Chieh C. The Structural diversity of phthalides from the Apiaceae. Journal of Natural Products 2007, 70 (5), 891-900).
Znana jest metoda mikrobiologicznego wytwarzania enancjomeru (S) butyloftalidu poprzez hydroksylację kwasu 2-pentylobenzoesowego z użyciem szczepu Pseudomonas putida (Kitayama T. Microbial asymmetric syntheses of 3-alkylphthalide derivatives. Tetrahedron: Asymmetry 1997, 8, 3765-3774).
Brak jest doniesień literaturowych o otrzymywaniu (-) enancjomeru metodami biotransformacji, poprzez enancjoselektywne utlenienie dioli bakteriami w hodowlach płynnych lub stałych.
Istotą wynalazku jest nowy sposób otrzymania (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu polegający na tym, że do hodowli płynnej Gordonia bronchialis PCM2167 dodaje się racemiczny 1-hydroksymetylo-2-(1-hydroksypentylo)benzen o wzorze 1 w stężeniu 0,5-0,6 g/dm3. Proces jest prowadzony do całkowitego przereagowania (+)-enancjomeru 1-hydroksymetylo-2-(1-hydroksypentylo)benzenu do (+)-izomeru-(3R)-3-n-butyloftalidu. Wyizolowany nieprzeragowany (-)-enancjomer 1-hydroksymetylo-2-(1-hydroksypentylo)benzen o wzorze 3 utleniany jest w hodowli Rhodococcus erythropolis DSM4534 do (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu o wzorze 4 na rysunku, fig. 2.
Korzystne jest, gdy proces biotransformacji prowadzony jest w temperaturze 28°C.
Korzystne jest, gdy proces biotransformacji prowadzi się podłożu płynnym.
Korzystne także jest, gdy rozpuszczalnikiem organicznym jest octan etylu.
Zasadniczą zaletą sposobu, według wynalazku, jest to, że szczep Gordonia bronchialis PCM2167 hodowany na podłożu płynnym enacjoselektywnie utlenienia tylko (+)-izomer diolu do (+)-izomeru 3-n-butyloftalidu pozostawiając (-) enancjomer diolu (wzór 3), który po izolacji jest utleniany szczepem Rhodococcus erythropolis DSM4534 do (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu wzór 4 ze stopniem przereagowania 90-95% i nadmiarem enancjomerycznym ee = 82-92%.
Wynalazek jest bliżej określony na przykładzie wykonania.
Przykład
Dwuetapowe enancjoselektywne utlenienie przy użyciu Gordonia bronchialis PCM2167 i Rhodococcus erythropolis DSM4534 na podłożu płynnym.
Etap 1
Hodowle Gordonia bronchialis PCM2167 były prowadzone w bioreaktorze (Brunswick, USA) w naczyniu o pojemności 7 L, zawierającym 3 L wysterylizowanego podłoża o składzie: 1% peptonu, 0,2% kazeiny, 0,2% ekstraktu drożdżowego, 6% chlorku sodu i 2% glukozy, do którego dodaje się 10% objętościowych inoculum 2-dniowej hodowli Gordonia bronchialis PCM2167 o ODsoo = 0,6-0,7. Hodowlę prowadzi się w temperaturze 28°C, przy mieszaniu 600 rpm mieszadłem łopatkowym i przepływie powietrza 1 v/m. Do 2-dniowej hodowli dodaje się w stężeniu 0,5-0,6 g/dm3 racemicznego 1-hydroksymetylo-2-(1-hydroksypentylo)benzenu o wzorze 1. Proces kontroluje się analizując go technikami chromatografii gazowej. Nadmiar enancjomeryczny wyznacza się z analiz GC na kolumnie z wypełnieniem chiralnym Cyclosil-B i L-Val. Po całkowitym przereagowaniu (+)-izomeru substratu produkty ekstrahuje się octanem etylu po uprzednim zakwaszeniu 10% kwasem solnym do pH = 4. Ekstrakt jest osuszany nad bezwodnym siarczanem magnezu. Po odparowaniu rozpuszczalnika surowy produkt poddaje się chromatografii na żelu krzemionkowym stosując eluent: heksan : aceton w stosunku objętościowym 3 : 1 uzyskując 485 mg (-)-enacjomeru 1-hydroksymetylo-2-(1-hydroksypentylo)benzenu o nadmiarze enancjomerycznym ee = 82% ([α]23υ = -17,3 (c 1,2 CHCh), i 515 mg laktonu. Wydajność po oczyszczeniu 67%.
Etap 2
Hodowle Rhodococcus erythropolis DSM4534 były prowadzone w bioreaktorze (Brunswick, USA) w naczyniu o pojemności 3 L, zawierającym 0,9 L wysterylizowanego podłoża o składzie: 1% peptonu, 0,2% kazeiny, 0,2% ekstraktu drożdżowego, 6% chlorku sodu i 2% glukozy, do którego dodaje się 10% objętościowych inoculum 2-dniowej hodowli Rhodococcus erythropolis DSM4534 o ODsoo = 0,6-0,7. Hodowlę prowadzi się w temperaturze 28°C, przy mieszaniu 600 rpm mieszadłem łopatkowym i przepływie powietrza 1 v/m. Do 2-dniowej hodowli dodano 480 mg (-) 1-hydroksymetylo-2-(1-hydroksypentylo)ben zenu o wzorze 3. Proces kontroluje się analizując go technikami chromatografii gazowej. Nadmiar enancjomeryczny wyznacza się z analiz GC na kolumnie z wypełnieniem chiralnym L-Val. Po całkowitym przereagowaniu substratu o wzorze 3 produkt o wzorze 4 ekstrahuje się octanem etylu po uprzednim zakwaszeniu 10% kwasem solnym do pH = 4. Ekstrakt jest osuszany nad bezwodnym siarczanem magnezu. Po odparowaniu rozpuszczalnika surowy produkt poddaje się chromatografii na żelu krzemionkowym stosując eluent: heksan : aceton w stosunku objętościowym 3 : 1 uzyskując 360 mg (-)-enacjomeru (3S)-3-n-butyloftalidu wzorze 4, o nadmiarze enancjomerycznym ee = 82% ([a]23D = -47,1 (c 1,7 CHCL). Wydajność po oczyszczeniu 77%.
Użyty substrat o wzorze 1 charakteryzuje się następującymi danymi spektroskopowymi: 1H NMR (500 MHz, CDCl3), δ (ppm): 0,91 (t, 3, J = 7,1 Hz, CH3-CH2-), 1,24-1,34 (m, 1, jeden z CH3-CH2-), 1,34-1,44 (m, 2, CH3-CH2-CH2), 1,44-1,53 (m, 1, jeden z CH3-CH2-), 1,78-1,95 (m, 2, -CH2-CH(OH)-), 2,65 (s, 2, OH), 4,70 (d, 1, J = 12,1 Hz, jeden z -CH2-OH), 4,78 (d, 1, J = 12,1 Hz, jeden z CH2-OH), 4,93 (dwa d, 1, J = 6,8 Hz, =2C-CH(OH)CH2-, 7,26 (m, 1, =4CH-), 7,31-7,35 (m, 2, =3CH-, =6CH-), 7,41-7,44 (m, 1, =5CH-) 13C NMR (151 MHz), δ (ppm): 14,02 (CH3-), 22,64 (CH3-CH2-), 28,51 (-CH2-), 36,78 (-CH2-), 63,80 (-CH2-OH), 71,68 (=2C-CH(OH)-), 126,52 (=3CH-), 127,80 (=6CH-), 128,47 (=5CH-), 129,77 (=4CH-), 138,14 (=1C-CH2OH), 142,59 (=2C-CH(OH)-)).
GC-EIMS 194 (M+1)
Uzyskany produkt charakteryzuje się następującymi danymi spektroskopowymi: 1H NMR (500 MHz, CDCl3), δ (ppm): 0,89 (t, 3, J = 7.18Hz, CH3-CH2-), 1.31-1.44 (m, 2, CH3-CH2-), 1.44-1.54 (m, 2, -CH2-CH2-CH2-), 1,65-1,80 (m, 1, jeden z -3C-CH2-CH2-), 1,99-2,12 (m, 1, jeden z -3C-CH2-CH2-), 5,46 (dd, 1, J = 7,85 Hz, J = 3,7 Hz, -3CH-O-), 7,42 (d, 1, J = 7,65 Hz, =4CH-), 7,75 (t, 1, J = 7,5 Hz, =6CH-), 7,66 (t, 1, J = 7,5 Hz, =5CH-), 7,88 (d, 1, J = 7,7 Hz, =7CH-).
13C NMR (151 MHz), δ (ppm): 13,99 (CH3-), 22,55 (CH3-CH2-), 27,00 (CH3-CH2-CH2-), 34,57 (-CH2-CH-O), 81,57 (-CH-O-), 121,68 (=4CH-), 125,81 (=7CH-), 126,19 (=7aC-C(O)-) 129,14 (=6CH-), 134,05 (=5CH-), 150,27 (=3aC-C-O-), 170,82 (-O-1C(O)-C-).

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania (-)-izomeru-(3S)-3-n-butylofta!idu znamienny tym, że do podłoża PGM składającego się z 1% peptonu, 0,2% kazeiny, 0,2% ekstraktu drożdżowego, 6% chlorku sodu i 2% glukozy, dodaje się inoculum hodowli Gordonia bronchialis PCM2167, kolejno po upływie co najmniej 48 godzin, dodaje się racemiczny 1-hydroksymetylo-2-(1-hydroksypentylo)benzen o wzorze 1, o stężeniu nie większym niż 0,5 g/dm3, następnie po całkowitym przereagowaniu (+)-izomeru substratu, produkty ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym niemieszającym się z wodą, po uprzednim zakwaszeniu kwasem solnym do pH nie wyższego niż 4, otrzymując (-)-izomer diolu o wzorze 3, który po oczyszczeniu dodaje się do hodowli Rhodococcus erythropolis DSM4534, na takim samym podłożu PGM jak poprzednio, przy czym proces kontroluje się technikami chromatograficznymi, używając kolumn z wypełnieniem chiralnym, po całkowitym przereagowaniu substratu o wzorze 3 produkt, jakim jest (-)-izomer-(3S)-3-n-butyloftalid o wzorze 4, ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym niemieszającym się z wodą, po uprzednim zakwaszeniu kwasem solnym do pH nie wyższego niż 4, po czym ekstrakt jest osuszany nad higroskopijną solą, zaś surowy produkt poddaje się chromatografii na żelu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodaje się inoculum 2-dniowej hodowli bakterii.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ODsqq wynosi od 0,6 do 0,7.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że procesy hodowli prowadzi się w temperaturze
28°C i przepływie powietrza 1 v/m.
PL431762A 2019-11-12 2019-11-12 Sposób wytwarzania (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu PL243366B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL431762A PL243366B1 (pl) 2019-11-12 2019-11-12 Sposób wytwarzania (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL431762A PL243366B1 (pl) 2019-11-12 2019-11-12 Sposób wytwarzania (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL431762A1 PL431762A1 (pl) 2021-05-17
PL243366B1 true PL243366B1 (pl) 2023-08-14

Family

ID=75882899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL431762A PL243366B1 (pl) 2019-11-12 2019-11-12 Sposób wytwarzania (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL243366B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL431762A1 (pl) 2021-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Černuchová et al. Microbial Baeyer–Villiger oxidation of terpenones by recombinant whole-cell biocatalysts—formation of enantiocomplementary regioisomeric lactones
JPS61239899A (ja) 光学活性アルフア‐アリールアルカン酸の生物工学的製造方法
Chojnacka et al. Kinetic resolution of racemic secondary aliphatic allylic alcohols in lipase-catalyzed transesterification
Utsukihara et al. Stereoselective reduction of ketones by various vegetables
Pinheiro et al. Microbial monooxygenases applied to fragrance compounds
Forzato et al. Microbial bioreductions of γ-and δ-ketoacids and their esters
Serra et al. New insights on the baker's yeast‐mediated hydration of oleic acid: the bacterial contaminants of yeast are responsible for the stereoselective formation of (R)‐10‐hydroxystearic acid
Skrobiszewski et al. Pleurotus ostreatus as a source of enoate reductase
Snajdrova et al. Resolution of fused bicyclic ketones by a recombinant biocatalyst expressing the Baeyer–Villiger monooxygenase gene Rv3049c from Mycobacterium tuberculosis H37Rv
Huang et al. Preparation of (S)-mandelic acids by enantioselective degradation of racemates with a new isolate Pseudomonas putida ECU1009
IL188319A (en) Asymmetric reduction of 1, 1, 1 - triplooroacetone
NO159291B (no) Fremgangsmaate for fremstilling av gamma-substituerte 3(r)-hydroxysmoersyrederivater.
Davoli et al. (R)-(+) and (S)-(−) ethyl 4, 4, 4-trifluoro-3-hydroxy butanoate by enantioselective Baker’s yeast reduction
Fink et al. Baeyer–Villiger monooxygenases in aroma compound synthesis
Schneider et al. Production of chiral hydroxy long chain fatty acids by whole cell biocatalysis of pentadecanoic acid with an E. coli recombinant containing cytochrome P450BM-3 monooxygenase
Geitner et al. Enantioselective kinetic resolution of 3-phenyl-2-ketones using Baeyer–Villiger monooxygenases
Ribbons et al. (+)-Muconolactone from arene biotransformation in Pseudomonas putida: Production, absolute configuration and enantiomeric purity.
Molinari et al. Microbial biotransformations in water/organic solvent system. Enantioselective reduction of aromatic β-and γ-nitroketones
PL243366B1 (pl) Sposób wytwarzania (-)-izomeru-(3S)-3-n-butyloftalidu
Keppler et al. Enzymatic evaluation of different Aspergillus strains by biotransformation of cyclic ketones
Bodlenner et al. Biocatalytic racemization of α-hydroxycarboxylic acids using a stereo-complementary pair of α-hydroxycarboxylic acid dehydrogenases
Rustoy et al. Combination strategy using pure enzymes and whole cells as biocatalysts for the preparation of 2-hydroxyesters and lactones from 2-oxoglutaric acid
Zehentgruber et al. Studies on the enantioselective oxidation of β-ionone with a whole E. coli system expressing cytochrome P450 monooxygenase BM3
Hirata et al. Asymmetric hydrogenation of N-substituted maleimides by cultured plant cells
Miyazawa et al. Asymmetric reduction of karahanaenone with various microorganisms