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PATENTANSFRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von tertiären optisch aktiven aliphatischen Verbindungen der allgemeinen Formel
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in der einer der Reste X' und Y' gegebenenfalls verestertes Carboxy und der andere gegebenenfalls verestertes Carboxy oder gegebenenfalls veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl darstellt, wobei X' und Y' voneinander verschiedene funktionelle Bedeutungen haben und ferner freie Carboxy- und Hydroxymethylgruppen miteinander unter Bildung der Gruppe -CO-O-CH2- oder -CH2-O-CO- lactonisiert sind, und falls X' alkylveräthertes Hydroxymethyl darstellt, Y' auch gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl bedeuten kann, dadurch gekennzeichnet, dass man einen aeroben oder fakultativ aeroben Mikroorganismus, der eine in einer aliphatischen Kette zwischen CH und methyliertem C befindliche Doppelbindung hydriert,
auf eine Verbindung der allgemeinen Formel
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in der X gegebenenfalls verestertes Carboxy oder gegebenenfalls veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl und Y gegebenenfalls verestertes Carboxy, gegebenenfalls acetalisiertes Formyl oder gegebenenfalls veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl darstellt, wobei X und Y voneinander verschiedene funktionelle Bedeutungen haben und ferner, falls X gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl bedeutet, Y verestertes Carboxy oder gegebenenfalls acetalisiertes Formyl darstellt und falls Y gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl bedeutet, X verestertes Carboxy oder alkylveräthertes Hydroxymethyl darstellt, in einem wässrigen Medium einwirken lässt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung unter aeroben Bedingungen mit einem Mikroorganismus in nicht wachsender (stationärer) Phase durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung in Gegenwart einer assimilierbaren Kohlenstoffquelle durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Kohlenstoffquelle einen Zucker in einer Menge von etwa 10 bis 100 g pro Liter wässriges Medium verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung bei einem pH-Wert von 2 bis 10, insbesondere 3 bis 8 durchführt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung bei einer Temperatur von 20 bis 35 C durchführt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Edukt der Formel I in einer Konzentration von 0,1 bis 5,0%, insbesondere 0,5 bis 2,5 %, bezogen auf das wässrige Medium, einsetzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Ausgangsverbindung der Formel I einsetzt, in der X gegebenenfalls verestertes Carboxy und Y gegebenenfalls acetalisiertes Formyl oder X verestertes Carboxy und Y gegebenenfalls veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl darstellen, und als Mikroorganismus Saccharomyces cerevisiae (Presshefe; Backhefe) verwendet, wobei man ein Fermentationsprodukt der Formel II erhält, in der X' gegebenenfalls verestertes Carboxy und Y/ gegebenenfalls veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl darstellt, wobei freie Carboxy- und Hydroxymethylgruppen miteinander unter Bildung der Gruppe -CO-O-CH2- lactonisiert sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Ausgangsverbindung der Formel I einsetzt, in der X gegebenenfalls verestertes Carboxy und Y gegebenenfalls acetalisiertes Formyl darstellt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsverbindung der Formel I Äthyl-trans4,4-dimethoxy-3-methylcrotonat einsetzt, wobei man als Fermentationsprodukt der Formel II zur Hauptsache (S)-3 Methyl-4-hydroxy-buttersäureäthylester erhält, welcher durch saure Hydrolyse in (S)-Dihydro-4-methyl-2(3H)-furanon übergeführt wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von tertiären, optisch aktiven aliphatischen Verbindungen der allgemeinen Formel
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in der einer der Reste X' und Y' gegebenenfalls verestertes Carboxy und der andere gegebenenfalls verestertes Carboxy oder gegebenenfalls veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl darstellt, wobei X' und Y' voneinander verschiedene funktionelle Bedeutungen haben und ferner freie Carboxy- und Hydroxymethylgruppen miteinander unter Bildung der Gruppe -COSCH2- oder -CH2-OCO lactonisiert sind, und falls X' alkylveräthertes Hydroxymethyl darstellt, Y' auch gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl bedeuten kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man einen aeroben oder fakultativ aeroben Mikroorganismus, der eine in einer aliphatischen Kette zwischen CH und methyliertem C befindliche Doppelbindung hydriert, auf eine Verbindung der allgemeinen Formel
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in der X gegebenenfalls verestertes Carboxy oder gegebenenfalls veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl und Y gegebenenfalls verestertes Carboxy, gegebenenfalls acetalisiertes Formyl oder gegebenenfalls veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl darstellt, wobei X und Y voneinander verschiedene funktionelle Bedeutungen haben und ferner, falls X gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl bedeutet, Y verestertes Carboxy oder gegebenenfalls acetalisiertes Formyl darstellt und falls Y gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl bedeutet, X verestertes Carboxy oder alkylveräthertes Hydroxymethyl darstellt,
in einem wässrigen Medium einwirken lässt.
Das erfindungsgemässe Verfahren eröffnet einen neuen vorteilhaften Weg zu Zwischenprodukten in der Synthese von natürlichem, optisch aktivem Vitamin E, Vitamin E-Ester und Vitamin Kl, Verbindungen, welche bisher aus Naturprodukten oder durch aufwendige Synthesemethoden in unwirtschaftlicher Weise gewonnen werden mussten. Durch das neue Verfahren gemäss der Erfindung erhält man nämlich in besonders einfacher Weise teilweise neue, optisch aktive Verbindungen der Formel II, welche in vorteilhafter Weise zu den erwähnten, optisch aktiven Vitaminen aufgebaut werden können. Insgesamt stellt daher der neue Weg zu natürlichem, optisch aktivem Vitamin E, Vitamin E-Ester und Vitamin Kl, ebenso wie das erfindungsgemässe Verfahren selbst, eine wertvolle Bereicherung des Standes der Technik dar.
Die oben definierte Bedingung, dass X und Y bzw. X' und Y' voneinander verschiedene funktionelle Bedeutungen haben, ist so zu verstehen, dass einer der beiden Reste selektiv, d.h.
unter Ausschluss des anderen Restes, reagieren kann. So können X und Y bzw. X' und Y' beide gleichzeitig beispielsweise Carboxy bedeuten; desgleichen können sie nicht beide gleichzeitig verestertes Carboxy darstellen. Hingegen kann z.B.
einer der Substituenten X und Y bzw. X' und Y' Carboxy und der andere verestertes Carboxy darstellen, denn die Carboxygruppe kann selektiv zur Hydroxymethylgruppe reduziert werden (vgl. nachstehend). X und Y bzw. X' und Y' können nicht beide gleichzeitig Hydroxymethyl oder veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl darstellen, auch nicht Kombinationen dieser Gruppen; jedoch kann einer der Substituenten X und Y bzw. X' und Y' alkylveräthertes Hydroxymethyl und der andere gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl bedeuten, denn Alkoxymethyl bleibt bei Verseifung, Halogenierung und magnesium- bzw. phosphororganischen Reaktionen im Gegensatz zu gegebenenfalls verestertem Hydroxymethyl erhalten.
Die unter der Bedeutung von X und Y bzw. X' und Y' aufgeführten, gegebenenfalls veresterten Carboxygruppen, gegebenenfalls verätherten oder veresterten Hydroxymethylgruppen bzw. acetalisierten Formylgruppen sind konventionelle Gruppen. Veresterte Carboxylreste sind beispielsweise Reste der Formel RIOOC-, in der Rl niederes Alkyl, Phenyl oder Phenyl-niederes Alkyl darstellt. Veresterte/verätherte Hydroxymethylreste sind beispielsweise Reste der Formel R20CH2-, in der R2 eine niedere Acylgruppe, z.
B. niederes Alkanoyl, Benzoyl oder Phenyl-niederes Alkanoyl, oder eine Ätherschutzgruppe, z.B. niederes Alkyl bedeutet, oder Reste der Formel R30-CHR4-, in der R3 niederes Alkyl und R4 Wasserstoff oder niederes Alkyl oder zusammen mit R3 n Butylen (2-Tetrahydropyranyl) darstellt, Acetalisierte Formylgruppen sind beispielsweise Reste der Formel
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in der Rs niederes Alkyl bedeutet, oder beide Substituenten Rs zusammen niederes Alkylen darstellen. In den Resten X und Y bzw. X' und Y' allenfalls vorhandene niedere Alkyl-, niedere Alkoxy-, niedere Alkylen- und niedere Alkanoylgruppen, allein oder in Zusammensetzungen [wie Phenyl-niederes Alkyl, Phenyl-niederes Alkanoyl, Di-(nieder-alkoxy)-methyl], stellen geradkettige oder verzweigte Gruppen dar, welche vorzugsweise bis zu 4 Kohlenstoffatome enthalten.
Beispiele sind Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec Butyl, t-Butyl; Methoxy, Äthoxy, n-Propoxy, Isopropoxy, n Butoxy, Isobutoxy, sec-Butoxy, t-Butoxy; Methylen, Äthylen, n-Propylen, 1-Methyl-äthylen, 1,2-Dimethyl-äthylen; Acetyl, Propionyl, n-Butyryl, Isobutyryl.
X und Y in der Bedeutung Carboxy oder Formyl sind bevorzugt verestert bzw. acetalisiert. Bevorzugte Gruppen R in veresterten Carboxygruppen RlOOC- sind Methyl und Äthyl. Bevorzugte Gruppen Rs in acetalisierten Formylgruppen
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sind Methyl und Äthyl sowie (beide Rs zusammen) Äthylen und 1,3-Propylen.
X und Y in der Bedeutung Hydroxymethyl können unsubstituiert oder veräthert bzw. verestert sein. Falls die Hydroxymethylgruppe substituiert ist, stellt der Substituent vorzugsweise Methyl, Acetyl oder Benzoyl dar.
Der erfindungsgemäss verwendete Mikroorganismus besitzt aeroben oder fakultativ aeroben Charakter, d.h. er hat die Fähigkeit, sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen (fakultativ aerober Mikroorganismen) oder auch nur unter aeroben Bedingungen (aerober Mikroorganismus) zu wachsen. Durch Austesten von beliebigen aeroben oder fakultativ aeroben Hefen, Pilzen und Bakterien auf das erfindungsgemäss eingesetzte Edukt der Formel I findet man leicht einen geeigneten Mikroorganismus, der in der Lage ist, die zwischen CH und methyliertem C befindliche Doppelbindung zu hydrieren und somit im erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt werden kann. Bevorzugt verwendbare, bekannte Mikroorganismen sind: 1) Eukaryonten 1.1. Hefen der Gattungen
Candida z. B. C. albicans C. gufflermondii
Kloeckera z. B. K. brevis
Rhodotorula z. B. R. rotundata
Saccharomyces z. B.
S. carlsbergensis
S. cerevisiae 5. cer. ellipsoides
Torulopsis z. B. T. apicola
T. rotundata 1.2. Pilze der Gattungen
Absidia z. B. A. regneri
Aspergillus z. B. A. clavatus
A. fumigatus
A. ochraceus
A. niger
Colletotrichum z. B. C. gloeosporioides
Cunninghamella z. B. C. blakesleeana Curvularia z. B. C. lunata
Geotrichum z. B. G. candidum
Gibberella z. B. G. fujikuroi
Gliocladium z. B. G. roseum
Mucor z. B. M. circinelloides
M. corymbifer
M. griseo-cyanus
M. hiemalis
M. parasiticus
M. spinosus
Penicillium z. B. P. notatum
P. novae-zeelandiae P.viride
Phycomyces z. B. P. blakesleeanus
Rhizopus z. B. R. arrhizus
R. circinans
Trichothecium z. B. T. roseum 2. Prokaryonten 2.1. Mycelbildende Bakterien (Actinomyceten) der Gattungen
Mycobacterium z. B. M. butyricum
M. rhodochrous
Streptomyces z. B.
S. fradiae
S. rimosus
Proactinomyces z. B. P. restrictus
P. roseus 2.2. Gram-positive Bakterien der Gattungen
Bacillus z. B. B. subtilis
Micrococcus z. B. M. lysodeikticus Propionibacterium z. B. P. shermanu
Pediococcus z. B. P. cerevisiae
Streptococcus z. B. S. faecalis
S. lactis 2.3. Gram-negative Bakterien der Gattungen
Azotobacter z. B. A. indicus
Pseudomonas z. B. P. fluorescens
Serratia z. B. S. marcescens
Vibrio z. B. V. metschnikovii
Bevorzugte Mikroorganismen im erfindungsgemässen Verfahren sind, wie aus den nachstehenden Ausführungen ersichtlich, Saccharomyces cerevisiae (Presshefe, Backhefe) und Geotrichum candidum. Saccharomyces cerevisiae ist als käufliche Presshefe im Handel erhältlich. Auch Geotrichum candidum ist ein bekannter Mikroorganismus, der von anerkannten Depositorien allgemein zugänglich ist.
Zur Sicherstellung der Durchführbarkeit des Verfahrens unter Verwendung von Geotrichum candidum wurde jedoch eine Kultur des verwendeten Stammes bei dem Centraalbureau voor Schimmelcultures in Baarn, Holland unter der Nummer CBS 233.76 deponiert.
Es versteht sich, dass jeder der erfindungsgemäss eingesetzten Mikroorganismen vor der Verwendung in der erfindungsgemässen Fermentation angezüchtet werden soll; die Anzucht erfolgt in der Regel in an sich bekannter Weise in einem wässrigen Medium unter Zuhilfenahme der üblichen Nährstoffe, d.h. in Gegenwart einer Kohlenstoffquelle, wie Glucose, Fruc tose. Saccharose und/oder Maltose; einer Stickstoffquelle, wie Harnstoff, Pepton, Hefeextrakt, Fleischextrakt, Aminosäuren und/oder Ammoniumsalze; anorganischer Salze, wie Magnesium, Natrium-, Kalium-, Calcium und/oder Ferrosalze; anderer wachstumsfördernder Substanzen, wie Vitamine und dgl.
Manchmal ist es zweckmässig, das Anzuchtmedium ebenfalls in der erfindungsgemässen Fermentation zu verwenden, obwohl - wie nachstehend näher erläutert - die Zusammensetzung des erfindungsgemäss verwendeten Fermentationsmediums wesentlich einfacher sein kann.
Die erfindungsgemässe Fermentation ist ohne weitere Zusätze allein mit dem Edukt der Formel I und dem zu verwendenden Mikroorganismus durchführbar. Es ist jedoch vorteilhaft, dem wässrigen Medium eine assimilierbare Kohlenstoffquelle als Mikroorganismennährstoff zuzusetzen, vorzugsweise in einer Menge von etwa 10 bis 100 g pro Liter, beispielsweise in Form eines Zuckers, wie Glucose, Fructose, Saccharose, Maltose und dergleichen, damit die Lebensfähigkeit und die damit verbundene Stoffwechselaktivität des Mikroorganismus möglichst lange erhalten bleiben. Mehr als 100 g Kohlenstoffquelle pro Liter Nährmedium beeinträchtigen das Endergebnis nicht, bringen jedoch keine Vorteile gegenüber dem Fall, bei dem 10 bis 100 g Kohlenstoffquelle zugesetzt werden.
Bei langen Fermentationszeiten ist es von Vorteil, die Kohlenstoffquelle in einer bevorzugten Menge von 10 bis 100 g/l einmal oder mehrmals nachzufüttern. Der Zusatz einer Stickstoffquelle ist nicht notwendig; gegebenenfalls kann aber eine assimilierbare Stickstoffquelle zugesetzt werden, vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 bis 50 g pro Liter, beispielsweise in Form von Harnstoff, Pepton, Hefeextrakt, Fleischextrakt, Aminosäuren, Ammoniumsalzen und dgl.
Das Fermentationsmedium kann ferner auch anorganische Salze, wie Magnesium-, Natrium-, Kalium-, Calcium- und/ oder Ferrosalze, andere wachstumsfördernde Substanzen, wie Vitamine und dgl., enthalten.
Der pH-Wert der Fermentation soll vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 2 bis 10, insbesondere 3 bis 8 liegen, ein Bereich, der zumeist ohne besondere Zusätze erreichbar ist.
Erwünschtenfalls kann der pH-Wert durch Verwendung von Puffern, z.B. Phosphat-, Phthalat- oder Trispuffern [tris (Hydroxymethyl)-aminomethan], reguliert werden. Die Temperatur kann in weitem Rahmen schwanken, z.B. zwischen 10oC und 40 C, wobei eine Temperatur von 20 bis 35oC bevorzugt ist. Um optimale Ausbeuten zu erhalten, ist es vorteilhaft, dass das Edukt der Formel I in der Gärbrühe in einer Konzentration von 0,1 bis 5,0%, insbesondere 0,5 bis 2,5%, vorliegt.
Nach erfolgter Reaktion kann erneut Edukt in einer bevorzugten Konzentration zwischen 0,2 und 1,5% zugesetzt werden. Dieses Verfahren lässt sich bis zur Inaktivierung der Mikroorganismen wiederholen. Das Substrat kann auch mit Hilfe einer Pumpe kontinuierlich zugefügt werden.
Die nützliche Fermentationszeit ist von den verwendeten Mikroorganismen abhängig. Sie schwankt bei einmaliger Eduktzugabe zumeist zwischen 4 und 250 Stunden, insbesondere zwischen 1 und 2 Tagen. Bei mehrmaliger oder kontinuierlicher Eduktzugabe kann sich die Fermentationszeit entsprechend verlängern.
Die Fermentation wird vorzugsweise aerob durchgeführt, z.B. unter Rühren, Schütteln unter Luftzutritt oder mittels einer Belüftungsvorrichtung. Zur Schaumbekämpfung können die üblichen Antischaummittel, wie Siliconöle, Polyalkylenglykol-Derivate, Sojabohnenöl und dgl., zugesetzt werden. Vorzugsweise verwendet man einen Mikroorganismus, der sich in nicht wachsender (stationärer) Phase befindet. Die Wahl eines stationären Mikroorganismus hat den Vorteil, dass der Gärvorgang nicht unter sterilen Bedingungen ausgeführt werden muss, sofern ein Nährmedium verwendet wird, das keine wesentliche Vermehrung von Mikroorganismen zulässt, beispielsweise ein Nährmedium ohne Stickstoffquelle.
Je nach der Wahl des Eduktes der Formel I und des Mikroorganismus wird dieses unterschiedlichen Umwandlungen unterworfen, d.h. man erhält verschiedene Produkte der Formel II. Das erfindungsgemässe Verfahren kann nach diesen Gesichtspunkten in fünf Untergruppen A, B, C, D und E unterteilt werden:
A) Bei Verwendung von Edukten der allgemeinen Formel
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in der XA gegebenenfalls verestertes Carboxy und YA gegebenenfalls acetalisiertes Formyl oder XA verestertes Carboxy und YA gegebenenfalls veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl darstellt, erhält man bei Wahl geeigneter Mikroorganismen Fermationsprodukte der Formel II, in der X' gegebenenfalls verestertes Carboxy und Y' gegebenenfalls veräthertes oder verestertes Hydroxymethyl darstellt, wobei freie Carboxy- und Hydroxymethylgruppen miteinander unter Bildung der Gruppe -CO-O-CH2- lactonisiert sind.
Das lactonisierte Produkt ist das (S)-Dihydro-4-methyl-2-(3H)-furanon der Formel
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Die Fermentation bewirkt die Sättigung der Doppelbindung unter Ausbildung einer optisch einheitlichen Verbindung sowie auch die Reduktion der Formylgruppe bzw. Hydrolyse und Reduktion der acetalisierten Formylgruppe zu Hydroxymethyl.
Allfällige Substituenten an Carboxy bzw. Hydroxymethyl sind weniger leicht hydrolisierbar. Diese Gruppen können nach der Sättigung der Doppelbindung zunächst teilweise erhalten bleiben. Entsprechende Fermentationsprodukte der Formel II, die noch an Carboxy und/oder Hydroxymethyl substituiert sind, können als solche aus der Gärbrühe isoliert werden, oder sie können durch Verlängerung der Fermentationsdauer, z.B.
bis auf 3 bis 10 Tage, in das Lacton der Formel IIA übergeführt werden, indem die Substituenten an Carboxy bzw.
Hydroxymethyl gespalten werden. Das Fermentationsprodukt erfährt dabei einen Lactonringschluss unter Bildung des oben definierten Lactons der Formel IIA. Der Lactonringschluss kann ferner auch bei der Reinigung eines Fermentationsprodukts der Formel II, in der X' verestertes Carboxy und Y' Hydroxymethyl darstellt, eintreten (z.B. durch Destillation, vorzugsweise unter leicht sauren, z.B. p-toluolsulfonsauren Bedingungen). Die Spaltung der Substituenten an Carboxy bzw. Hydroxymethyl kann ebenfalls durch alkalische Verseifung erfolgen.
Falls in Formel IA YA eine alkylverätherte, z.B. methylver ätherte, Hydroxymethylgruppe darstellt, bleibt diese Alkylgruppe nach der Fermentation erhalten. Man erhält Fermentationsprodukte der Formel II, in der X' gegebenenfalls verestertes Carboxy und Y' Alkoxymethyl darstellt.
Für die Fermentation der Edukte der Formel IA wird als Mikroorganismus vorzugsweise Saccharomyces cerevisiae (Presshefe, Backhefe) verwendet. Nach einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man eine Ausgangsverbindung der Formel IA, in der XA gegebenenfalls verestertes Carboxy und YA gegebenenfalls acetalisiertes Formyl darstellt. Für diese Ausführungsform können beispielsweise folgende Mikroorganismen verwendet werden: 1. Eukaryonten 1.1. Hefen der Gattungen
Candida z. B. C. utilis
Kloeckera z. B. K. brevis
Saccharomyces z. B. S. carlsbergensis
S. cerevisiae
S. cer. ellipsoides
Torulopsis z. B. T. apicola 1.2. Pilze der Gattungen
Absidia z. B. A. regneri
Aspergillus z. B. A. niger
Colletotrichum z. B. C. gloeosporioides
Cunninghamella z. B. C. blakesleeana
Gibberella z. B. G. fujikuroi
Gliocladium z. B.
G. roseum
Mucor z. B. M. circinelloides
M. griseo-cyanus
M. parasiticus
Penicillium z. B. P. novae-zeelandiae
Phycomyces z. B. P. blakesleeanus
Rhizopus z. B. R. arrhizus
R. circinans
Trichothecium z. B. T. roseum 2. Prokaryonten 2.1. Mycelbildende Bakterien (Actinomyceten) der Gattung
Mycobacterium z. B. M. butyricum 2.3. Gram-negative Bakterien der Gattung
Azotobacter z. B. A. indicus
Gemäss einem besonders bevorzugten Verfahren verwendet man als Ausgangsverbindung der Formel I Äthyl-trans-4,4dimethoxy-3-methylcrotonat und als Mikroorganismus Saccharomyces cerevisiae, wobei als Fermentationsprodukt der Formel II vornehmlich (S)-3-Methyl-4-hydroxy-buttersäureäthylester erhalten wird. Die saure Hydrolyse dieser Verbindung in der oben beschriebenen Weise liefert das (S)-Dihydro-4methyl-2(3H)-furanon.
B) Bei Verwendung von Edukten der allgemeinen Formel
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in der einer der Reste XB und YB Carboxy und der andere verestertes Carboxy darstellt, erhält man bei Wahl geeigneter Mikroorganismen Fermentationsprodukte der Formel II, worin einer der Reste X' und Y' Carboxy und der andere verestertes Carboxy darstellt. Es wird somit lediglich die stereospezifische Sättigung der Doppelbindung bewirkt. Als Mikroorganismus für diese Umsetzung verwendet man vorzugsweise Saccharomyces cerevisiae. Als Ausgangsverbindung der Formel IB verwendet man insbesondere eine Verbindung, worin XB verestertes Carboxy und YB Carboxy darstellt.
C) Bei Verwendung von Edukten der allgemeinen Formel
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in der Xc verestertes Carboxy und Yc gegebenenfalls acetalisiertes Formyl oder gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl darstellt, kann bei Einsatz geeigneter Mikroorganismen zusätzlich zur stereospezifischen Sättigung der Doppelbindung eine Oxidation bzw. Hydrolyse und Oxidation der gegebenenfalls acetalisierten Formylgruppe oder der gegebenenfalls veresterten Hydroxymethylgruppe eintreten. Man erhält in diesem Falle Fermentationsprodukte der Formel II, worin X' verestertes Carboxy und Y' Carboxy darstellt. Diese Umsetzung wird vorzugsweise von dem Pilz Geotrichum candidum ausgelöst.
D) Bei Verwendung von Edukten der allgemeinen Formel
EMI5.2
in der XD gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl und YD gegebenenfalls acetalisiertes Formyl oder verestertes Carboxy darstellt, erhält man bei Wahl geeigneter Mikroorganismen Fermentationsprodukte der Formel II, worin X' gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl und Y' gegebenenfalls verestertes Carboxy darstellt, wobei freie Carboxy- und Hydroxymethylgruppen miteinander unter Bildung der Gruppe -CH2-O CO- lactonisieren. Das lactonisierte Produkt ist das (S)-Dihydro-3-methyl-2(3H)-furanon der Formel
EMI5.3
Somit wird einerseits eine stereospezifische Sättigung der Doppelbindung bewirkt, andererseits werden vorhandene, gegebenenfalls acetalisierte Formylgruppen einer Oxidation bzw. einer Hydrolyse und Oxidation unterworfen.
Die gegebenenfalls vorhandenen Substituenten an Hydroxymethyl bzw. Carboxy sind, wie auch bei der Untergruppe A) oben, weniger leicht hydrolysierbar als die Substituenten an Formyl und können nach der Sättigung der Doppelbindung zunächst teilweise erhalten bleiben. Sie können durch Verlängerung der Fermentation gespalten werden, wobei das Lacton der Formel IID erhalten wird.
Vorzugsweise wird für diese Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens als Mikroorganismus der Pilz Geotrichum candidum verwendet. Nach einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man eine Ausgangsverbindung der Formel ID, in der XD gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl (vorzugsweise freies Hydroxymethyl) und YE gegebenenfalls acetalisiertes Formyl (vorzugsweise acetalisiertes Formyl) darstellt. Für diese Ausführungsform können beispielsweise folgende Mikroorganismen verwendet werden: 1. Eukaryonten 1.1. Hefen der Gattungen
Candida z. B. C. albicans
C. guillermondii
Rhodotorula z. B. R. rotundata
Saccharomyces z. B. S. cerevisiae
Torulopsis z. B. T. apicola
T. rotundata 1.2. Pilze der Gattungen
Aspergillus z. B. A. clavatus
A. fischeri
A. flavus
A. fumigatus
A. ochraceus Weniger
Curvularia z. B. C. lunata
Cylindrocarpon z. B.
C. radicicola
Mucor z. B. M. corymbifer
M. griseo-cyanus
M. hiemalis
M. parasiticus
M. spinosus Penicfflium z. B. P. notatum
P. viride
Rhizopus z. B. R. arrhizus
R. circinans
Absidia z. B. A. regneri
Geotrichum z. B. G. candidum
Gibberella z. B. Gibberella fujikuroi
Gliocladium z. B. G. roseum
Phycomyces z. B. P. blakesleeanus 2. Prokaryonten 2.1. Mycelbildende Bakterien (Actinomyceten) der Gattungen
Mycobacterium z. B. M. butyricum
M. rhodochrous
Streptomyces z. B. 5. fradiae
S. rimosus
Proactinomyces z. B. P. restrictus
P. roseus 2.2. Gram-positive Bakterien der Gattungen
Bacillus z. B. B. subtilis
Micrococcus z. B. M. lysodeikticus Propionibacterium z. B. P. shermanii
Pediococcus z. B. P. cerevisiae
Streptococcus z. B. S. faecalis
S. lactis 2.3.
Gram-negative Bakterien der Gattungen
Pseudomonas z. B. P. fluorencens
Serratia z. B. S. marcescens
Vibrio z. B. V. metschnikovü -Gemäss einem besonders bevorzugten Verfahren verwendet man als Ausgangsverbindung der Formel I trans-3-(1,3-Dioxolan-2-yl)-2-buten-1-ol und als Mikroorganismus Geotrichum candidum, wobei als Fermentationsprodukt das (S)-Dihydro3-methyl-2(3H)-furanon der Formel IID erhalten wird.
Falls in Formel ID XD gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl und YD verestertes Carboxy darstellt, liefert Geotrichum candidum ebenfalls das oben angegebene Endprodukt, jedoch werden durch Verwendung von Saccharomyces cerevisiae höhere Ausbeuten erhalten.
E) Bei Verwendung von Edukten der allgemeinen Formel
EMI6.1
in der XE alkylveräthertes Hydroxymethyl und YE gegebenenfalls acetalisiertes Formyl oder gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl darstellt, erhält man bei Wahl geeigneter Mikroorganismen Fermentationsprodukte der Formel II, worin X' alkylveräthertes Hydroxymethyl und Y' Carboxy oder gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl darstellt. Charakteristisch für diese Eduktgruppe ist, dass die Alkoxymethylgruppe XE während der Fermentation unverändert bleibt.
Mit Saccharomyces cerevisiae erzielt man beispielsweise hauptsächlich eine Reduktion bzw. Hydrolyse und Reduktion der gegebenenfalls acetalisierten Formylgruppe YE ZU Hydroxymethyl, während veresterte Hydroxymethylgruppen YE zum Teil hydrolysiert werden können und Hydroxymethylgruppen YE unverändert bleiben. Mit Geotrichum candidum wird bevorzugt eine Oxidation bzw. Hydrolyse und Oxidation der gegebenenfalls acetalisierten Formylgruppe sowie auch der gegebenenfalls veresterten Hydroxymethylgruppe YE in Carboxy bewirkt.
Nach Beendigung des Kultivierens wird das Fermentationsprodukt in üblicher Weise aus der Gärbrühe isoliert. Vorzugsweise kommt eine Extraktion mit einem nicht wasserlöslichen organischen Lösungsmittel in Betracht, beispielsweise mit einem aliphatischen oder cycloaliphatischen, gegebenenfalls chlorierten Kohlenwasserstoff, wie n-Hexan, Cyclohexan, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff; einem aliphatischen Ester, wie Äthylacetat, n-Butylacetat, Amylacetat; oder einem aliphatischen Äther, wie Diäthyläther oder Diisopropyläther. Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist Methylenchlorid. Zur Vermeidung von Emulsionen wird die Extraktion zweckmässig kontinuierlich, oder mit Hilfe der multiplikativen Verteilung durchgeführt.
Nach einer bevorzugten Isolierungsmethode wird die fermentierte Brühe zunächst filtriert oder zentrifugiert, wonach die wässrige Phase und das Sediment getrennt aufgearbeitet werden. Das erhaltene Rohprodukt kann in üblicher Weise, z.B. durch fraktionierte Destillation, gereinigt werden. Wie bereits erwähnt, können erhaltene offene Zwischenprodukte der Formel II (mit Ausnahme der Alkyläther) während der Aufarbeitung in das entsprechende Lacton der Formel IIA bzw. IID übergehen.
Das erhaltene Produkt der Formel II kann in optisch aktives Vitamin E oder K1 übergeführt werden, beispielsweise wie folgt:
Estergruppen an Hydroxymethyl bzw. an Carboxy können hydrolytisch, vorzugsweise durch basische Hydrolyse, abgespalten werden. Man erhält das entsprechende Lacton. Zwecks Erhalts von optisch reinem Lacton werden vorzugsweise solche Ester für die Hydrolyse eingesetzt, die zum Lacton der Formel IIA führen.
Fermentationsprodukte der Formel II, in der einer der Reste X' und Y' Carboxy und der andere verestertes Carboxy darstellt, (Untergruppe B oben) können chemisch selektiv reduziert werden, wobei die freie Carboxygruppe in Hydroxymethyl umgewandelt wird. Diese Reduktion erfolgt z.B. durch Behandeln mit einem Borhydrid/Dimethylsulfidkomplex, vorzugsweise in einem ätherischen Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, und bei einer Temperatur von etwa -10oC bis Zimmertemperatur. Die Carboxyschutzgruppe kann in an sich bekannter Weise abgespalten werden, wobei man das Lacton der Formel IIA bzw. IID erhält. Vorzugsweise wird die selektive Reduktion an einem Fermentationsprodukt der Formel II, worin X' verestertes Carboxy und Y' Carboxy darstellt, ausgeführt; man erhält dabei das Lacton der Formel IIA.
Die Lactone der Formeln IIA und IID können gemäss folgendem Reaktionsschema in natürliches, optisch aktives Vitamin E, in optisch aktiven Vitamin E-Ester und in optisch aktives Vitamin Kl übergeführt werden:
EMI6.2
EMI7.1
EMI8.1
(Vitamin E bzw. dessen Ester)
EMI8.2
EMI9.1
(Vitamin K1 )
Im obigen Reaktionsschema bedeutet R6 eine Carboxylschutzgruppe, vorzugsweise niederes Alkyl, z.B. Methyl oder Äthyl; R7 eine carbonylfreie, durch saure Hydrolyse abspaltbare Schutzgruppe, vorzugsweise 2-Tetrahydropyranyl; Rs Wasserstoff oder niederes Alkanoyl, z. B. Acetyl; Rs niederes Alkyl, z.B. Methyl oder Äthyl; Rlo die Gruppe
EMI10.1
Rll niederes Alkyl, z.B. Methyl oder Äthyl; R12 Wasserstoff oder niederes Aryl, z.B.
Acetyl oder Benzoyl und Hal ein Halogenatom, z.B. Chlor, Brom oder Jod.
Die Umsetzungen IIAIII und IIDeVIII erfolgen durch Behandeln mit Halogenwasserstoff, vorzugsweise Chlor- oder Bromwasserstoff, in einem zur Einführung der Schutzgruppe R6 entsprechenden Alkohol, z.B. in einem niederen Alkanol, wie Methanol oder Äthanol. Es können anstelle der Lactone IIA und IID auch die entsprechenden offenen Fermentationsprodukte der Formel II angewendet werden, worin einer der Substituenten Xl und Y' verestertes Carboxy und der andere Hydroxymethyl darstellt.
Die Estergruppe von Verbindungen III wird reduktiv in Hydroxymethyl unter Bildung von Verbindungen IV umgewandelt. Die Reduktion erfolgt z.B. bei -20 bis OoC in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einer aluminiumorganischen Verbindung, z.B. mit einem ss-verzweigten Aluminiumdi-niederalkylhydrid, wie Di-Isobutylaluminiumhydrid oder auch mit Lithiumaluminiumhydrid.
Durch mildere Reduktion der Estergruppe in Verbindungen VIII wird diese in die Aldehydgruppe unter Bildung von Verbindungen IX umgewandelt, beispielsweise durch Behandeln mit einem ss-verzweigten Aluminium-di-nieder-alkyl-hydrid, wie Di-isobutyl-aluminiumhydrid bei -80 bis -400C.
Die Hydroxygruppe von Verbindungen IV wird unter Bildung von Verbindungen V durch eine säurehydrolytisch abspaltbare Schutzgruppe R7 geschützt. Die Einführung dieser Schutzgruppen erfolgt z.B. durch Behandeln mit der entsprechenden olefinischen Verbindung, z.B. mit 3,4-Dihydro-2,4pyran, Methylvinyläther oder 2-Methylpropen.
Die Kettenverlängerung der erhaltenen Cs-Verbindung der Formel V kann durch Umsetzen mit einem 1-Halogen-3methyl-butan, vorzugsweise mit 1-Brom-3-methylbutan, oder mit einem entsprechenden Sulfonat, vorzugsweise 3-Methyl-1butanol-p-toluolsulfonat, mit Hilfe einer magnesiumorganischen Reaktion durchgeführt werden. Vorzugsweise wird ein Bromid der Formel V verwendet. Zur Ausführung der magnesiumorganischen Reaktion wird die Verbindung der Formel V mit metallischem Magnesium in einem ätherischen Lösungsmittel, z.B. in Tetrahydrofuran, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen etwa Raumtemperatur und 80 C umgesetzt, wobei Magnesium angelagert wird.
Nach Zusatz der zweiten Kopplungskomponente, sowie einer katalytischen Menge eines Di-(alkalimetall)-tetrahalogenkuprats, vorzugsweise Dilithium-tetrachlorkuprat, erhält man die gewünschte Clo Verbindung der Formel VI. Als Lösungsmittel wird das erwähnte ätherische Lösungsmittel verwendet. Die Temperatur liegt im allgemeinen zwischen etwa -800C und der Raumtemperatur. Die Reaktion wird vorzugsweise bei niederer Temperatur eingeleitet (-80 bis 0OC) und anschliessend bei höherer Temperatur, z.B. Raumtemperatur, vervollständigt.
Im erhaltenen Produkt der Formel VI wird nun die Gruppe R7S gegen Halogen ausgetauscht, insbesondere gegen Brom, Chlor oder Jod. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine saure Hydrolyse, z.B. mit wässriger Mineralsäure, wie Salzsäure, Phosphorsäure oder Schwefelsäure bei Raumtemperatur, gefolgt von einer Halogenierung mit dem entsprechenden Halogenwasserstoff, oder auch durch Behandeln mit N-Chloroder N-Bromsuccinimid und Triphenylphosphin, mit Phosphortribromid bzw. -chlorid oder Phosphorpentabromid bzw.
-chlorid, mit Triphenylphosphordibromid bzw. -chlond oder mit Methyltriphenoxyphosphoniumj odid. Ein erhaltenes Bromderivat der Formel VII kann in das entsprechende Jodderivat durch Behandeln mit einem Alkalimetalljodid in einem ketonischen Lösungsmittel, z.B. Methyläthylketon oder Methylisobutylketon, bei erhöhter Temperatur umgewandelt werden.
Hiernach werden zur weiteren Kettenverlängerung die Verbindungen V und VII miteinander umgesetzt, und zwar mit Hilfe einer magnesiumorganischen Reaktion, im wesentlichen in der gleichen Weise wie oben beschrieben für die Kettenverlängerung V < VI. Man erhält so eine optisch aktive Cls-Verbindung der Formel XI, die in der gleichen Weise wie die soeben beschriebene Überführung VVI in das Halogenid XII übergeführt wird.
Die Kettenverlängerung des Aldehyds IX erfolgt mit Hilfe einer phosphororganischen Reaktion durch Umsetzen mit einem 3-Methylbutyl-triarylphosphoniumhalogenid, vorzugsweise 3 -Methylbutyl-triphenylphosphoniumbromid. Die Reaktion erfolgt in Gegenwart einer Base, z.B. in Gegenwart eines Niederalkyllithiums, wie n-Butyllithium, Phenyllithium, oder in Gegenwart eines Alkalimethyllhydrids oder -amids, gegebenenfalls in einem inerten organischen Lösungsmittel, z.B. in einem niederen Alkan, wie n-Hexan; in einem chlorierten Kohlenwasserstoff, wie Methylenchlorid; in einem Äther, wie Diäthyläther; in einem aprotischen, polaren Lösungsmittel, wie Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid oder Hexamethylphosphorsäuretriamid oder in Mischungen dieser Lösungsmittel, bei einer Temperatur zwischen etwa- 10"C und Raumtemperatur.
Zur weiteren Kettenverlängerung werden die Verbindungen IX und X miteinander umgesetzt und zwar mit Hilfe einer phosphororganischen Reaktion im wesentlicilcn in der gleichen Weise wie oben angegeben für die Kettenverlängerung IX < X.
Man erhält auf diese Weise das optisch aktive Halogenid XV.
Die erhaltenen Halogenide XII und XV können mit Hilfe der beschriebenen phosphororganischen Reaktion mit (S)-6 Hydroxy-2-formyl-2,5 ,7,8-tetramethyl-2-chroman oder mit dem entsprechenden 6-Ester zu natürlichem, optisch aktivem Vitamin E oder dessen 6-Ester (Formel XIV) umgesetzt werden. Man erhält zunächst die entsprechenden, ungesättigten Verbindungen XIII und XVI mit 1 bzw. 3 Doppelbindungen in der Seitenkette. Diese Doppelbindungen können durch katalytische Hydrierung gesättigt werden. Als Katalysator wird vorzugsweise ein Edelmetallkatalysator verwendet, der üblicherweise für Hydrierungen eingesetzt wird, z.B. Platindioxid, Palladiumkohle, des weiteren aber auch Raney-Nickel oder Raney-Cobalt. Die Hydrierung erfolgt vorzugsweise in einem niederen Alkancarbonsäureester, wie Äthylacetat, oder in einem niederen Alkanol, wie Methanol oder Äthanol.
Es wird insbesondere unter Normaldruck und bei einer Temperatur zwischen der Raumtemperatur und etwa 80OC gearbeitet.
Ein allfällig erhaltenes Produkt mit einer freien Hydroxygruppe in 6-Stellung des Chromanteils kann erwünschtenfalls verestert werden, z.B. mit Acetanhydrid in Pyridin.
Die Lactone IIA und IID können ebenfalls zur Herstellung von natürlichem, optisch aktivem Vitamin K1 verwendet werden. Ausgehend von den in obiger Weise erhaltenen Halogeniden XV und XII kann wie folgt vorgegangen werden:
Die Halogenide XV werden durch Hydrierung wie bei den Umsetzungen XIIIoXIV und XVIoXIV in die Halogenide XII umgewandelt. Ein Halogenid XII wird durch Einwirken eines Acetessigsäure-niederalkylesters, z. B. des Methyl- oder Äthylesters, in den Ester XVII umgewandelt, welcher mit wässrigem Alkali zu Hexahydrofarnesylaceton der Formel XVIII hydrolysiert und decarboxyliert wird.
Das optisch aktive Hexahydrofarnesylaceton XVIII wird nach einer Variante durch Umsetzen mit einem Alkalimetallacetylid, gefolgt von einer Partialhydrierung mit Lindlarkatalysator in optisch aktives Isophytol XX umgewandelt. Wahlweise wird das Hexahydrofarnesylaceton XVIII mit einer Verbindung der Formel
EMI11.1
in einem nieder-alkanolischen Lösungsmittel und dem entsprechenden niederen Alkalimetallalkoxid, z.B. mit Triäthylphosphonoacetat in äthanolischem Natriumäthoxid, zur Verbindung XXI umgesetzt, welche durch Reduktion mit einem komplexen Metallhydrid, wie Lithiumaluminiumhydrid oder Diisobutylaluminiumhydrid, in optisch aktives Phytol XXII übergeführt wird.
Das Isophytol XX oder das Phytol XXII kann mit Hilfe einer Lewissäure, z.B. Bortrifluorid, in einem ätherischen Lösungsmittel, z.B. Dibutyläther, mit Menadiol bzw. dessen 1 Acylderivat (Verbindung XXIII) kondensiert werden. Nach Verseifung des erhaltenen 1-Acylderivates XXIV, z.B. mit methanolischem Alkali, erhält man durch Oxidation mit Luft das optisch aktive Vitamin Kl der Formel XXV. Der Anteil an gewünschtem trans-Produkt kann durch Trennung der cis- und trans-Formen XXI und/oder XXIV, beispielsweise durch Chromatographie oder Umkristallisation, erhöht werden.
Die Überführung von optisch aktivem Hexahydrofarnesylaceton in natürliches Phytol und natürliches Vitamin Kl ist auch in J. Chem. Soc. (C), 1966, Seiten 2144-2176 (insbesondere 2146, 2151 und 2152) bzw. in Helv. Chim. Acta, 48, 1965, Seiten 1332-1347 (insbesondere 1333 und 1346) beschrieben.
Fermentationsprodukte der Formel
EMI11.2
in der X" alkylveräthertes Hydroxymethyl, z. B. Methoxymethyl, und Y" gegebenenfalls verestertes Carboxy oder gegebenenfalls verestertes Hydroxymethyl darstellt, können die entsprechenden Verbindungen der Formel II", worin Y" Hydroxymethyl darstellt, übergeführt werden, wobei die gegebenenfalls veresterte Carboxygruppe in Analogie zur obigen Umsetzung III-iIV reduziert und die veresterte Hydroxygruppe basisch verseift wird. Der Alkohol der Formel IIi kann mit Tosylchlorid in das entsprechende Tosylat umgewandelt werden.
Dieses kann mit einem 1-Halogen-3-methylbutan, z.B. 1-Brom-3-methyl-butan und metallischem Magnesium mit Hilfe von Dilithium-tetrachlorkuprat unter Reaktionsbedingungen, wie sie für die Umsetzung VVI beschrieben sind, in die entsprechenden Clo-Verbindung übergeführt werden, wonach die Alkoxygruppe gegen Halogen unter Ausbildung der obigen Verbindung VII ausgetauscht wird. Alkoxy geht durch Behandeln mit Bortribromid oder -chlorid in Methylenchlorid bei etwa 200 bis 0OC in die Hydroxygruppe über, die anschliessend wie oben beschrieben halogeniert wird.
Die Überführung der Verbindung VII in Vitamin E, Vitamin E-Ester oder Vitamin Kl erfolgt in der obigen Weise.
In den nachstehenden Beispielen sind folgende Depositorien aufgeführt: ATCC = American Type Culture Collection,
Rockville, Maryland, USA CBS = Centraal-Bureau voor Schimmelcultures,
Baarn - Holland NRRL = Northern Utilization Research and
Development Division of U.S.D.A.,
Peoria, Illinois, USA NCIB = National Collection of Industrial Bacteria,
Aberdeen - Schottland ETH = Eidgenössische Technische Hochschule,
Zürich - Schweiz PRL = Prairie Regional Laboratories, Sascatoon, Canada Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben.
Beispiel 1
Transformation von trans-3-(1,3-Dioxolan-2-yl)-2- buten-1-ol zu (S)-Dihydro-3-methyl-2(3H)-furanon.
Biokatalysator: Geotrichum candidum.
EMI11.3
Anzucht des Mikroorganismus
Die Anzucht des Mikroorganismus erfolgt in einem Medium der folgenden Zusammensetzung:
EMI11.4
<tb> 20 <SEP> g <SEP> D(+)-Glucose <SEP> (Monohydrat) <SEP> | <SEP> in <SEP> einem <SEP> Liter
<tb> 10 <SEP> g <SEP> Yeast-Extract <SEP> (Difco) <SEP> deionisiertem
<tb> 16 <SEP> g <SEP> KH2PO4 <SEP> Wasser
<tb> <SEP> 2,6 <SEP> g <SEP> Na2HPO4 <SEP> ' <SEP> l <SEP> (pH <SEP> 6)
<tb>
Dieses Medium wird während 30 Minuten im Autoklav bei 1350 sterilisiert. Der Mikroorganismus wird unter Anwendung der üblichen mikrobiologischen Arbeitstechnik von einer Schrägagarkultur in 500 ml Anzuchtmedien eingeimpft und in einem sterilen Erlenmeyerkolben mit Sterilstopfen während 48 h auf einer Rundschüttelmaschine bei 30O bebrütet.
Dieser Ansatz wird dann in einen sterilen Laborfermenter übertragen, der 20 1 Nährmedium der oben genannten Zusammensetzung enthält. Zur Schaumbekämpfung werden 10 ml Polypropylenglycolmonobutyläther zugesetzt. Der Fermenter wird während 24 h, bei einer thermostatisch geregelten Temperatur von 300, mit einer Rührfrequenz von 900 U/min und einer Luftflussrate von 600 l/h betrieben. Anschliessend wird die Biomasse abfiltriert. Aus einem solchen 20 Ansatz gewinnt man 1 kg Biomasse. Bis zum Einsatz im Transformationsexperiment wird die Biomasse im Kühlschrank aufbewahrt.
Transformation von trans-3-(1,3-Dioxolan
2-yl)-2-buten-1-ol (a)
In einem sauberen, jedoch nicht sterilisierten Laborfermenter (Gesamtvolumen 311) werden 18 1 deionisiertes Wasser und 200 g Saccharose eingefüllt. In dieser Zuckerlösung werden 2 kg Biomasse (Geotrichum candidum CBS 233.76) suspendiert. Anschliessend werden 350 g Substrat (a) zugesetzt. Dieser Ansatz wird 24 h bei einer thermostatisch geregelten Temperatur von 30 unter Rühren (Rührerdrehzahl 900 U/min) mit einer Luftflussrate von 600 l/h belüftet. Nach 2, 4, 6, 8 und 24 h werden Proben von je 10 ml entnommen, mit Methylenchlorid zweimal extrahiert, über Na2SO4 getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt.
Der Rückstand wird in Dioxan aufgenommen und gaschromatographisch analysiert (Glassäule mit 12% Carbowax als Adsorbens, Starttemperatur 100 , Temperaturanstieg 4'/min, Endtemperatur 220 , Trägergas: N2). Die prozentuale Transformation zum optisch aktiven Fermentationsprodukt (S)-Dihydro-3-methyl2(3H)-furanon (llD) wird in Tabelle 1 wiedergegeben.
Tabellel Fermentationszeit Transformation zum Lacton IID
2h 11,6% 4h 23,9% 6h 35,7% 8h 44,0% 24h 61,1%
Die Fermentation wird nach 24 Stunden abgebrochen und das gewünschte Fermentationsprodukt wie folgt isoliert:
Die Brühe wird filtriert. Wasserphase und Sediment werden getrennt aufgearbeitet. Die Wasserphase wird zweimal mit je 40 1 Methylenchlorid ausgerührt, das Sediment wird zweimal mit je 5 1 Methylenchlorid ausgeschüttelt. Die abgetrennte Lösungsmittelphase wird über Na2SO4 entwässert und unter vermindertem Druck eingeengt. Es ergeben sich 248 g Rohextrakt.
Dieser Rohextrakt wird bei 81-840/14-15 Torr destilliert (Badtemperatur 105-115 ). Man erhält 107,8 g Produkt, das laut Gaschromatogramm zu 95% aus (S)-Dihydro-3methyl-2(3H)-furanon besteht und eine optische Drehung an = -20,7 (2% in Äthanol) aufweist. Im NMR-Spektrum des Produktes, aufgenommen unter Zusatz chiraler Shiftreagenzien, ist nur das eine Enantiomere (S-Konfiguration) sichtbar.
Beispiel 2
Transformation verschiedener Edukte zu (S)
Dihydro-3-methyl-2(3H)-furanon. Biokatalysator:
Geotrichum candidum CBS 233.76
Der Mikroorganismus wird in gleicher Weise angezüchtet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben wurde.
Bei den Transformationsexperimenten werden die nachfolgenden Substrate eingesetzt:
EMI12.1
EMI12.2
Die Transformationsexperimente werden wie folgt angesetzt: 5 g Biomasse (Geotrichum candidum CBS 233.76) werden in 45 ml sterilem Transformationsmedium suspendiert, das die folgende Zusammensetzung hat: D(+ )-Glucose (Monohydrat) 50 g KH2PO4 8 g Na2HPO4 1,3 g
EMI12.3
in 1 1 deionisier- tem Wasser (pH 6)
Nun wird das Edukt in einer Konzentration von 1 resp. 2 g/l (s. Tabelle) zugesetzt und der Ansatz während 7 Tagen auf einer Rundschüttelmaschine (260 U/min) in einem thermosta tisierten Raum bei 30O bebrütet. Nach 1 und 7 Tagen wird eine Probe von 10 ml entnommen und mit Methylenchlorid zweimal extrahiert.
Die Lösungsmittelphase wird abgetrennt, über Na2SO4 getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt.
Der Rückstand wird in soviel Dioxan aufgenommen, dass, bezogen auf das eingesetzte Edukt, eine 1 %ige Lösung entsteht. Diese wird anschliessend gaschromatographisch analysiert. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle enthalten.
Tabelle
EMI13.1
<tb> <SEP> Ä
<tb> <SEP> Edukt <SEP> Eduktkon- <SEP> in <SEP> % <SEP> nach <SEP> Gaschromatogramm
<tb> <SEP> zentration <SEP> (GC)
<tb> <SEP> in <SEP> gil <SEP> Fermenta- <SEP> Fermenta
<tb> <SEP> tionszeit <SEP> tionszeit
<tb> <SEP> 1Tag <SEP> 7 <SEP> Tage
<tb> <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 33
<tb> <SEP> HO
<tb> <SEP> Ho#·Oo <SEP> 2 <SEP> 40 <SEP> 75
<tb> <SEP> ·
<tb> <SEP> HO <SEP> 2 <SEP> 32 <SEP> 74
<tb> <SEP> 0
<tb> <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 89 <SEP> 95
<tb> <SEP> HO <SEP> O
<tb> <SEP> o
<tb> 2 <SEP> 0 > <SEP> 74 <SEP> 94
<tb> Ho
<tb> <SEP> 1 <SEP> 20 <SEP> 79
<tb> <SEP> 1 <SEP> 24 <SEP> 45
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> 2 <SEP> 79 <SEP> 88
<tb> 4ow <SEP> ) <SEP> 2 <SEP> 79 <SEP> 88
<tb> <SEP> OIo
<tb> <SEP> 4o <SEP> H <SEP> 2 <SEP> 76 <SEP> 89
<tb> tow <SEP> 1 <SEP> 17 <SEP> 55
<tb> <SEP> O
<tb>
Beispiel 3 Transformation von
Äthyl-trans-4,4-dimethoxy
3-methyl-crotonat. Biokatalysator: Presshefe
EMI13.2
Ein sauberer, jedoch nicht sterilisierter Fermenter mit 311 Gesamtvolumen wird mit den folgenden Ingredientien beschickt: - deionisiertes Wasser 9,91 - Presshefe 1,1 kg - Zucker 0,55 kg - Äthyl-4,4-dintethoxy-3-methylcrotonat (b) 133 g - Polypropylenglykolmonobutyläther 10 ml
Die Fermentation wird unter den nachstehenden Bedingungen durchgeführt: Temperatur 30 (thermostatisch geregelt) Rührfrequenz 1000 U/min Luftflussrate 600 ich pH 3,4-3,8 (keine pH-Regelung) Fermentationszeit 56 h
Nach 16, 24, 40, 48 und 56 h werden Proben von 10 ml entnommen und mit Methylenchlorid zweimal extrahiert.
Die Lösungsmittelphase wird abgetrennt, über Na2SO4 getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt. Der Rückstand wird in so viel Dioxan aufgenommen, dass, bezogen auf das eingesetzte Edukt, eine 1 %ige Lösung entsteht und anschliessend gaschromatographisch analysiert.
Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt: Zusammensetzung der Extrakte in %
EMI14.1
<tb> Fer <SEP> o <SEP> > <SEP> AbOH <SEP> A <SEP> 4
<tb> ment,- <SEP> co-.G-l <SEP> 1;
<tb> tionszeit <SEP> 0- <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 16 <SEP> h <SEP> 23.8 <SEP> 40.6 <SEP> 34.3 <SEP> 0.3
<tb> 24h <SEP> 11.9 <SEP> 43.4 <SEP> 42.7 <SEP> 0.3
<tb> 40 <SEP> h <SEP> 3.7 <SEP> 43.3 <SEP> 49.1 <SEP> 0.3
<tb> 48h <SEP> 1.8 <SEP> 44.4 <SEP> 50.1 <SEP> 0.7
<tb> 56h <SEP> 0.5 <SEP> 46.9 <SEP> 49.2 <SEP> 1.0
<tb>
Die Fermentation wird nach 56 h abgebrochen. Das gewünschte Fermentationsprodukt wird folgendermassen isoliert:
Die Brühe wird mit NaCI gesättigt und während 4 Tagen kontinuierlich mit Diäthyläther extrahiert. Das Lösungsmittel wird abgetrennt, über Na2S04 getrocknet und unter reduziertem Druck wieder entfernt.
Man erhält 122 g Rohextrakt, der zum grossen Teil (S)-3-Methyl-4-hydroxy-buttersäureäthylester enthält. Diese Substanz kann chromatographisch (über Kieselgel, das mit 0,5 So gesättigtem Ammoniak desaktiviert wurde) gereinigt werden.
Beispiel 4
Hydrolyse des (S)-3 -Methyl-4-hydroxy-buttersäure äthylesters und Reinigung des entstehenden (S)
Dihydro-4-methyl-2(3H)-furanons. (IIA)
Der gemäss Beispiel 3 erhaltene Rohextrakt wird mit 100 mg p-Toluolsulfonsäure versetzt und in einer Stickstoffatmosphäre unter vermindertem Druck destilliert. Das während der Destillation gebildete (S)-Dihydro-4-methyl-2(3H)-fura- non destilliert bei 86 bis 88 C/14 Torr (Badtemperatur 125 bis 140'). Man erhält 26,2 g Produkt, das nach GC 93% (S) Dihydro-4-methyl-2(3H)-furanon enthält und eine optische Drehung von -210 (4% in Methanol) aufweist.
Die optische Reinheit des (S)-Dihydro-4-methyl-2(3H)-furanons lässt sich nach Überführen des Lactons in den entsprechenden Bromester
EMI14.2
an Hand des NMR-Spektrums, aufgenommen unter Zusatz eines chiralen Shift-Reagenz [Eu(HFC)3], nachweisen.
Die Ausbeute an isoliertem, optisch reinem (S)-Dihydro-4methyl-2(3H)-furanon beträgt 34,4% der theoretisch möglichen Produktmenge.
Beispiel 5
Tranformation von Äthyl-trans-4,4-dimethoxy-3 methyl-crotonat bei kontinuierlicher Substratzufuhr.
Biokatalysator: Presshefe.
Im sauberen, jedoch nicht sterilisierten Kleinfermenter (Arbeitsvolumen 5 1) werden zwei Transformationsexperimente A und B unter kontinuierlicher Zufuhr des Substrats (Äthyl-trans-4,4-dimethoxy-3-methyl-crotonat) durchgeführt.
Der Fermenter wird in beiden Fällen mit folgenden Substanzen beschickt.
Entionisiertes Wasser (nicht steril) 4,51 Kristalliner Zucker 250 g Presshefe 500 g
Beide Transformationen werden unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Temperatur 30'C Rührfrequenz 1000 U/min Luftflussrate 600 ich pH 3,0-4,3 (keine Regelung)
Das Substrat wird mit einer Förderleistung von ca. 7,5 ml/h kontinuierlich zugepumpt. Bei A wird das Substrat während 10 h zugeführt und eine Endkonzentration von 16 g/l erreicht.
Bei B wird während 22 h Substrat zugepumpt, so dass die Endkonzentration 33 g/l beträgt.
Bei Experiment B werden zudem nach 17 h Fermentationszeit 100 g Zucker nachgefüttert.
Zur Schaumbekämpfung werden 10 ml Polypropylenglycolmonobutyläther zugesetzt.
Der Verlauf der Fermentation A und B wird durch gaschromatographische Analysen gemäss Beispiel 3 verfolgt.
Die Reaktion A ist nach 20 h, die Reaktion B nach 46 h weitgehend abgeschlossen. Nach dieser Fermentationszeit ergibt die GC-Analyse die folgende prozentuale Zusammensetzung der Extrakte:
EMI15.1
<tb> <SEP> Expen- <SEP> Fermen- <SEP> Substrat: <SEP> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Extrakte <SEP> in <SEP> % <SEP> nach <SEP> GC
<tb> <SEP> ment <SEP> tations- <SEP> End-Kon- <SEP> o <SEP> o <SEP> 0 <SEP> 5
<tb> <SEP> zeit <SEP> zentration <SEP> zwei <SEP> Ao)4 & ( <SEP> Ao)W <SEP> '
<tb> A <SEP> 20 <SEP> h <SEP> 16 <SEP> g/l <SEP> 5,6 <SEP> 0,4 <SEP> 37,3 <SEP> 53,4 <SEP> 1,6
<tb> B <SEP> 46 <SEP> h <SEP> 33 <SEP> g/l <SEP> 17,5 <SEP> 6,8 <SEP> 30,0 <SEP> 40,2 <SEP> 2,0
<tb>
Die Isolierung des gesättigten Hydroxyesters und die Über führung in das (S)-Dihydro-4-methyS2(3H)-furanon erfolgen gemäss den Beispielen 3 und 4.
Aus dem Ansatz A wurden so 18,2 g und aus dem Ansatz B 23,0 g optisch reines (S)-Dihydro-4-methyl-2(3H)-furanon isoliert.
Beispiel 6
Transformation verschiedener Edukte zu optisch aktiven Zwischenprodukten, die in (S)-Dihydro
4-methyl-2(3H)-furanon übergeführt werden können.
Biokatalysator: Presshefe
Bei den Transformationsexperimenten werden die nachstehenden Substrate eingesetzt:
EMI15.2
EMI15.3
EMI15.4
EMI15.5
Die Transformationsexperimente werden in gleicher Weise ausgeführt, wie dies in Beispiel 2 beschrieben wird. Als Biokatalysator werden jedoch 5 g Presshefe eingesetzt.
Die Ergebnisse zeigt die folgende Tabelle:
EMI15.6
<tb> <SEP> Edukt <SEP> Edukt-Ul'in <SEP> %
<tb> <SEP> konzen- <SEP> ,
<tb> <SEP> tration
<tb> <SEP> g/l <SEP> Id <SEP> 3d <SEP> 7d
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> (" <SEP> 1 <SEP> 14 <SEP> 26 <SEP> 36
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 69 <SEP> 75 <SEP> 63
<tb> <SEP> > <SEP> ) < <SEP> 2 <SEP> 61 <SEP> 66 <SEP> 58
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> 2 <SEP> zW < <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 12 <SEP> 10
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> <SEP> o
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> 5 <SEP> 22 <SEP> 45
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> 2 <SEP> Y <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 17 <SEP> 34
<tb>
Beispiel 7
Transformation von trans-3-(1,3-Dioxolan-2-yl)-2 buten-1-ol und Äthyl-trans-4,4-dimethoxy-3 methylcrotonat durch verschiedene Mikroorganismen
Es werden mindestens 70 willkürlich ausgewählte Mikroorganismen auf ihre Fähigkeit,
die folgenden Transformationsreaktionen zu vermitteln. getestet:
EMI16.1
Die Mikroorganismen werden aus den folgenden Gruppen ausgewählt:
1. Eukaryonten
1.1. Hefen der Gattungen: Candida
Kloeckera
Rhodotorula
Saccharomyces
Torulopsis 1.2. Pilze der Gattungen: Absidia
Aspergillus
Colletotrichum
Cunninghamella
Curvularia
Cylindrocarpon
Endomyces
Fusarium
Gibberella
Gliocladium
Hypomyces
Mucor
Penicillium
Phycomyces
Rhizopus
Trichothecium 2. Prokaryonten 2.1. Actinomyceten der Gattungen: Actinomyces
Mycobacterium
Nocardia
Proactinomyces
Streptomyces 2.2. Gram-positive Bakterien der
Gattungen: Arthrobacter
Bacillus
Micrococcus
Pediococcus
Propionibacterium
Sarcina
Streptococcus 2.3.
Gram-negative Bakterien der
Gattungen Azotobacter
Klebsiella
Pseudomonas
Serratia
Vibrio
Die Mikroorganismen werden unter Anwendung der üblichen mikrobiologischen Arbeitstechnik in 50 ml eines komplexen Anzuchtmediums eingeimpft und auf einer Schüttelmaschine bei 30OC während 48 bis 72 h bebrütet. Das Medium ist folgendermassen zusammengesetzt: KH2PO4 3,7 g Na2HPO4 7,0 g Yeast-Extrakt (Difco) 10 g D(+)-Glucose (Monohydrat) 20 g
EMI16.2
in einem Liter deionisiertem Wasser
Nach 48 bis 72 h werden zu jedem 50 ml-Ansatz nochmals 0,5 g D(+)-Glucose (Monohydrat) (10 g/l) sowie 50 mg trans 3-( 1 ,3-Dioxolan-2-yl)-2-buten-1 -ol resp. trans-Äthyl-4,4dimethoxy-3-methylcrotonat (1 g/l) zugesetzt.
Die Bebrütung wird unter gleichen Bedingungen eine Woche lang fortgesetzt.
Nach einem und nach 7 Tagen werden je 10 ml der Zellsuspension aller Ansätze zweimal mit Methylenchlorid extrahiert.
Die organische Phase wird über Na2SO4 getrocknet und unter reduziertem Druck bei 40O eingeengt. Der Rückstand wird in 1 ml Dioxan aufgenommen und gaschromatographisch analysiert. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst. In dieser Tabelle bedeuten - kein Umsatz zum erwünschten Produkt + es werden nur Spuren des erwünschten Produktes nachgewiesen (Umsatz < 5 %) + der Rohextrakt enthält mindestens 5 % des gewünschten
Produktes.
HEFEN
EMI16.3
<tb> Mikroorganismus <SEP> Transforma- <SEP> Transformationsreaktion <SEP> b)
<tb> <SEP> tionsreaktion <SEP> a)
<tb> <SEP> K <SEP> FoO <SEP> oX
<tb> <SEP> 1Tag <SEP> 7Tage <SEP> 1Tag <SEP> 7Tage
<tb> <SEP> Candida <SEP> albicans <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Candida <SEP> guillenmondiii <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Candida <SEP> utilis <SEP> 621 <SEP> CBS <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Kloeckera <SEP> brevis, <SEP> Stamm <SEP> 1 <SEP> - <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Kloeckera <SEP> brevis,
<SEP> Stamm <SEP> 2 <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Rhodotorula <SEP> rotundata <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Saccharomyces <SEP> carlsbergensis <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> HEFEN (Fortsetzung)
EMI17.1
<tb> <SEP> Mikroorganismus <SEP> Transforma- <SEP> Transformationsreaktion <SEP> h
<tb> <SEP> tionsreaktion <SEP> a)
<tb> <SEP> < <SEP> Foffi <SEP> oO
<tb> <SEP> 1Tag <SEP> Tage <SEP> 1Tag <SEP> 7Tage
<tb> Saccharomyces <SEP> cerevisiae, <SEP> Stamm <SEP> 1 <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Saccharomyces <SEP> cerevisiae, <SEP> Stamm <SEP> 2 <SEP> f <SEP> ¯ <SEP> + <SEP> +
<tb> Saccharomyces <SEP> cerevisiae, <SEP> Stamm <SEP> 3 <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Saccharomyces <SEP> cerevisiae,
<SEP> ellipsoides <SEP> - <SEP> 9896 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Torulopsis <SEP> apicola <SEP> PRLNo.123-64 <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Torulopsis <SEP> rotundata <SEP> NRRL <SEP> 1402 <SEP> + <SEP> + <SEP> - <SEP> +
<tb> PILZE
EMI17.2
<tb> Mikroorganismus <SEP> Transforma- <SEP> Transformationsreaktion <SEP> b)
<tb> <SEP> tionsreaktion <SEP> a)
<tb> <SEP> X <SEP> Ao4+oX
<tb> <SEP> 1Tag <SEP> Tage <SEP> 1Tag <SEP> 7Tage
<tb> Absidia <SEP> regneri <SEP> Lendner <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> clavatus <SEP> + <SEP> + <SEP> i <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> fischeri <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> flavus <SEP> + <SEP> f.
<tb>
Aspergillus <SEP> fumigatus <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> niger <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> ochraceus <SEP> 12337 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> - <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> wentii <SEP> Wehmer <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Colletotrichum <SEP> gloeosporioides <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Cunninghamella <SEP> blakesleeana <SEP> + <SEP> i <SEP> + <SEP> +
<tb> Curvularia <SEP> lunata <SEP> NRRL <SEP> 2380 <SEP> + <SEP> + <SEP> i <SEP> +
<tb> Cyhndrocarpon <SEP> radicicola <SEP> 11011 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Endomyces <SEP> fibuliger <SEP> 2521 <SEP> CBS <SEP> i <SEP> + <SEP> i <SEP> +
<tb> Fusarium <SEP> culmorum <SEP> + <SEP> +
<tb> Fusarium <SEP> solani <SEP> 12823 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> +
<tb> Gibberella <SEP> fujikuroi <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Gliocladium <SEP> roseum <SEP> +
<SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Hypomyces <SEP> rosellus <SEP> + <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> circinelloides <SEP> + <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> corymbifer <SEP> + <SEP> + <SEP> ¯ <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> griseo-cyanus <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> hiemalis <SEP> + <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> parasiticus <SEP> 6476 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> spinosus <SEP> 2604 <SEP> ETH <SEP> + <SEP> +
<tb> Penicillium <SEP> griseofulvum <SEP> 11 <SEP> 885 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> +
<tb> Penicillium <SEP> notatum <SEP> 832 <SEP> CBS <SEP> + <SEP> + <SEP> i
<tb> Penicillium <SEP> novae-zeelandiae <SEP> 10473 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Penicillium <SEP> viride <SEP> 2603 <SEP> ETH <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Phycomyces <SEP> blakesleeanus <SEP> + <SEP> + <SEP> i <SEP> +
<tb> Rhizopus <SEP> arrhizus <SEP> 11 <SEP> 145 <SEP> ATCC <SEP> +
<SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Rhizopus <SEP> circinans, <SEP> Stamm <SEP> 1 <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Rhizopus <SEP> circinans, <SEP> Stamm <SEP> 2 <SEP> - <SEP> i <SEP> + <SEP> +
<tb> Trichothecium <SEP> roseum <SEP> 8685 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> ACTINOMYCETEN
EMI18.1
<tb> Mikroorganismus <SEP> Transforma- <SEP> Transformationsreaktion <SEP> b)
<tb> <SEP> tionsreaktion <SEP> a)
<tb> <SEP> 5 <SEP> CH3
<tb> <SEP> 1Tag <SEP> 7 <SEP> Tage <SEP> 1Tag <SEP> 7 <SEP> Tage
<tb> Actinomyces <SEP> cellulosae <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Mycobacterium <SEP> butyricum <SEP> i <SEP> + <SEP> i <SEP> +
<tb> Mycobacterium <SEP> phlei <SEP> f <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Mycobacterium <SEP> rhodochrous <SEP> 4277 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Nocardia <SEP> asteroides <SEP> 27 <SEP> 042 <SEP> ETH <SEP> - <SEP> - <SEP> +
<SEP> +
<tb> <SEP> Nocardia <SEP> brasiliensis <SEP> 27 <SEP> 048 <SEP> ETH <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Nocardiaopaca <SEP> 33161 <SEP> CBS <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Proactinomyces <SEP> restrictus <SEP> 15 <SEP> 745 <SEP> CBS <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Proactinomyces <SEP> roseus <SEP> +- <SEP> + <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Streptomyces <SEP> albus <SEP> 6860 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Streptomyces <SEP> fradiae <SEP> 10 <SEP> 745 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Streptomyces <SEP> lavendulae <SEP> 11 <SEP> 924 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Streptomyces <SEP> nmosus <SEP> 10970 <SEP> ATCC <SEP> i <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Streptomyces <SEP> venezuelae <SEP> 10 <SEP> 595 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> BAKTERIEN gram-positive
EMI18.2
<tb> Mikroorganismus <SEP> Transforma- <SEP> Transformationsreaktion <SEP> b)
<tb> <SEP> tionsreaktion <SEP> a)
<tb> <SEP> acs
<tb> <SEP> iTag <SEP> 7Tage <SEP> 1Tag <SEP> 7Tage
<tb> <SEP> 1 <SEP> Tag <SEP> 7 <SEP> Tage <SEP> 1 <SEP> Tag <SEP> 7 <SEP> Tage
<tb> Arthrobacter <SEP> simplex <SEP> 6946 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Bacillus <SEP> megatherium <SEP> - <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Bacillus <SEP> sphaericus <SEP> 12300 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Bacillus <SEP> subtilis <SEP> 6633 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Micrococcus <SEP> lysodeikticus <SEP> 4638 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Pediococcus <SEP> cerevisiae <SEP> 8042 <SEP> ATCC <SEP> i <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Propionibacterium <SEP> shermanii <SEP> + <SEP> + <SEP> - <SEP> +
<tb> <SEP> Sarcina <SEP>
lutea <SEP> 8340 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> ¯ <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Streptococcus <SEP> faecalis <SEP> 9790 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Streptococcus <SEP> lactis <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> BAKTERIEN gram-negative
EMI18.3
<tb> <SEP> Transforma- <SEP> Transformationsreaktion <SEP> b)
<tb> <SEP> tionsreaktion <SEP> a)
<tb> <SEP> < <SEP> )9NotH
<tb> <SEP> 1Tag <SEP> 7Tage <SEP> 1Tag <SEP> 7 <SEP> Tage
<tb> Azotobacter <SEP> indicus <SEP> 9540 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Klebsiella <SEP> pneumoniae <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Pseudomonas <SEP> fluorescens <SEP> 13430 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP>
<tb> Pseudomonas <SEP> testosteroni <SEP> 11 <SEP> 996 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Serratia <SEP> marcescens <SEP> i <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Vibrio <SEP> metschnikovii <SEP>
7708 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> f <SEP> +
<tb> Die Ergebnisse können wie folgt zusammengefasst werden:
EMI19.1
<tb> Transformationsreaktion <SEP> Zahl <SEP> der <SEP> Zahl <SEP> der <SEP> Stämme
<tb> <SEP> geprüften <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Stämme <SEP> kein <SEP> gewünoch- <SEP> weniger <SEP> mindestens
<tb> <SEP> tes <SEP> Produkt <SEP> als <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Produkt
<tb> <SEP> nachgewiesen <SEP> Produkt
<tb> <SEP> HO+oz <SEP> zu <SEP> 11 <SEP> (15,5%) <SEP> 15 <SEP> (21,1%) <SEP> 45 <SEP> (63,4 o)
<tb> <SEP> : <SEP> W <SEP> 74 <SEP> 0 <SEP> 48(64,9%) <SEP> 26(35,1%)
<tb> <SEP> 0/
<tb> <SEP> 0 <SEP> 5,
<tb>
Beispiel 8 Herstellung des optisch aktiven Halbesters 2 -Methyl-3 -äthoxycarbonyl-propionsäure
EMI19.2
Geotrichum candidum CBS 233.76 wird wie in Beispiel 1 angezüchtet.
Die Transformationsexperimente werden wie in Beispiel 2 durchgeführt. Die Umsätze zum gesättigten Halbester (nach GC) sind nachstehend für Fermentationszeiten von 1 3 und 7 Tagen tabelliert:
EMI20.1
<tb> Edukt <SEP> Eduktkon- <SEP> Mikro- <SEP> in <SEP> %
<tb> <SEP> zentration <SEP> organis
<tb> <SEP> in <SEP> g/l <SEP> mus <SEP> 1 <SEP> Tag <SEP> 3 <SEP> Tage <SEP> 7 <SEP> Tage
<tb> <SEP> K <SEP> 1 <SEP> Press- <SEP> 70 <SEP> 92 <SEP> 76
<tb> <SEP> hefe
<tb> <SEP> cn
<tb> <SEP> D <SEP> 1 <SEP> 72 <SEP> 82 <SEP> 78
<tb> <SEP> V1
<tb> <SEP> 1 <SEP> ) < <SEP> 1 <SEP> 14 <SEP> 38
<tb> <SEP> 0
<tb> > <SEP> + <SEP> 2 <SEP> U <SEP> 7 <SEP> 66 <SEP> 84
<tb> <SEP> ii
<tb> <SEP> 1 <SEP> so <SEP> 75 <SEP> 75
<tb> <SEP> o <SEP> O
<tb> <SEP> o <SEP> C3
<tb> <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 41 <SEP> 77 <SEP> 79
<tb>
Beispiel 9 Überführung von (S)-2-Methyl-3-äthoxycarbonyl
propionsäure in (S)-Dihydro-4-methyl-2(3H)-furanon
819 mg des gemäss Beispiel 7 erhaltenen optisch aktiven Halbesters werden in einer Argonatmosphäre in 6 ml absolutem Tetrahydrofuran gelöst und auf 0 bis -10oC abgekühlt.
Nach Zugabe von 3 ml Trimethylborat und 10,3 ml BH3 - S(CH3)2 in Tetrahydrofuran (tropfenweise) wird das Reaktionsgemisch bei -10 bis 0O 50 Minuten in einer Argonatmosphäre gerührt. Nach vorsichtiger Zugabe von 20 ml Methanol wird das Gemisch unter vermindertem Druck bei 40O eingedampft. Der Rückstand wird in Dichlormethan gelöst und nacheinander mit 30 ml gesättigter wässriger Natriumbicarbonatlösung und zweimal mit 20 ml wässriger Kochsalzlösung geschüttelt. Die wässrige Phase wird dreimal mit Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 586 mg Äthyl-(S)-3 Methyl-4-hydroxybutyrat als ein farbloses Öl.
Das erhaltene Äthyl-(S)-3-Methyl-4-hydroxybutyrat wird mit einer Spur p-Toluolsulfonsäure in Methanol 3 Stunden unter Rückflussbedingungen erhitzt. Man erhält (S)-Dihydro4-methyl-2(3H)-furanon, das bei etwa 500/0,1 Torr siedet.
Beispiel 10
Transformation von trans- 1,1 ,4-Trimethoxy-2-methyl-2-buten, trans-4-Methoxy-2-methyl-2-buten- 1-ol, bzw. 1-ol-acetat, trans-2-(3-Methoxy-1-methylpropenyl)- 1,3-dioxolan bzw. trans-4-Methoxy-2-methyl-crotonaldehyd durch Press hefe oder Geotrichum candidum
Als Mikroorganismen werden käufliche Presshefe oder Geotrichum candidum CBS 233.76 (Anzucht wie in Beispiel 1) verwendet. Als Substrat werden 0,2% der nachstehenden
Edukte a, b, c, d und e eingesetzt. Die Transformationsexperimente werden wie in Beispiel 2 durchgeführt.
Es entstehen dabei je nach Wahl des Mikroorganismus die folgenden Hauptprodukte:
EMI20.2
Die Umsätze zu diesen Produkten (nach GC = Gaschromatogramm) sind nachstehend für Fermentationszeiten von 1, 3 und 7 Tagen tabelliert:
EMI21.1
<tb> <SEP> CH3 <SEP> CH3
<tb> Edukt <SEP> Mikro- <SEP> Fermenta-\Ot <SEP> \ <SEP> OtOH
<tb> <SEP> organismus <SEP> tionszeit <SEP> 0 <SEP> H
<tb> <SEP> in <SEP> Tagen <SEP> in <SEP> % <SEP> It.
<SEP> GC <SEP> in <SEP> % <SEP> lot <SEP> GC
<tb> <SEP> Presshefe <SEP> 1 <SEP> 17 <SEP> 0
<tb> <SEP> 3 <SEP> 36 <SEP> 7
<tb> <SEP> OH <SEP> 7 <SEP> 26 <SEP> 32
<tb> <SEP> 0 <SEP> Geotrichum <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 42
<tb> <SEP> candidum <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 51
<tb> <SEP> CBS <SEP> 233.76 <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> 64
<tb> <SEP> Presshefe <SEP> 1 <SEP> 13 <SEP> 0
<tb> <SEP> 3 <SEP> 32 <SEP> 5
<tb> 7 <SEP> < <SEP> 7 <SEP> 24 <SEP> 25
<tb> <SEP> 0
<tb> <SEP> <SEP> Geotrichum <SEP> 1 <SEP> 5 <SEP> 34
<tb> <SEP> candidum <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 39
<tb> <SEP> CBS <SEP> 233.76 <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> 45
<tb> <SEP> Presshefe <SEP> 1 <SEP> 32 <SEP> 0
<tb> <SEP> 3 <SEP> 54 <SEP> 2
<tb> <SEP> 0¯ <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 49 <SEP> 27
<tb> <SEP> 0o <SEP> Geotrichum <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 86
<tb> <SEP> candidum <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 91
<tb> <SEP> CBS <SEP> 233.76 <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP>
91
<tb> <SEP> Presshefe <SEP> 1 <SEP> 34 <SEP> 0
<tb> <SEP> 3 <SEP> 48 <SEP> 0
<tb> <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 38 <SEP> 36
<tb> <SEP> Geotrichum <SEP> 1 <SEP> 20 <SEP> 66
<tb> <SEP> candidum <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 94
<tb> <SEP> CBS233.76 <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> 97
<tb> <SEP> Presshefe <SEP> 1 <SEP> 21 <SEP> 0
<tb> <SEP> 3 <SEP> 43 <SEP> 0
<tb> <SEP> 7 <SEP> H <SEP> 7 <SEP> 31 <SEP> 39
<tb> <SEP> Geotrichum <SEP> 1 <SEP> 37 <SEP> 0
<tb> <SEP> candidum <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 71
<tb> <SEP> CBS <SEP> 233.76 <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> 82
<tb>
Beispiel 11
Zu 110 ml einer frisch hergestellten äthanolischen Brom wasserstofflösung (etwa 8n) werden unter Rühren bei 0" 11,0 g (0,11 Mol) (S)-Dihydro-4-methyl-2(3H)-furanon innerhalb von 10 Min. zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird anschliessend zwei Stunden bei Zimmertemperatur weitergerührt.
Zur Aufarbeitung wird die Reaktionsmischung auf Eis gegossen, mit Wasser auf etwa 1 Liter verdünnt und zweimal mit Chloroform ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden zuerst mit Wasser, dann mit gesättigter Natriumbicarbonatlösung neutral gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach Entfernen des Chloroforms am Rotationsverdampfer destilliert das farblose Äthyl-(S)-4-brom-3-methylbutyrat im Wasserstrahlvakuum bei 90 bis 920. Ausbeute: 18,5 g (80%); [(tJ025 = -2,30 (c = 4,0, CHCl3).
204 ml (0,204 Mol) einer 1 m Lösung von Diisobutylaluminiumhydrid werden in einer Argonatmosphäre bei 0OC mit 17,8 g (0,085 Mol) Äthyl-(S)-4-brom-3-methylbutyrat unter Rühren innerhalb von 15 Min. tropfenweise versetzt. Man zersetzt den Überschuss des Reduktionsmittels durch Zutropfen von Methanol bei 0O. Anschliessend wird die Reaktionsmischung auf Eis gegossen und durch Zugabe von 2n wässriger Schwefelsäure angesäuert, wobei das ausgefallene Aluminiumhydroxid teilweise in Lösung geht, Das gebildete (S)-4-Brom3-methyl-1-butanol wird durch mehrmaliges Ausschütteln in Äther aufgenommen. Die vereinigten Ätherphasen werden zuerst mit gesättigter Natriumbicarbonatlösung, dann mit gesättigter Kochsalzlösung neutral gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet.
Nach Entfernen des Lösungsmittels am Rotationsverdampfer beträgt die Ausbeute 14,0 g (98%); das Produkt lässt sich ohne Destillation weiterverwenden. Für analytische Zwecke wird eine Probe am Kugelrohr bei 600/ 0,04 Torr destilliert; [a]20 = -2,00 (c = 3,3, CHCb).
14 g (0,084 Mol) (S)-4-Brom-3-methyl-1-butanol werden bei 00 mit 50 ml frisch destilliertem 3,4-Dihydro-2H-pyran tropfenweise versetzt. Die Reaktionsmischung wird anschliessend 1 Stunde bei 0 gerührt. Überschüssiges 3,4-Dihydro-2Hpyran wird am Rotationsverdampfer bei 35o entfernt. Zur möglichst vollständigen Entfernung des 3,4-Dihydro-2Hpyrans wird Chloroform wiederholt zugegeben, jeweils gefolgt von Destillation am Rotationsverdampfer. Das rohe Produkt [(S)-4-Brom-3-methylbutoxyj-tetrahydro-2H-pyran wird bei 75O/0,03 Torr destilliert. Ausbeute; 17,5 g (83 %) [a]D = +3,4O (c = 4,0, CHCl3).
In einem mit Argon begasten und mit einem Calciumchloridrohr versehenen 3-Halskolben werden 4,7 g (0,202 Mol) Magnesiumspäne durch Zugabe von 2,0 ml Methyljodid aktiviert. Nach 5 Minuten wird das Methyljodid abgesaugt und das Magnesium mehrere Male mit absolutem Tetrahydrofuran gewaschen. Zum aktivierten Magnesium fügt man tropfenweise eine Lösung von 44 g (0,175 Mol) 2-[(S)-4-Brom-3 methylbutoxy]-tetrahydro-2H-pyran in 50 ml absolutem Tetrahydrofuran mit einer solchen Geschwindigkeit zu, dass das Lösungsmittel gerade siedet. Falls die Grignardreaktion nicht von selbst startet, wird mit dem Ölbad auf 85 o erwärmt.
Nach beendeter Zugabe von 2-[(S)-4-Brom-3-methylbutoxy]- tetrahydro-2H-pyran wird noch so lange bei 85" gerührt (0 bis 15 Min.) bis gemäss gaschromatographischer Analyse nur noch Spuren von 2-[(S)-4-Brom-3-methylbutoxy]-tetrahydro-2Hpyran vorhanden sind. Die erhaltene Lösung wird auf -780 abgekühlt und tropfenweise mit 21,2 g (0,0875 Mol) 3 Methyl-1-butanol-p-toluolsulfonat versetzt, gefolgt von 3,6 ml einer 0,1 molaren Lösung von Li2CuCl4 in absolutem Tetrahydrofuran. Die Reaktionsmischung wird 10 Min. bei -780, dann 2 Stunden bei 0 und anschliessend noch 14 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.
Zur Aufarbeitung des erhaltenen 2 [(R)-3,7-Dimethyloctanoxy]-tetrahydro-2H-pyrans wird die Mischung auf Eis gegossen und mit 2n Schwefelsäure auf pH 5 bis 6 gebracht. Nach dreimaliger Extraktion mit Äther und Entfernung des Lösungsmittels am Rotationsverdampfer erhält man eine Mischung von (R)-3,7-Dimethyl-1-octanol und 2 [(R)-3 ,7-Dimethyloctanoxy]-tetrahydro-2H-pyran. Diese Mischung wird in 100 ml Methanol bei 0 portionenweise mit gesamthaft 100 ml 7n wässriger Salzsäure versetzt. Nach 2stündigem Rühren bei Zimmertemperatur wird mit verdünnter wässriger Natronlauge neutralisiert und mit Äther extrahiert.
Nach Chromatographie an mit 0,5% Ammoniak desaktiviertem Kieselgel mit Pentan/Äther (4:1) erhält man 10,6 g (76% bezogen auf eingesetztes 3 -Methyl-1-butanol-p-toluolsulfonat) reines (R)-3,7-Dimethyl-1-octanoL Sdp. 58 bis 59o/0,05 Torr; [a]20 = +4,0 (c = 1,03, CHCl3).
Das (R)-3,7-Dimethyl-1-octanol kann auch wie folgt erhalten werden:
Zu einer Grignardlösung (hergestellt in Analogie zum oben beschriebenen Magnesiumderivat von 2-[(S)-4-Brom-3 methylbutoxyl-tetrahydro-2H-pyran) aus 0,3 g (12,4 mMol) Magnesium und 1,51 g (10 mMol) 1-Brom-3-methylbutan in 25 ml absolutem Tetrahydrofuran, wird bei 00 unter Argon und unter Rühren 1,26 g (5 mMol) 2-[(S)-4-Brom-3-methyl butoxy] -tetrahydro-2H-pyrin innerhalb einer Minute zugetropft. Anschliessend werden 0,3 ml einer 0,1 m Lösung von Li2CuCl4 in Tetrahydrofuran zugefügt. Das Reaktionsgemisch wird 3 Stunden bei 00 weitergeführt.
Die Aufarbeitung sowie die Hydrolyse von 2-[(R)-3,7-Dimethyl-octanoxy]-tetrahydro- 2H-pyran zu (R)-3,7-Dimethyl-1-octanol erfolgt in der oben angegebenen Weise. Die Ausbeute an (R)-3,7-Dimethyl-1octanol nach Kugelrohrdestillation bei 950/14 Torr beträgt 0,56 g (71%); [(k]020 = +4,0 (c + 1,03, CHCl3).
Eine Lösung von 6,5 g (41 mMol) (R)-3,7-Dimethyl-loctanol und 7,8 g (41 mMol) p-Toluolsulfochlorid in 50 ml absolutem Chloroform wird bei 0" mit 7,9 g (0,1 Mol) absolutem Pyridin versetzt. Die Mischung wird anschliessend 20 Stunden bei 4O gerührt. Zur Aufarbeitung giesst man auf 500 g Eis und extrahiert dreimal mit Chloroform. Die vereinigten organischen Phasen werden zuerst mit kalter in Salzsäure, dann mit gesättigter wässriger Natriumbicarbonatlösung und anschliessend mit gesättigter wässriger Kochsalzlösung gewaschen. Nach Trocknen über Kaliumcarbonat und Entfernen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck wird das Rohprodukt an 300 g Kieselgel mit Benzol chromatographiert.
Man erhält 11,4 g (89%) (R)-3,7-Dimethyl-1-octanol ptoluolsulfonat; [a]20 = +2,0 (c = 4,0, Benzol).
Eine Grignard-Lösung aus 2 g Magnesium und 18,3 g (72,6 mMol) 2-[(S)-4-Brom-3 -methylbutoxyj-tetrahydro-2H-pyran in 50 ml abs. Tetrahydrofuran, hergestellt in der nachstehend angegebenen Weise, wird bei -78" mit 11,4 g (36,3 mMol) (R)-3,7-Dimethyl-1-octanol-p-toluolsulfonat und 3 ml einer 0,1-molaren Lösung von Li2CuCl4 in Tetrahydrofuran versetzt.
Die Aufarbeitung sowie die Hydrolyse des Tetrahydro-2 { [(3R,7R)-3,7, 1 1-trimethyldodecyl}-oxy }-2H-pyrans zu (3R,7R)-3,7,11-Trimethyl-l-dodecanols erfolgt in Analogie zur nachstehend beschriebenen Aufarbeitung und Hydrolyse von 2[(R)-3,7-Dimethyl-octanoxy]-tetrahydro-2H-pyran. Das (3R,7R)-3,7,11-Trimethyl-1-dodecanol destilliert bei 114 / 0,04 Torr mit einer Ausbeute von 7,0 g (84% bezogen auf (R)-3,7-Dimethyl-1 -octanol-p-toluolsulfonat); [(t]o2t = + 3,7 O (c = 1,015, n-Octan).
Das im Zuge der Aufarbeitung erhaltene Gemisch von Tetrahydro-2- { [(3R,7R)-3,7,11-trimethyldodecyl]-oxy } -2H-pyran und (3R,7R)-3,7,11-Trimethyl-1-dodecanol kann chromatographisch getrennt werden [mit durch 0,5% wässrigen Ammoniak desaktiviertem Kieselgel; Laufmittel: Toluol]. Das Tetrahydro-2- { [(3R,7R)-3 7,11 -trimethyldodecyl]-oxy}-2H- pyran hat einen optischen Drehwert von [cx]D = + 2,330 (c = 4,0, Chloroform).
Das (3R,7R)-3,7,11-Trimethyl-1-dodecanol kann ebenfalls wie folgt hergestellt werden:
Zu einer Lösung von 5 g (31,6 mMol) (R)-3,7-Dimethyl-1octanol und 9,05 g (34,5 mMol) Triphenylphosphin in 20 ml Methylenchlorid werden 5,65 g (31,8 mMol) N-Bromsuccinimid portionenweise unter Rühren zugefügt. Durch gelegentliche Kühlung des Reaktionsgefässes wird die Temperatur unter 25o gehalten. Nach einer Rührzeit von 30 Min. bei Raumtemperatur wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt. Der Rückstand wird mehrere Male mit n Hexan ausgewaschen, dann filtriert und nochmals mit n-Hexan gewaschen. Die vereinigten n-Hexanphasen werden am Rotationsverdampfer eingeengt. Das Rohprodukt wird an 200 g Kieselgel mit n-Hexan chromatographiert.
Destillation im Kugelrohr bei 105 /15 Torr ergibt 6,1 g (87%) (R)-1-Brom3,7-dimethyloctan; [(2t = -5,0 (c = 0,82, CHCl3).
Eine Grignard-Lösung aus 0,3 g (12,4 mMol) Magnesium und 2,54 g (11,5 mMol) (R)-1-Brom-3,7-dimethyloctan in 10 ml absolutem Tetrahydrofuran wird in der oben in Beispiel 10 beschriebenen Weise hergestellt. Zu dieser Lösung tropft man bei 0O 1,45 g (5,57 mMol) 2-[(S)-4-Brom.3-methylbut- oxy]-tetrahydro-2H-pyran zu, gefolgt von 0,3 ml einer 0,1 molaren Lösung von Li2CuCl4 in Tetrahydrofuran. Die Reaktionsmischung wird 3 Stunden bei 0 gerührt. Die Aufarbeitung sowie die Hydrolyse des erhaltenen Tetrahydro-2 ([(3R,7R)-3,7,11 -trimethyldodecyl]-oxy -2H-pyrans zu (3R,7R)-3,7,1 1-Trimethyl-1-dodecanol erfolgt in der oben in Beispiel 10 beschriebenen Weise.
Die Ausbeute an (3R,7R) 3,7,11 -Trimethyl- 1-dodecanol beträgt nach Kugelrohrdestilla tion bei 90 bis 950,05 Torr 0,5 g (43 % bezogen auf 2-[(S)-4 Brom-3-methylbutoxyj-tetrahydro-2H-pyran); [a]200 = +3 ,9s (c = 1,05, n-Octan).
3,1 g (13,6 mMol) (3R,7R)-3,7,11 -Trimethyl-l-dodecanol werden mit 4,02 g (15,3 mMol) N-Bromsuccinimid und 2,62 g (14,7 mMol) Triphenylphosphin in 13 ml Methylenchlorid nach der oben in Beispiel 10 beschriebenen Methode behan delt. Nach Chromatographie und Destillation erhält man
3,54 g (90%) (3R,7R)-Brom-3,7,11-trimethyldodecan. Sdp.
90O/0,05 Torr; [(t]20 = -3,6 (c = 1,005, n-Octan).
Das erhaltene (3R,7R)-1-Brom-3,7,1 1-trimethyldodecan kann gemäss Helv. Chem. Acta, Band 46 (1963), Seiten 650
675 in (2R,4'R,82)-(t-Tocopherol oder (2R,4'R,8'R)-ct
Tocopheryl-acetat umgewandelt werden.
Beispiel 12
250 ml etwa 11 n äthanolische Salzsäure werden tropfen weise mit 25,8 g (S)-Dihydro-3-methyl-2(3H)-furanon inner halb 10 Minuten versetzt. Die rasch schwarz werdende Lösung wird bei Raumtemperatur 10 Sekunden gerührt und anschlies send mit Methylenchlorid extrahiert. Die organische Phase wird nacheinander mit gesättigter, wässriger Bicarbonatlösung und Wasser gewaschen, getrocknet und unter vermindertem
Druck eingeengt. Nach Destillation des Rückstandes bei 15
Torr erhält man 39,7 g (94%) (S)-4-Chlor-2-methyl-butter säureäthylester als farbloses Öl; Siedepunkt: 77-780. [(t]20 = +26,90 (4,15% in Äthanol).
Eine Lösung von 4,9 g (30,0 mMol) (S)-4-Chlor-2-methyl buttersäureäthylester in 50 ml n-Hexan wird bei -70 unter
Argon mit 39 ml einer 20 %igen Lösung von Di-Isobutylalumi niumhydrid in n-Hexan tropfenweise versetzt. Nach beendeter
Reaktion wird das Reaktionsgemisch mit 5 ml Methanol bei - 300 versetzt, anschliessend mit eisgekühlter 1 n Salzsäure hydrolysiert, mit Äther extrahiert, mit Wasser neutral gewa schen, getrocknet und unter vermindertem Druck einge dampft. (30 Badtemperatur). Der Rückstand wird bei 55 bis 58 /15 Torr destilliert. Man erhält 2,3 g (64%) (S)-4-Chlor-2 methylbutyraldehyd als eine farblose Flüssigkeit, [ct]20 = -33,4" (4,21%, CHCl3).
Eine Lösung von 72,0 g Triphenylphosphin und 41,5 g
Isoamylbromid in 250 ml Dimethylformamid wird 2 Stunden unter Rückflussbedingungen erhitzt. Das Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck abdestilliert, der Rückstand zweimal aus Methanol/Äther kristallisiert und schliesslich 48 Stunden bei 110o unter stark vermindertem Druck getrocknet. Es verbleiben 70,3 g (61,9%) 3-Methylbutyl-triphenylphosphoniumbromid, Fp. 153 bis 1540 (unkorrigiert).
Zu einer Suspension von 20,4 g 3-Methylbutyl-trimethylphosphoniumbromid in 80 ml trockenem Äther tropft man unter Argon 23,5 ml n-Butyllithium (etwa 2 m in n-Hexan), wobei man durch leichtes Kühlen eine Reaktionstemperatur von etwa 20 einhält. Danach rührt man noch 2 Stunden bei Raumtemperatur. Man kühlt auf -10o und tropft eine Lösung von 5,4 g (S)-4-Chlor-2-methylbutyraldehyd in 5 ml trockenem Äther zu. Der ausfallende Niederschlag wird eine Stunde ohne Kühlbad gerührt, worauf man bei Raumtemperatur 100 ml Dimethylformamid zutropft. Man rührt 16 Stunden bei Raumtemperatur, hydrolysiert durch Zugabe von Eis und extrahiert mit Äther. Die Ätherphase wird mit Wasser gewaschen, getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt.
Der Rückstand wird durch Adsorption an Kieselgel sowie an neutralem Aluminiumoxid der Aktivitäten III und II gereinigt (Elutionsmittel: n-Hexan). Nach Destillation unter vermindertem Druck (13 mm Torr/90") erhält man 4,13 g (53%) (S)-cis 1-Chlor-3,7-dimethyl-4-octen [(t]20 = +32,6(2,15% in Chloroform).
Eine Lösung von 6,0 g (S)-cis-l -Chlor-3,7-dimethyl-4-octen und 10,8 g Triphenylphosphin in 40 ml Dimethylformamid wird 20 Stunden unter Rückflussbedingungen erhitzt. Man engt unter vermindertem Druck ein und wäscht mit trockenem Äther, bis im Dünnschichtchromatogramm nur noch Spuren von Triphenylphosphin sichtbar sind. Der Rückstand wird unter vermindertem Druck zunächst bei 50O und später unter stark vermindertem Druck bei Raumtemperatur über Nacht getrocknet. Es verbleiben 9,0 g (60,0%) einer hellbraunen glasigen Masse. Man versetzt mit 20 ml trockenem Äther und tropft 10,5 ml 2 m n-Butyllithiumlösung langsam zu.
Nach einigen Stunden Rühren unter Argon hat sich eine dunkelrote
Suspension gebildet, die bei -10 tropfenweise mit einer Lösung von 2,45 g (S)-4-Chlor-2-methylbutyraldehyd in 3 ml trockenem Äther versetzt wird. Man rührt das Gemisch 1 Stunde ohne Kühlung, tropft dann bei Raumtemperatur 50 ml trockenes Dimethylformamid zu und rührt über Nacht weiter.
Das Reaktionsgemisch wird durch Zugabe von Eis hydrolysiert und mit Äther extrahiert. Der Extrakt wird durch Waschen von Dimethylformamid befreit, getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird durch Adsorption an Kieselgel (Elutionsmittel: n-Hexan) gereinigt und im Kugelrohr destilliert (85o/0,05 Torr. Man erhält (3S,7S)-1-Chlor-3,7,11 -trimethyl-4-cis-trans-8-cis-dodeca- dien. Ausbeute 2,7 g (55%). [ct]o20 = -6,5o (4,07% in CHCl3).
Das cis/trans-Verhältnis und damit auch der Drehwert variiert von Ansatz zu Ansatz.
Die erhaltene Verbindung wird zum Beweis der optischen Reinheit an vorhydriertem Platindioxid zu (3R,7R)-1-Chlor
3,7,11 -trimethyldodecan hydriert; Siedepunkt 90 /0,07 Torr.
[(ti205 = -1,20 (4,08% in CHCl3). Das Hydrierungsprodukt wird durch Erhitzen mit trockenem Kaliumacetat in Dimethylformamid (4 Stunden bei 170 ) in den entsprechenden Ester übergeführt. Der Ester wird durch Adsorption an Kieselgel (Elutionsmittel: n-Hexan/Äther 4 + 1) gereinigt, dann weiter umgesetzt zu (3R,7R)-3,7,1 1-Trimethyl-1-dodecanol durch Rühren mit 4n wässriger Kalilauge (30 Min. bei Raumtemperatur).
Man extrahiert, wäscht neutral, trocknet, engt ein, destilliert im Kugelrohr (1150/0,20 Torr) und erhält (3R,7R) 3,7,11-Trimethyl-1-dodecanol [Ausbeute 94% bezogen auf eingesetztes (3R,7R)-1-Chlor-3,7,11-trimethyl-dodecan]. Das Produkt hat einen optischen Drehwert von [U]20 = + 3,76 (4,14% in n-Octan) und ist damit identisch mit authentischem Material.
Das (3S,7S)-1 -Chlor-3,7,11 -trimethyl-4-cis/trans-8-cisdodecadien kann ebenfalls wie folgt hergestellt werden:
Eine Lösung von 4,4 g (S)-1-Chlor-3,7-dimethyl-4-octen in 30 ml Isobutylmethylketon wird mit 7,55 g Natriumjodid 37 Stunden bei 130 gerührt. Man setzt weitere 3,75 g Natriumjodid zu und rührt 4 Stunden weiter. Das Gemisch wird nach Abkühlen auf Raumtemperatur mit Äther verdünnt, mit Wasser gewaschen, getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt. Der Rückstand wird durch Adsorption an Kieselgel (Elutionsmittel: n-Hexan) vorgereinigt. Die reinen Fraktionen werden vereinigt und bei 1300/14 Torr destilliert. Man erhält 5,6 g (83,5%) (S)-cis-1-Jod-3,7-dimethyl-4-octen als farblose Flüssigkeit. [U]DO = + 14,30 (2,21% in CHCl3).
Eine Lösung von 6,1 g (S)-cis- 1 -Jod-3 ,7-dimethyl-4-octen und 7,2 g Triphenylphosphin in 40 ml Toluol wird 24 Stunden unter Rückfluss gehalten, dann unter vermindertem Druck eingeengt. Der Rückstand wird solange mit absolutem Äther digeriert, bis im Dünnschichtchromatogramm nur noch Spuren von Triphenylphosphin sichtbar sind. Man erhält 11,8 g (97,4%) (S)-cis-3,7-Dimethyl-4-octen- 1-triphenylphosphoniumjodid. Dieses wird mit 20 ml trockenem Äther überschichtet und in einer Argonatmosphäre unter Rühren und leichtem Kühlen auf Zimmertemperatur tropfenweise mit 22,2 ml einer 2 m Lösung von n-Butyllithium in n-Hexan versetzt.
Man rührt 20 Sekunden bei Zimmertemperatur, kühlt auf -10 ab und tropft eine Lösung von 2,8 g (S)-4-Chlor-2-methylbutyraldehyd in 3 ml trockenem Äther zu. Man rührt 1 Stunde ohne Kühlung, engt unter vermindertem Druck auf kleines Volumen ein, versetzt den Rückstand mit 80 ml Dimethylformamid unter Abkühlung auf Raumtemperatur und rührt die Lösung anschliessend 20 Stunden bei Raumtemperatur. Das Reaktionsgemisch wird auf Eis gegossen, mit Äther extrahiert, durch Waschen mit Wasser von Spuren an Dimethylformamid befreit, getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt.
Der Rückstand wird durch Adsorption an Kieselgel (Elutionsmittel: n-Hexan) gereinigt und bei 1000/0,2 Torr destilliert.
Man erhält (3S,7S)-1-Chlor-3,7,11-trimethyl-4-cis/trans-8-cisdodecadien in einer Ausbeute von 1,7 g (30,1%). [a]20 = 5,2 (2,11% in Chloroform).
2,0 g (3S,7S)-1-Chlor-3,7, 1 1-trimethyl-4-cis/trans-8-cis- dodecadien werden mit 2,5 g Triphenylphosphin in 20 ml trockenem Dimethylformamid 24 Stunden unter Rückflussbedingungen erhitzt. Man zieht das Lösungsmittel unter vermindertem Druck ab und digeriert den Rückstand so lange mit trockenem Äther, bis im Dünnschichtchromatogramm nur noch Spuren von Triphenylphosphin sichtbar sind. Der im Feinvakuum getrocknete Rückstand wiegt 1,85 g (44,5% Ausbeute) und besteht aus (3S,7S)-3,7,11-trimethyl-4-cis/ trans-8-cis-dodecadien-1-triphenylphosphoniumchlorid. Unter Argon setzt man nun 10 ml trockenen Äther zu, gefolgt von 1,8 ml 2 m n-Butyllithium in n-Hexan.
Nach 5 Stunden ist eine braunrote Suspension entstanden. Bei -10 tropft man eine Lösung von 900 mg (S)-6-Acetoxy-2-formyl-2,5,7,8-tetrame- thylchroman in 5 ml trockenem Äther in 15 Minuten zu, rührt 1 Stunde ohne Kühlung und versetzt dann mit 30 ml trockenem Dimethylformamid. Das Gemisch wird 18 Stunden bei Raumtemperatur weiter gerührt, mit Eis hydrolysiert, nach Sättigung mit Kochsalz mit Äther extrahiert, von Dimethylformamid frei gewaschen, getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt. Man reinigt durch Adsorption an Kieselgel, engt ein und reacetyliert den Rückstand in 2 ml trockenem Pyridin mit 2 ml Acetanhydrid (17 Stunden bei Raumtemperatur). Man hydrolysiert das Reaktionsprodukt mit 3 n Salzsäure, Wasser und wässriger Natriumbicarbonatlösung.
Nach Trocknen und Konzentrieren unter vermindertem Druck wird der Rückstand durch Adsorption an Kieselgel (Elutionsmittel: Chloroform) gereinigt, unter vermindertem Druck eingeengt und unter stark vermindertem Druck bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Man erhält 1,29 g (75 %) (2S)-2,5,7,8-Tetrame thyl)-2-[(4S,8S)-4,8,12-trimethyl-1-cis/trans-5-cis/trans-9-cis- tridecatrienyl]-6-chromanylacetat als ein blassgelbes, zähes Öl; [ttio2t = -60,7" (2,11% in CHCl3).
Das Produkt ist ein cis/trans-Isomeren-Gemisch, welches in jedem Ansatz eine andere Zusammensetzung hat und auch unterschiedliche Drehwerte aufweist.
Eine Lösung von 321 mg (2S)-2,5,7,8-Tetramethyl-2 [(4S,8S)-4, 8,12-trimethyl-l -cis/trans-5 -cis/trans-9-cis-trideca- trienyl]-6-chromanylacetat in 5 ml reinem Essigester wird mit Hilfe von 35 mg verhydriertem Platindioxid hydriert. Nach 25 Minuten sind 60,0 ml Wasserstoff aufgenommen. Man filtriert den Katalysator ab, engt das Filtrat unter vermindertem Druck ein und trocknet den Rückstand unter stark vermindertem Druck. Man erhält 319 mg (98,1% (2R,4'R,8iR)-(t-Tocophe- rylacetat als ein farbloses, zähes Öl [ ]DO = +2,20 (2,09% in Cyclohexan), identisch mit authentischem Material.
Ausgehend von (3S,7S)-1-Chlor-3,7,11-trimethyl-4-cis/ trans-8-cis-dodecadien kann man (2R,4'R,8'R)-cr-Tocopheryl- acetat auch auf folgende Weise gewinnen:
Eine Lösung von 1,6 g (3S,7S)-1-Chlor-3,7,11-dimethyl-4cis/trans-8-cis-dodecadien in 20 ml Isobutylmethylketon wird mit 3,0 g Natriumjodid 48 Stunden bei 1300 (Badtemperatur) gerührt. Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt, in Äther aufgenommen, mit Wasser gewaschen und unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird durch Adsorption an Kieselgel (Elutionsmittel: n-Hexan) gereinigt.
Nach Destillation bei 100o/0,07 Torr erhält man 1,98 g (90%) (3S,7S)-1-Jod-3,7, 1 1-trimethyl-4-cis/trans-8- cis-dodecadien als farbloses Produkt; [a]D = -7,3O (4,11 % in Chloroform).
Das Produkt ist ein cis/trans-Isomeren-Gemisch, welches in jedem Ansatz eine andere Zusammensetzung hat und auch unterschiedliche Drehwerte aufweist.
Die optische Reinheit des erhaltenen Produktes wird wie folgt geprüft:
Man hydriert an vorhydriertem Platinoxid und tauscht durch Erhitzen mit Kaliumacetat in Dimethylformamid und Verseifen mit 4n wässriger Natronlauge das Jodatom gegen die Hydroxygruppe aus. Das resultierende Produkt, (3R,7R)3,7,11-Trimethyl-1-dodecanol, hat eine Drehung von [(4025 = +40(4,14% in n-Octan) und ist damit identisch mit authentischem, optisch reinem Material.
Eine Lösung von 1,1 g (3S,7S)-1-Jod-3,7'11-trimethyl-4 cis/trans-8-cis-dodecadien, 1,0 g Triphenylphosphin und 10 ml Xylol wird 24 Stunden unter Rückflussbedingungen erhitzt, dann unter vermindertem Druck eingeengt. Man digeriert den Rückstand mit trockenem Äther, bis im Dünnschichtchromatogramm nur noch Spuren von Triphenylphosphin sichtbar sind. Der getrocknete Rückstand besteht aus (3S,7S)-3,7,11trimethyl-4-cis/trans-8-cis-dodecadien-1 -triphenylphosphoniumjodid und wiegt 1,9 g (97%).
Das Phosphoniumsalz wird mit 10 ml trockenem Äther überschichtet und tropfenweise mit 1,6 ml 2 m n-Butyllithium in n-Hexan versetzt und 2 Stunden bei Raumtemperatur nachgerührt. Bei -15 tropft man eine Lösung von 880 ml (S)-6 Acetoxy-2-formyl-2,5 ,7,8-tetramethyl-chroman in 10 ml trockenem Äther in 15 Minuten zu, rührt 1 Stunde ohne Kühlung nach und versetzt dann mit 30 ml trockenem Dimethylformamid. Das Gemisch wird 20 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, danach durch Zugabe von Eis hydrolysiert und nach Sättigung mit Kochsalz mit Äther extrahiert. Der Ätherextrakt wird mit Wasser gewaschen, getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt.
Man reinigt durch Adsorption an Kieselgel (Elutionsmittel: Chloroform), engt ein und re-acetyliert den Rückstand in 2 ml trockenem Pyridin mit 2 ml Acetanhydrid (17 Stunden bei Raumtemperatur). Man hydrolysiert das erhaltene Produkt mit Eis, extrahiert mit Äther und wäscht die Ätherphase mit 3n Salzsäure, Wasser und wässriger Natriumbicarbonatlösung. Nach Trocknen und Konzentrieren unter vermindertem Druck wird der Rückstand erneut durch Adsorption an Kieselgel (Elutionsmittel: Chloroform) gereinigt, unter vermindertem Druck eingeengt und dann unter stark vermindertem Druck bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
Man erhält 459 mg (31%) (2S)-2,5,7,8-Tetramethyl-2 [(4S ,8S)-4,8,12-trimethyl-1 -cis/trans-5 -cis/trans-9-cis-trideca- trienyl]-6-chromanylacetat als ein blass gelbliches Öl. [ ]20 = -41,30 (0,75% in CHCb).
Das Produkt ist ein cis/trans-Isomeren-Gemisch, welches in jedem Ansatz eine andere Zusammensetzung hat und auch verschiedene Drehwerte aufweist.
Eine Lösung von 400 mg (2S)-2,5,7,8-Tetramethyl-2 [(4S,8S) -4,8,12-trimethyl- I -cis/trans-5 -cis/trans-9-cis-trideca- trienyl]-6-chromanylacetat in 5 ml reinem Essigester wird mit Hilfe von 50 mg vorhydriertem Platindioxid hydriert. Nach 40 Minuten sind 68 ml Wasserstoff aufgenommen. Man filtriert den Katalysator ab, engt das Filtrat unter vermindertem Druck ein und trocknet den Rückstand unter stark vermindertem Druck nach. Man erhält 396 mg (97,7%) (2R,4'R,8'R)-(t- Tocopherylacetat in 99,7% Reinheit. [(t]20 = + 2,20 + 0,5O (1,07% in Cyclohexan), identisch mit authentischem (2R,4'R, 8'R)- tt--Tocopherylacetat.
Beispiel 13
Zu 2,3 ml einer Lösung von 1,01 n Natriumäthylat in Äthanol in einem mit Rückflusskühler und Calciumchloridrohr versehenen Kolben, tropft man 300 mg (2,3 mMol) Acetessigsäureäthylester und anschliessend 671 mg (2,3 mMol) (3R,7R)-1-Brom-3,7,11-trimethyldodecan in 2 ml Äthanol zu.
Die Mischung wird unter Rühren 15 Stunden unter Rückflussbedingungen zum Sieden erhitzt. Nach dem Abkühlen setzt man soviel Eiswasser zu, dass das abgeschiedene Salz gerade gelöst wird, trennt im Scheidetrichter die organische Phase ab und schüttelt sie viermal mit Methylenchlorid aus. Nach Trocknen der vereinigten organischen Phasen über Magnesiumsulfat und Abdestillieren des Lösungsmittels erhält man 755 mg rohen (5R,9R)-2-Acetyl-5,9,13-trimethyl-tetradecan- säureäthylester.
Für analytische Zwecke wird eine Probe des rohen (5R,9R)-2-Acetyl-5,9,13-trimethyl-tetradecansäure- äthylesters an einer präparativen Kieselgelplatte mit Toluol/ Hexan/Essigsäureäthylester = 30:10:3 chromatographiert und der so erhaltene reine (5R,9R)-2-Acetyl-5,9,13-trimethyl- tetradecansäureäthylester bei 150 /0,03 Torr destilliert; [(t]36 5 -= -4,00(c = 1,04; CHCl3).
Eine Lösung von 154 mg (5R,9R)-2-Acetyl-5,9,13-trime- thyl-tetradecansäureäthylester in 5 ml Äthanol wird bei einer Temperatur von 80 tropfenweise mit 1 ml 10% Natronlauge versetzt. Die Reaktionsmischung wird anschliessend 3,5 Stunden unter Rückflussbedingungen zum Sieden erhitzt. Die kalte Reaktionsmischung wird mit in wässriger Salzsäure neutralisiert und viermal mit Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden zuerst mit gesättigter Kochsalzlösung gewaschen und dann über Magnesiumsulfat getrocknet.
Nach Entfernen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck und Destillieren bei 1500/0,03 Torr erhält man 118 mg (95%) (6R,10R)-(6R,10R)-14-Trimethylpentadeca- non-2 (Hexahydrofarnesylaceton). [(Liit3s = +7,55 (c = 1,57; n-Octan). Das ORD-Spektrum ist identisch mit demjenigen von (6R,lOR)-14-Trimethylpentadecanon-2 hergestellt aus natürlichem Phytol (Helv. Chem. Acta, 47, 1964, Seiten 221 ff).
Das erhaltene (6R, 1OR)-14-Trimethylpentadecanon-2 kann z.B. gemäss J. Chem. Soc. (C), 1966, Seiten 2144-2176 bzw.
Helv. Chim. Acta, 48, 1965 Seiten 1332-1347 in natürliches Vitamin Kl übergeführt werden.
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PATENT REQUESTS
1. Process for the preparation of tertiary optically active aliphatic compounds of the general formula
EMI1. 1
in which one of the radicals X 'and Y' represents optionally esterified carboxy and the other represents optionally esterified carboxy or optionally etherified or esterified hydroxymethyl, where X 'and Y' have different functional meanings and furthermore free carboxy and hydroxymethyl groups with one another to form the group -CO-O-CH2- or -CH2-O-CO- are lactonized, and if X 'represents alkyl-etherified hydroxymethyl, Y' can also optionally be esterified hydroxymethyl, characterized in that an aerobic or facultative aerobic microorganism containing one in hydrogenates an aliphatic chain between CH and methylated C double bond,
to a compound of the general formula
EMI1. 2nd
in which X represents optionally esterified carboxy or optionally etherified or esterified hydroxymethyl and Y optionally esterified carboxy, optionally acetalized formyl or optionally etherified or esterified hydroxymethyl, where X and Y have different functional meanings and furthermore, if X is optionally esterified hydroxymethyl, Y is esterified Represents carboxy or optionally acetalized formyl and, if Y represents optionally esterified hydroxymethyl, X represents esterified carboxy or alkyl-etherified hydroxymethyl, can act in an aqueous medium.
2nd A method according to claim 1, characterized in that one carries out the fermentative hydrogenation under aerobic conditions with a microorganism in a non-growing (stationary) phase.
3rd A method according to claim 1 or 2, characterized in that one carries out the fermentative hydrogenation in the presence of an assimilable carbon source.
4th A method according to claim 3, characterized in that a sugar in an amount of about 10 to 100 g per liter of aqueous medium is used as the carbon source.
5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that one carries out the fermentative hydrogenation at a pH of 2 to 10, in particular 3 to 8.
6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that one carries out the fermentative hydrogenation at a temperature of 20 to 35 C.
7. Process according to one of claims 1 to 6, characterized in that the starting material of the formula I is used in a concentration of 0.1 to 5.0%, in particular 0.5 to 2.5%, based on the aqueous medium.
8th. Process according to one of Claims 1 to 7, characterized in that a starting compound of the formula I is used in which X is optionally esterified carboxy and Y is optionally acetalized formyl or X is esterified carboxy and Y is optionally etherified or esterified hydroxymethyl, and as a microorganism Saccharomyces cerevisiae (Pressed yeast; baker's yeast) is used to obtain a fermentation product of the formula II in which X 'represents optionally esterified carboxy and Y / optionally etherified or esterified hydroxymethyl, free carboxy and hydroxymethyl groups being formed together to form the group -CO-O-CH2 - are lactonized.
9. A method according to claim 8, characterized in that one uses a starting compound of formula I in which X represents optionally esterified carboxy and Y optionally acetalized formyl.
10th Process according to Claim 9, characterized in that ethyl trans4,4-dimethoxy-3-methylcrotonate is used as the starting compound of the formula I, the main product being (S) -3 methyl-4-hydroxy-butyric acid ethyl ester as the fermentation product of the formula II which is converted into (S) -dihydro-4-methyl-2 (3H) -furanone by acid hydrolysis.
The invention relates to a process for the preparation of tertiary, optically active aliphatic compounds of the general formula
EMI1. 3rd
in which one of the radicals X 'and Y' represents optionally esterified carboxy and the other represents optionally esterified carboxy or optionally etherified or esterified hydroxymethyl, where X 'and Y' have different functional meanings and furthermore free carboxy and hydroxymethyl groups with one another to form the group -COSCH2- or -CH2-OCO are lactonized, and if X 'represents alkyl-etherified hydroxymethyl, Y' can also optionally be esterified hydroxymethyl.
The process according to the invention is characterized in that an aerobic or facultative aerobic microorganism which hydrogenates a double bond located in an aliphatic chain between CH and methylated C, on a compound of the general formula
EMI1. 4th
in which X represents optionally esterified carboxy or optionally etherified or esterified hydroxymethyl and Y optionally esterified carboxy, optionally acetalized formyl or optionally etherified or esterified hydroxymethyl, where X and Y have different functional meanings and furthermore, if X is optionally esterified hydroxymethyl, Y is esterified Represents carboxy or optionally acetalized formyl and if Y optionally represents esterified hydroxymethyl, X represents esterified carboxy or alkyl-etherified hydroxymethyl,
can act in an aqueous medium.
The process according to the invention opens up a new advantageous route to intermediates in the synthesis of natural, optically active vitamin E, vitamin E ester and vitamin Kl, compounds which previously had to be obtained in an uneconomical manner from natural products or by means of complex synthesis methods. Because of the new method according to the invention, new, optically active compounds of formula II are obtained in a particularly simple manner, which can be built up advantageously to the optically active vitamins mentioned. Overall, the new route to natural, optically active vitamin E, vitamin E ester and vitamin Kl, like the method according to the invention itself, is therefore a valuable addition to the prior art.
The condition defined above that X and Y or X 'and Y' have different functional meanings, it is to be understood that one of the two residues is selective, i. H.
to the exclusion of the other rest, can react. So X and Y or X 'and Y' both simultaneously mean, for example, carboxy; likewise, they cannot both represent carboxy esterified at the same time. In contrast, z. B.
one of the substituents X and Y or X 'and Y' represent carboxy and the other esterified carboxy because the carboxy group can be selectively reduced to the hydroxymethyl group (cf. below). X and Y or X 'and Y' cannot both represent hydroxymethyl or etherified or esterified hydroxymethyl simultaneously, nor combinations of these groups; however, one of the substituents X and Y or X 'and Y' are alkyl-etherified hydroxymethyl and the other optionally esterified hydroxymethyl, because alkoxymethyl remains in the case of saponification, halogenation and magnesium or Organophosphorus reactions in contrast to optionally esterified hydroxymethyl obtained.
The under the meaning of X and Y or X 'and Y' listed, optionally esterified carboxy groups, optionally etherified or esterified hydroxymethyl groups or acetalized formyl groups are conventional groups. Esterified carboxyl radicals are, for example, radicals of the formula RIOOC-, in which Rl represents lower alkyl, phenyl or phenyl-lower alkyl. Esterified / etherified hydroxymethyl radicals are, for example, radicals of the formula R20CH2-, in which R2 is a lower acyl group, e.g.
B. lower alkanoyl, benzoyl or phenyl-lower alkanoyl, or an ether protecting group, e.g. B. is lower alkyl, or radicals of the formula R30-CHR4-, in which R3 is lower alkyl and R4 is hydrogen or lower alkyl or together with R3 n butylene (2-tetrahydropyranyl), acetalized formyl groups are, for example, radicals of the formula
EMI2. 1
in which Rs denotes lower alkyl, or both substituents Rs together represent lower alkylene. In the residues X and Y or X 'and Y' are any lower alkyl, lower alkoxy, lower alkylene and lower alkanoyl groups, alone or in compositions [such as phenyl-lower alkyl, phenyl-lower alkanoyl, di- (lower-alkoxy) -methyl] straight-chain or branched groups, which preferably contain up to 4 carbon atoms.
Examples are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec butyl, t-butyl; Methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, t-butoxy; Methylene, ethylene, n-propylene, 1-methyl-ethylene, 1,2-dimethyl-ethylene; Acetyl, propionyl, n-butyryl, isobutyryl.
X and Y in the meaning carboxy or formyl are preferably esterified or acetalized. Preferred groups R in esterified carboxy groups RlOOC- are methyl and ethyl. Preferred groups Rs in acetalized formyl groups
EMI2. 2nd
are methyl and ethyl and (both Rs together) ethylene and 1,3-propylene.
X and Y with the meaning hydroxymethyl can be unsubstituted or etherified or be esterified. If the hydroxymethyl group is substituted, the substituent is preferably methyl, acetyl or benzoyl.
The microorganism used according to the invention has an aerobic or facultative aerobic character, ie. H. it has the ability to grow both under aerobic and under anaerobic conditions (optionally aerobic microorganisms) or even only under aerobic conditions (aerobic microorganism). By testing any aerobic or optional aerobic yeast, fungi and bacteria for the starting material of formula I used according to the invention, it is easy to find a suitable microorganism which is able to hydrogenate the double bond between CH and methylated C and is therefore used in the process according to the invention can be. Known microorganisms which can preferably be used are: 1) Eukaryotes 1. 1. Yeasts of the genus
Candida e.g. B. C. albicans C. gufflermondii
Kloeckera z. B. K. brevis
Rhodotorula e.g. B. R. rotundata
Saccharomyces e.g. B.
S. carlsbergensis
S. cerevisiae 5. cerium. ellipsoides
Torulopsis z. B. T. apicola
T. rotundata 1 2nd Mushrooms of the genus
Absidia e.g. B. A. rainy
Aspergillus e.g. B. A. clavatus
A. fumigatus
A. ochraceus
A. Niger
Colletotrichum z. B. C. gloeosporioides
Cunninghamella e.g. B. C. blakesleeana curvularia z. B. C. lunata
Geotrichum z. B. G. candidum
Gibberella e.g. B. G. fujikuroi
Gliocladium e.g. B. G. roseum
Mucor z. B. M. circinelloides
M. corymbifer
M. griseo-cyanus
M. hiemalis
M. parasiticus
M. spinosus
Penicillium e.g. B. P. notatum
P. novae-zeelandiae P. virid
Phycomyces e.g. B. P. blakesleeanus
Rhizopus z. B. R. arrhizus
R. circinans
Trichothecium z. B. T. roseum 2 Prokaryotes 2. 1. Mycelium-forming bacteria (Actinomycetes) of the genera
Mycobacterium e.g. B. M. butyricum
M. rhodochrous
Streptomyces e.g. B.
S. fradiae
S. rimosus
Proactinomyces e.g. B. P. restrictus
P. roseus 2 2nd Gram-positive bacteria of the genus
Bacillus e.g. B. B. subtilis
Micrococcus e.g. B. M. lysodeikticus Propionibacterium e.g. B. P. shermanu
Pediococcus e.g. B. P. cerevisiae
Streptococcus e.g. B. S. faecalis
S. lactis 2. 3rd Gram-negative bacteria of the genus
Azotobacter e.g. B. A. indicus
Pseudomonas e.g. B. P. fluorescens
Serratia e.g. B. S. marcescens
Vibrio z. B. V. metschnikovii
Preferred microorganisms in the process according to the invention are, as can be seen from the explanations below, Saccharomyces cerevisiae (press yeast, baker's yeast) and Geotrichum candidum. Saccharomyces cerevisiae is commercially available as press yeast. Geotrichum candidum is also a well-known microorganism that is generally accessible from recognized deposits.
To ensure the feasibility of the method using Geotrichum candidum, however, a culture of the strain used was carried out at the Centraalbureau voor Schimmelcultures in Baarn, Holland under the number CBS 233. 76 deposited.
It goes without saying that each of the microorganisms used according to the invention should be grown before being used in the fermentation according to the invention; cultivation is usually carried out in a manner known per se in an aqueous medium with the aid of the usual nutrients, ie. H. in the presence of a carbon source such as glucose, fructose. Sucrose and / or maltose; a nitrogen source such as urea, peptone, yeast extract, meat extract, amino acids and / or ammonium salts; inorganic salts such as magnesium, sodium, potassium, calcium and / or ferrous salts; other growth-promoting substances, such as vitamins and the like.
Sometimes it is expedient to also use the cultivation medium in the fermentation according to the invention, although - as explained in more detail below - the composition of the fermentation medium used according to the invention can be considerably simpler.
The fermentation according to the invention can be carried out without further additives using only the starting material of the formula I and the microorganism to be used. However, it is advantageous to add an assimilable carbon source as a microorganism nutrient to the aqueous medium, preferably in an amount of about 10 to 100 g per liter, for example in the form of a sugar such as glucose, fructose, sucrose, maltose and the like, so that the viability and the associated metabolic activity of the microorganism is preserved as long as possible. More than 100 g of carbon source per liter of nutrient medium does not affect the end result, but does not offer any advantages over the case where 10 to 100 g of carbon source are added.
In the case of long fermentation times, it is advantageous to refill the carbon source once or more times in a preferred amount of 10 to 100 g / l. The addition of a nitrogen source is not necessary; however, an assimilable nitrogen source can optionally be added, preferably in an amount of about 1 to 50 g per liter, for example in the form of urea, peptone, yeast extract, meat extract, amino acids, ammonium salts and the like.
The fermentation medium can also include inorganic salts such as magnesium, sodium, potassium, calcium and / or ferrous salts, other growth-promoting substances such as vitamins and the like. , contain.
The pH of the fermentation should preferably be within the range from 2 to 10, in particular 3 to 8, a range which can usually be achieved without special additives.
If desired, the pH can be adjusted by using buffers, e.g. B. Phosphate, phthalate or tris buffers [tris (hydroxymethyl) aminomethane] can be regulated. The temperature can vary widely, e.g. B. between 10oC and 40C, a temperature of 20 to 35oC is preferred. In order to obtain optimum yields, it is advantageous for the starting material of the formula I to be present in the fermentation broth in a concentration of 0.1 to 5.0%, in particular 0.5 to 2.5%.
After the reaction, reactant can be added again in a preferred concentration between 0.2 and 1.5%. This process can be repeated until the microorganisms are inactivated. The substrate can also be added continuously using a pump.
The useful fermentation time depends on the microorganisms used. When the starting material is added once, it usually fluctuates between 4 and 250 hours, in particular between 1 and 2 days. If the educt is added several times or continuously, the fermentation time can be extended accordingly.
The fermentation is preferably carried out aerobically, e.g. B. with stirring, shaking with air or using a ventilation device. To combat foam, the usual anti-foaming agents, such as silicone oils, polyalkylene glycol derivatives, soybean oil and the like. , are added. A microorganism which is in the non-growing (stationary) phase is preferably used. The choice of a stationary microorganism has the advantage that the fermentation process does not have to be carried out under sterile conditions, provided that a nutrient medium is used that does not allow a substantial multiplication of microorganisms, for example a nutrient medium without a nitrogen source.
Depending on the choice of the starting material of formula I and the microorganism, this is subjected to different conversions, i. H. various products of formula II are obtained. The method according to the invention can be divided into five subgroups A, B, C, D and E according to these aspects:
A) When using starting materials of the general formula
EMI4. 1
where XA is optionally esterified carboxy and YA is optionally acetalized formyl or XA is esterified carboxy and YA is optionally etherified or esterified hydroxymethyl, selection of suitable microorganisms gives fermentation products of the formula II in which X 'is optionally esterified carboxy and Y' is optionally etherified or esterified hydroxymethyl represents, free carboxy and hydroxymethyl groups are lactonized with each other to form the group -CO-O-CH2-.
The lactonized product is the (S) -dihydro-4-methyl-2- (3H) -furanone of the formula
EMI4. 2nd
The fermentation brings about the saturation of the double bond to form an optically uniform compound and also the reduction of the formyl group or Hydrolysis and reduction of the acetalized formyl group to hydroxymethyl.
Any substituents on carboxy or Hydroxymethyl are less easily hydrolyzed. These groups can initially be partially preserved after the double bond is saturated. Corresponding fermentation products of formula II, which are still substituted on carboxy and / or hydroxymethyl, can be isolated as such from the fermentation broth, or they can by prolonging the fermentation period, for. B.
up to 3 to 10 days, are converted into the lactone of the formula IIA by the substituents on carboxy or
Hydroxymethyl be cleaved. The fermentation product undergoes lactone ring closure to form the lactone of formula IIA defined above. Lactone ring closure can also occur during the purification of a fermentation product of formula II in which X 'is esterified carboxy and Y' is hydroxymethyl (e.g. B. by distillation, preferably under slightly acidic, e.g. B. p-toluenesulfonic acid conditions). The splitting of the substituents on carboxy or Hydroxymethyl can also be made by alkaline saponification.
If an alkyl etherified, for. B. represents methyl etherified, hydroxymethyl group, this alkyl group is retained after fermentation. Fermentation products of the formula II are obtained in which X 'is optionally esterified carboxy and Y' is alkoxymethyl.
Saccharomyces cerevisiae (pressed yeast, baker's yeast) is preferably used as the microorganism for the fermentation of the starting materials of the formula IA. According to a preferred embodiment, a starting compound of the formula IA is used in which XA is optionally esterified carboxy and YA is optionally acetalized formyl. The following microorganisms can be used for this embodiment, for example: 1. Eukaryotes 1. 1. Yeast of the genus
Candida e.g. B. C. utilis
Kloeckera z. B. K. brevis
Saccharomyces e.g. B. S. carlsbergensis
S. cerevisiae
S. cerium. ellipsoides
Torulopsis z. B. T. apicola 1 2nd Mushrooms of the genus
Absidia e.g. B. A. rainy
Aspergillus e.g. B. A. Niger
Colletotrichum z. B. C. gloeosporioides
Cunninghamella e.g. B. C. blakesleeana
Gibberella e.g. B. G. fujikuroi
Gliocladium e.g. B.
G. roseum
Mucor z. B. M. circinelloides
M. griseo-cyanus
M. parasiticus
Penicillium e.g. B. P. novae-zeelandiae
Phycomyces e.g. B. P. blakesleeanus
Rhizopus z. B. R. arrhizus
R. circinans
Trichothecium z. B. T. roseum 2 Prokaryotes 2. 1. Mycelium-forming bacteria (Actinomycetes) of the genus
Mycobacterium e.g. B. M. butyricum 2. 3rd Gram-negative bacteria of the genus
Azotobacter e.g. B. A. indicus
According to a particularly preferred process, ethyl trans-4,4-dimethoxy-3-methylcrotonate is used as the starting compound of the formula I and Saccharomyces cerevisiae is used as the microorganism, ethyl (S) -3-methyl-4-hydroxy-butyrate being obtained primarily as the fermentation product of the formula II becomes. Acid hydrolysis of this compound in the manner described above provides the (S) -dihydro-4methyl-2 (3H) -furanone.
B) When using starting materials of the general formula
EMI4. 3rd
in which one of the radicals XB and YB is carboxy and the other is esterified carboxy, fermentation products of the formula II are obtained when suitable microorganisms are selected, in which one of the radicals X 'and Y' is carboxy and the other is esterified carboxy. Only the stereospecific saturation of the double bond is thus brought about. Saccharomyces cerevisiae is preferably used as the microorganism for this reaction. The starting compound of the formula IB is in particular a compound in which XB is esterified carboxy and YB is carboxy.
C) When using starting materials of the general formula
EMI5. 1
where Xc is esterified carboxy and Yc is optionally acetalized formyl or optionally esterified hydroxymethyl, in addition to the stereospecific saturation of the double bond, an oxidation or Hydrolysis and oxidation of the optionally acetalized formyl group or the optionally esterified hydroxymethyl group occur. In this case, fermentation products of formula II are obtained in which X 'is esterified carboxy and Y' is carboxy. This conversion is preferably triggered by the mushroom Geotrichum candidum.
D) When using starting materials of the general formula
EMI5. 2nd
where XD is optionally esterified hydroxymethyl and YD is optionally acetalized formyl or esterified carboxy, the choice of suitable microorganisms gives fermentation products of the formula II in which X 'is optionally esterified hydroxymethyl and Y' is optionally esterified carboxy, free carboxy and hydroxymethyl groups being formed with one another of the group -CH2-O CO- lactonize. The lactonized product is the (S) -dihydro-3-methyl-2 (3H) -furanone of the formula
EMI5. 3rd
Thus, on the one hand, a stereospecific saturation of the double bond is brought about, on the other hand existing, optionally acetalized formyl groups are oxidized or subjected to hydrolysis and oxidation.
The optionally present substituents on hydroxymethyl or As with subgroup A) above, carboxy is less easily hydrolyzable than the substituents on formyl and can initially be partially preserved after the double bond has been saturated. They can be cleaved by prolonging the fermentation to give the lactone of formula IID.
For this embodiment of the method according to the invention, the fungus Geotrichum candidum is preferably used as the microorganism. According to a preferred embodiment, a starting compound of the formula ID is used, in which XD is optionally esterified hydroxymethyl (preferably free hydroxymethyl) and YE is optionally acetalized formyl (preferably acetalized formyl). The following microorganisms can be used for this embodiment, for example: 1. Eukaryotes 1. 1. Yeasts of the genus
Candida e.g. B. C. albicans
C. guillermondii
Rhodotorula e.g. B. R. rotundata
Saccharomyces e.g. B. S. cerevisiae
Torulopsis z. B. T. apicola
T. rotundata 1 2nd Mushrooms of the genus
Aspergillus e.g. B. A. clavatus
A. fischeri
A. flavus
A. fumigatus
A. ochraceus Less
Curvularia z. B. C. lunata
Cylindrocarpon z. B.
C. radicicola
Mucor z. B. M. corymbifer
M. griseo-cyanus
M. hiemalis
M. parasiticus
M. spinosus penicfflium z. B. P. notatum
P. virid
Rhizopus z. B. R. arrhizus
R. circinans
Absidia e.g. B. A. rainy
Geotrichum z. B. G. candidum
Gibberella e.g. B. Gibberella fujikuroi
Gliocladium e.g. B. G. roseum
Phycomyces e.g. B. P. blakesleeanus 2 Prokaryotes 2. 1. Mycelium-forming bacteria (Actinomycetes) of the genera
Mycobacterium e.g. B. M. butyricum
M. rhodochrous
Streptomyces e.g. B. 5. fradiae
S. rimosus
Proactinomyces e.g. B. P. restrictus
P. roseus 2 2nd Gram-positive bacteria of the genus
Bacillus e.g. B. B. subtilis
Micrococcus e.g. B. M. lysodeikticus Propionibacterium e.g. B. P. shermanii
Pediococcus e.g. B. P. cerevisiae
Streptococcus e.g. B. S. faecalis
S. lactis 2. 3rd
Gram-negative bacteria of the genus
Pseudomonas e.g. B. P. fluorencens
Serratia e.g. B. S. marcescens
Vibrio z. B. V. metschnikovü - According to a particularly preferred process, trans-3- (1,3-dioxolan-2-yl) -2-buten-1-ol is used as the starting compound of the formula I and Geotrichum candidum as the microorganism, the (S) being the fermentation product -Dihydro3-methyl-2 (3H) -furanone of the formula IID is obtained.
If, in formula ID, XD represents esterified hydroxymethyl and YD esterified carboxy, Geotrichum candidum also provides the end product indicated above, but higher yields are obtained by using Saccharomyces cerevisiae.
E) When using starting materials of the general formula
EMI6. 1
where XE represents alkyl-etherified hydroxymethyl and YE optionally acetalized formyl or optionally esterified hydroxymethyl, fermentation products of the formula II are obtained when suitable microorganisms are selected, where X 'is alkyl-etherified hydroxymethyl and Y' carboxy or optionally esterified hydroxymethyl. It is characteristic of this educt group that the alkoxymethyl group XE remains unchanged during the fermentation.
With Saccharomyces cerevisiae, for example, a reduction or Hydrolysis and reduction of the optionally acetalized formyl group YE TO hydroxymethyl, while esterified hydroxymethyl groups YE can be partially hydrolyzed and hydroxymethyl groups YE remain unchanged. With Geotrichum candidum an oxidation or Hydrolysis and oxidation of the optionally acetalized formyl group and also the optionally esterified hydroxymethyl group YE in carboxy.
After the cultivation has ended, the fermentation product is isolated from the fermentation broth in the customary manner. Extraction with a water-insoluble organic solvent is preferred, for example with an aliphatic or cycloaliphatic, optionally chlorinated hydrocarbon, such as n-hexane, cyclohexane, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride; an aliphatic ester such as ethyl acetate, n-butyl acetate, amyl acetate; or an aliphatic ether such as diethyl ether or diisopropyl ether. A preferred solvent is methylene chloride. To avoid emulsions, the extraction is expediently carried out continuously or with the aid of the multiplicative distribution.
According to a preferred isolation method, the fermented broth is first filtered or centrifuged, after which the aqueous phase and the sediment are worked up separately. The crude product obtained can in the usual manner, for. B. by fractional distillation. As already mentioned, open intermediate products of the formula II (with the exception of the alkyl ethers) obtained can be worked up into the corresponding lactone of the formula IIA or IID pass over.
The product of formula II obtained can be converted into optically active vitamin E or K1, for example as follows:
Ester groups on hydroxymethyl or carboxy can be split off hydrolytically, preferably by basic hydrolysis. The corresponding lactone is obtained. In order to obtain optically pure lactone, those esters which lead to the lactone of the formula IIA are preferably used for the hydrolysis.
Fermentation products of formula II in which one of X 'and Y' is carboxy and the other is esterified carboxy (sub-group B above) can be selectively reduced chemically, converting the free carboxy group to hydroxymethyl. This reduction takes place e.g. B. by treatment with a borohydride / dimethyl sulfide complex, preferably in an ethereal solvent such as tetrahydrofuran, and at a temperature from about -10oC to room temperature. The carboxy protecting group can be split off in a manner known per se, the lactone of the formula IIA or IID receives. Preferably, the selective reduction is carried out on a fermentation product of formula II, wherein X 'is esterified carboxy and Y' is carboxy; the lactone of the formula IIA is obtained.
The lactones of the formulas IIA and IID can be converted into natural, optically active vitamin E, into optically active vitamin E esters and into optically active vitamin Kl according to the following reaction scheme:
EMI6. 2nd
EMI7. 1
EMI8. 1
(Vitamin E or its ester)
EMI8. 2nd
EMI9. 1
(Vitamin K1)
In the above reaction scheme, R6 represents a carboxyl protecting group, preferably lower alkyl, e.g. B. Methyl or ethyl; R7 is a carbonyl-free protective group which can be split off by acid hydrolysis, preferably 2-tetrahydropyranyl; Rs is hydrogen or lower alkanoyl, e.g. B. Acetyl; Rs lower alkyl, e.g. B. Methyl or ethyl; Rlo the group
EMI10. 1
Rll lower alkyl, e.g. B. Methyl or ethyl; R12 is hydrogen or lower aryl, e.g. B.
Acetyl or benzoyl and Hal is a halogen atom, e.g. B. Chlorine, bromine or iodine.
The reactions IIAIII and IIDeVIII take place by treatment with hydrogen halide, preferably hydrogen chloride or hydrogen bromide, in an alcohol corresponding to the introduction of the protective group R6, for. B. in a lower alkanol such as methanol or ethanol. Instead of the lactones IIA and IID, the corresponding open fermentation products of the formula II can also be used, in which one of the substituents X1 and Y 'is esterified carboxy and the other hydroxymethyl.
The ester group of compounds III is reductively converted to hydroxymethyl to form compounds IV. The reduction takes place e.g. B. at -20 to OoC in an inert organic solvent with an organoaluminum compound, e.g. B. with an ss-branched aluminum di-lower alkyl hydride, such as di-isobutyl aluminum hydride or also with lithium aluminum hydride.
By milder reduction of the ester group in compounds VIII, this is converted into the aldehyde group to form compounds IX, for example by treatment with an ss-branched aluminum di-lower alkyl hydride, such as di-isobutyl aluminum hydride at -80 to -400C .
The hydroxyl group of compounds IV is protected with the formation of compounds V by a protective group R7 which can be split off by acid hydrolysis. The introduction of these protective groups takes place e.g. B. by treatment with the appropriate olefinic compound, e.g. B. with 3,4-dihydro-2,4-pyran, methyl vinyl ether or 2-methyl propene.
The chain extension of the Cs compound of the formula V obtained can be reacted with a 1-halo-3-methylbutane, preferably with 1-bromo-3-methylbutane, or with a corresponding sulfonate, preferably 3-methyl-1butanol-p-toluenesulfonate, with the help of an organomagnesium reaction. A bromide of the formula V is preferably used. To carry out the organomagnesium reaction, the compound of formula V with metallic magnesium in an ethereal solvent, for. B. in tetrahydrofuran, preferably at a temperature between about room temperature and 80 C, wherein magnesium is added.
After adding the second coupling component and a catalytic amount of a di (alkali metal) tetrahalo cuprate, preferably dilithium tetrachloro cuprate, the desired Clo compound of the formula VI is obtained. The ether solvent mentioned is used as the solvent. The temperature is generally between about -800C and room temperature. The reaction is preferably initiated at a low temperature (-80 to 0OC) and then at a higher temperature, e.g. B. Room temperature, completed.
In the product of formula VI obtained, the group R7S is now exchanged for halogen, in particular for bromine, chlorine or iodine. This is preferably done by acid hydrolysis, e.g. B. with aqueous mineral acid, such as hydrochloric acid, phosphoric acid or sulfuric acid at room temperature, followed by halogenation with the corresponding hydrogen halide, or also by treatment with N-chlorine or N-bromosuccinimide and triphenylphosphine, with phosphorus tribromide or chloride or phosphorus pentabromide or
chloride, with triphenylphosphorodibromide or -chlond or with methyltriphenoxyphosphoniumj odid. A bromo derivative of formula VII obtained can be converted into the corresponding iodine derivative by treatment with an alkali metal iodide in a ketonic solvent, e.g. B. Methyl ethyl ketone or methyl isobutyl ketone, can be converted at elevated temperature.
Thereafter, for further chain extension, the compounds V and VII are reacted with one another, with the aid of an organomagnesium reaction, essentially in the same manner as described above for the chain extension V <VI. This gives an optically active Cls compound of the formula XI which is converted into the halide XII in the same way as the conversion VVI just described.
The chain extension of the aldehyde IX takes place with the aid of an organophosphorus reaction by reaction with a 3-methylbutyl-triarylphosphonium halide, preferably 3-methylbutyl-triphenylphosphonium bromide. The reaction takes place in the presence of a base, e.g. in the presence of a lower alkyl lithium such as n-butyllithium, phenyllithium, or in the presence of an alkali methyl hydride or amide, optionally in an inert organic solvent, e.g. in a lower alkane, such as n-hexane; in a chlorinated hydrocarbon such as methylene chloride; in an ether such as diethyl ether; in an aprotic, polar solvent, such as dimethyl sulfoxide, dimethylformamide or hexamethylphosphoric triamide or in mixtures of these solvents, at a temperature between about -10 ° C. and room temperature.
For further chain extension, the compounds IX and X are reacted with one another, specifically with the aid of an organophosphorus reaction, essentially in the same manner as indicated above for the chain extension IX <X.
In this way, the optically active halide XV is obtained.
The halides XII and XV obtained can be converted into natural, optically active with the aid of the described organophosphorus reaction with (S) -6 hydroxy-2-formyl-2,5, 7,8-tetramethyl-2-chroman or with the corresponding 6-ester Vitamin E or its 6-ester (formula XIV) are implemented. The corresponding unsaturated compounds XIII and XVI with 1 or 3 double bonds in the side chain are obtained first. These double bonds can be saturated by catalytic hydrogenation. A noble metal catalyst which is usually used for hydrogenations, e.g. Platinum dioxide, palladium-carbon, but also Raney nickel or Raney cobalt. The hydrogenation is preferably carried out in a lower alkane carboxylic acid ester, such as ethyl acetate, or in a lower alkanol, such as methanol or ethanol.
It is carried out in particular under normal pressure and at a temperature between room temperature and about 80OC.
Any product obtained with a free hydroxy group in the 6-position of the chromium portion can, if desired, be esterified, e.g. with acetic anhydride in pyridine.
Lactones IIA and IID can also be used to produce natural, optically active vitamin K1. Proceeding from the halides XV and XII obtained in the above manner, one can proceed as follows:
The halides XV are converted into the halides XII by hydrogenation as in the reactions XIIIoXIV and XVIoXIV. A halide XII is by the action of a lower alkyl acetoacetic acid, e.g. B. the methyl or ethyl ester, converted into the ester XVII, which is hydrolyzed and decarboxylated with aqueous alkali to hexahydrofarnesylacetone of the formula XVIII.
In one variant, the optically active hexahydrofarnesylacetone XVIII is converted into optically active isophytol XX by reaction with an alkali metal acetylide, followed by partial hydrogenation with Lindlar catalyst. Optionally, the hexahydrofarnesylacetone XVIII with a compound of the formula
EMI11.1
in a lower alkanol solvent and the corresponding lower alkali metal alkoxide, e.g. with triethylphosphonoacetate in ethanolic sodium ethoxide, to give compound XXI, which is converted into optically active phytol XXII by reduction with a complex metal hydride, such as lithium aluminum hydride or diisobutylaluminium hydride.
The isophytol XX or the phytol XXII can be extracted using a Lewis acid, e.g. Boron trifluoride, in an ethereal solvent, e.g. Dibutyl ether to be condensed with menadiol or its 1 acyl derivative (compound XXIII). After saponification of the 1-acyl derivative XXIV obtained, e.g. with methanolic alkali, the optically active vitamin Kl of formula XXV is obtained by oxidation with air. The proportion of the desired trans product can be increased by separating the cis and trans forms XXI and / or XXIV, for example by chromatography or recrystallization.
The conversion of optically active hexahydrofarnesylacetone into natural phytol and natural vitamin Kl is also described in J. Chem. Soc. (C), 1966, pages 2144-2176 (in particular 2146, 2151 and 2152) or in Helv. Chim. Acta, 48, 1965, pages 1332-1347 (especially 1333 and 1346).
Fermentation products of the formula
EMI11.2
in which X "represents alkyl-etherified hydroxymethyl, eg methoxymethyl, and Y" represents optionally esterified carboxy or optionally esterified hydroxymethyl, the corresponding compounds of formula II ", in which Y" represents hydroxymethyl, can be converted, the optionally esterified carboxy group in analogy to the above reaction III-iIV and the esterified hydroxy group is saponified. The alcohol of formula IIi can be converted to the corresponding tosylate using tosyl chloride.
This can be done with a 1-halo-3-methylbutane, e.g. 1-Bromo-3-methyl-butane and metallic magnesium are converted into the corresponding Clo compound with the aid of dilithium tetrachlorocuprate under reaction conditions as described for the reaction VVI, after which the alkoxy group against halogen to form the above compound VII is exchanged. By treatment with boron tribromide or chloride in methylene chloride at about 200 to 0OC, alkoxy changes into the hydroxy group, which is then halogenated as described above.
The compound VII is converted into vitamin E, vitamin E ester or vitamin Kl in the above manner.
The following depositories are listed in the examples below: ATCC = American Type Culture Collection,
Rockville, Maryland, USA CBS = Centraal-Bureau voor Schimmelcultures,
Baarn - Holland NRRL = Northern Utilization Research and
Development Division of U.S.D.A.,
Peoria, Illinois, USA NCIB = National Collection of Industrial Bacteria,
Aberdeen - Scotland ETH = Swiss Federal Institute of Technology,
Zurich - Switzerland PRL = Prairie Regional Laboratories, Sascatoon, Canada All temperatures are given in degrees Celsius.
example 1
Transformation of trans-3- (1,3-dioxolan-2-yl) -2-buten-1-ol to (S) -dihydro-3-methyl-2 (3H) -furanone.
Biocatalyst: Geotrichum candidum.
EMI11.3
Cultivation of the microorganism
The microorganism is grown in a medium of the following composition:
EMI11.4
<tb> 20 <SEP> g <SEP> D (+) - glucose <SEP> (monohydrate) <SEP> | <SEP> in <SEP> one <SEP> liters
<tb> 10 <SEP> g <SEP> Yeast extract <SEP> (Difco) <SEP> deionized
<tb> 16 <SEP> g <SEP> KH2PO4 <SEP> water
<tb> <SEP> 2.6 <SEP> g <SEP> Na2HPO4 <SEP> ' <SEP> l <SEP> (pH <SEP> 6)
<tb>
This medium is sterilized in an autoclave at 1350 for 30 minutes. The microorganism is inoculated from a slant agar culture in 500 ml of culture media using the usual microbiological working technique and incubated in a sterile Erlenmeyer flask with sterile plugs for 48 hours on a rotary shaker at 30 °.
This approach is then transferred to a sterile laboratory fermenter containing 20 liters of nutrient medium of the above composition. To combat foam, 10 ml of polypropylene glycol monobutyl ether are added. The fermenter is operated for 24 hours, at a thermostatically controlled temperature of 300, with a stirring frequency of 900 rpm and an air flow rate of 600 l / h. The biomass is then filtered off. 1 kg of biomass is obtained from such a batch. The biomass is kept in the refrigerator until it is used in the transformation experiment.
Transformation of trans-3- (1,3-dioxolane
2-yl) -2-buten-1-ol (a)
18 l of deionized water and 200 g of sucrose are introduced into a clean, but not sterilized, laboratory fermenter (total volume 311). 2 kg of biomass (Geotrichum candidum CBS 233.76) are suspended in this sugar solution. 350 g of substrate (a) are then added. This batch is aerated for 24 h at a thermostatically controlled temperature of 30 with stirring (stirrer speed 900 rpm) with an air flow rate of 600 l / h. After 2, 4, 6, 8 and 24 h, 10 ml samples are taken, extracted twice with methylene chloride, dried over Na2SO4 and concentrated under reduced pressure.
The residue is taken up in dioxane and analyzed by gas chromatography (glass column with 12% Carbowax as adsorbent, start temperature 100, temperature rise 4 '/ min, end temperature 220, carrier gas: N2). The percentage transformation to the optically active fermentation product (S) -dihydro-3-methyl2 (3H) -furanone (IID) is shown in Table 1.
Table fermentation time transformation to lactone IID
2h 11.6% 4h 23.9% 6h 35.7% 8h 44.0% 24h 61.1%
The fermentation is stopped after 24 hours and the desired fermentation product is isolated as follows:
The broth is filtered. The water phase and sediment are processed separately. The water phase is stirred twice with 40 1 methylene chloride, the sediment is shaken twice with 5 1 methylene chloride. The separated solvent phase is dewatered over Na2SO4 and concentrated under reduced pressure. The result is 248 g of crude extract.
This crude extract is distilled at 81-840 / 14-15 Torr (bath temperature 105-115). 107.8 g of product are obtained, which according to the gas chromatogram consists of 95% of (S) -dihydro-3methyl-2 (3H) -furanone and has an optical rotation of = -20.7 (2% in ethanol). Only one enantiomer (S configuration) is visible in the NMR spectrum of the product, recorded with the addition of chiral shift reagents.
Example 2
Transformation of different educts to (S)
Dihydro-3-methyl-2 (3H) furanone. Biocatalyst:
Geotrichum candidum CBS 233.76
The microorganism is grown in the same manner as described in Example 1.
The following substrates are used in the transformation experiments:
EMI12.1
EMI12.2
The transformation experiments are set up as follows: 5 g of biomass (Geotrichum candidum CBS 233.76) are suspended in 45 ml of sterile transformation medium which has the following composition: D (+) glucose (monohydrate) 50 g of KH2PO4 8 g of Na2HPO4 1.3 g
EMI12.3
in 1 1 deionized water (pH 6)
Now the educt in a concentration of 1 resp. 2 g / l (see table) were added and the mixture was incubated for 7 days on a rotary shaker (260 rpm) in a thermostated room at 30O. After 1 and 7 days, a 10 ml sample is taken and extracted twice with methylene chloride.
The solvent phase is separated off, dried over Na2SO4 and concentrated under reduced pressure.
The residue is taken up in so much dioxane that, based on the starting material used, a 1% solution is formed. This is then analyzed by gas chromatography. The results are shown in the table below.
table
EMI13.1
<tb> <SEP> Ä
<tb> <SEP> educt <SEP> educt contact <SEP> in <SEP>% <SEP> after <SEP> gas chromatogram
<tb> <SEP> centering <SEP> (GC)
<tb> <SEP> in <SEP> gil <SEP> fermentation <SEP> Fermenta
<tb> <SEP> time <SEP> time
<tb> <SEP> 1 day <SEP> 7 <SEP> days
<tb> <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 33
<tb> <SEP> HO
<tb> <SEP> Ho # · Oo <SEP> 2 <SEP> 40 <SEP> 75
<tb> <SEP> ·
<tb> <SEP> HO <SEP> 2 <SEP> 32 <SEP> 74
<tb> <SEP> 0
<tb> <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 89 <SEP> 95
<tb> <SEP> HO <SEP> O
<tb> <SEP> o
<tb> 2 <SEP> 0> <SEP> 74 <SEP> 94
<tb> Ho
<tb> <SEP> 1 <SEP> 20 <SEP> 79
<tb> <SEP> 1 <SEP> 24 <SEP> 45
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> 2 <SEP> 79 <SEP> 88
<tb> 4ow <SEP>) <SEP> 2 <SEP> 79 <SEP> 88
<tb> <SEP> OIo
<tb> <SEP> 4o <SEP> H <SEP> 2 <SEP> 76 <SEP> 89
<tb> tow <SEP> 1 <SEP> 17 <SEP> 55
<tb> <SEP> O
<tb>
Example 3 Transformation of
Ethyl trans-4,4-dimethoxy
3-methyl crotonate. Biocatalyst: press yeast
EMI13.2
A clean, but not sterilized fermenter with a total volume of 311 is charged with the following ingredients: - Deionized water 9.91 - Pressed yeast 1.1 kg - Sugar 0.55 kg - Ethyl 4,4-dintethoxy-3-methylcrotonate (b) 133 g - polypropylene glycol monobutyl ether 10 ml
The fermentation is carried out under the following conditions: temperature 30 (thermostatically controlled) stirring frequency 1000 rpm air flow rate 600 I pH 3.4-3.8 (no pH control) fermentation time 56 h
After 16, 24, 40, 48 and 56 h, 10 ml samples are taken and extracted twice with methylene chloride.
The solvent phase is separated off, dried over Na2SO4 and concentrated under reduced pressure. The residue is taken up in so much dioxane that, based on the starting material used, a 1% solution is formed and then analyzed by gas chromatography.
The results are summarized in the table below: Composition of the extracts in%
EMI14.1
<tb> Fer <SEP> o <SEP>> <SEP> AbOH <SEP> A <SEP> 4
<tb> ment, - <SEP> co-.G-l <SEP> 1;
<tb> time <SEP> 0- <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 16 <SEP> h <SEP> 23.8 <SEP> 40.6 <SEP> 34.3 <SEP> 0.3
<tb> 24h <SEP> 11.9 <SEP> 43.4 <SEP> 42.7 <SEP> 0.3
<tb> 40 <SEP> h <SEP> 3.7 <SEP> 43.3 <SEP> 49.1 <SEP> 0.3
<tb> 48h <SEP> 1.8 <SEP> 44.4 <SEP> 50.1 <SEP> 0.7
<tb> 56h <SEP> 0.5 <SEP> 46.9 <SEP> 49.2 <SEP> 1.0
<tb>
The fermentation is stopped after 56 h. The desired fermentation product is isolated as follows:
The broth is saturated with NaCl and extracted continuously with diethyl ether for 4 days. The solvent is separated off, dried over Na2SO4 and removed again under reduced pressure.
122 g of crude extract are obtained, the major part of which contains (S) -3-methyl-4-hydroxy-butyric acid ethyl ester. This substance can be purified chromatographically (over silica gel which has been deactivated with 0.5 SO saturated ammonia).
Example 4
Hydrolysis of the (S) -3-methyl-4-hydroxy-butyric acid ethyl ester and purification of the resulting (S)
Dihydro-4-methyl-2 (3H) furanons. (IIA)
The crude extract obtained according to Example 3 is mixed with 100 mg of p-toluenesulfonic acid and distilled in a nitrogen atmosphere under reduced pressure. The (S) -dihydro-4-methyl-2 (3H) -fura-non formed during the distillation distilled at 86 to 88 C / 14 Torr (bath temperature 125 to 140 '). 26.2 g of product are obtained which, according to GC, contains 93% (S) dihydro-4-methyl-2 (3H) -furanone and has an optical rotation of -210 (4% in methanol).
The optical purity of the (S) -dihydro-4-methyl-2 (3H) -furanone can be after converting the lactone into the corresponding bromester
EMI14.2
using the NMR spectrum, recorded with the addition of a chiral shift reagent [Eu (HFC) 3].
The yield of isolated, optically pure (S) -dihydro-4methyl-2 (3H) -furanone is 34.4% of the theoretically possible amount of product.
Example 5
Transformation of ethyl-trans-4,4-dimethoxy-3 methyl-crotonate with continuous substrate supply.
Biocatalyst: press yeast.
Two transformation experiments A and B are carried out in a clean, but not sterilized, small fermenter (working volume 5 l) with continuous feeding of the substrate (ethyl-trans-4,4-dimethoxy-3-methyl-crotonate).
In both cases, the fermenter is charged with the following substances.
Deionized water (non sterile) 4.51 crystalline sugar 250 g pressed yeast 500 g
Both transformations are carried out under the following conditions: temperature 30'C stirring frequency 1000 rpm air flow rate 600 I pH 3.0-4.3 (no control)
The substrate is continuously pumped in at a delivery rate of approx. 7.5 ml / h. At A the substrate is fed in for 10 h and a final concentration of 16 g / l is reached.
At B, substrate is pumped in over 22 h, so that the final concentration is 33 g / l.
In Experiment B, 100 g of sugar are also added after a fermentation time of 17 h.
To combat foam, 10 ml of polypropylene glycol monobutyl ether are added.
The course of fermentation A and B is followed by gas chromatographic analyzes according to Example 3.
Reaction A is largely complete after 20 h, reaction B after 46 h. After this fermentation time, the GC analysis shows the following percentage composition of the extracts:
EMI15.1
<tb> <SEP> Expen- <SEP> Fermen- <SEP> substrate: <SEP> composition <SEP> the <SEP> extracts <SEP> in <SEP>% <SEP> after <SEP> GC
<tb> <SEP> ment <SEP> station <SEP> end con <SEP> o <SEP> o <SEP> 0 <SEP> 5
<tb> <SEP> time <SEP> centering <SEP> two <SEP> Ao) 4 & ( <SEP> Ao) W <SEP> '
<tb> A <SEP> 20 <SEP> h <SEP> 16 <SEP> g / l <SEP> 5.6 <SEP> 0.4 <SEP> 37.3 <SEP> 53.4 <SEP> 1.6
<tb> B <SEP> 46 <SEP> h <SEP> 33 <SEP> g / l <SEP> 17.5 <SEP> 6.8 <SEP> 30.0 <SEP> 40.2 <SEP> 2.0
<tb>
The isolation of the saturated hydroxy ester and the conversion into the (S) -dihydro-4-methyS2 (3H) -furanone are carried out according to Examples 3 and 4.
18.2 g and 23.0 g of optically pure (S) -dihydro-4-methyl-2 (3H) -furanone were isolated from batch A in this way.
Example 6
Transformation of various educts to optically active intermediates, which in (S) -Dihydro
4-methyl-2 (3H) furanone can be converted.
Biocatalyst: press yeast
The following substrates are used in the transformation experiments:
EMI15.2
EMI 15.3
EMI 15.4
EMI15.5
The transformation experiments are carried out in the same way as described in Example 2. However, 5 g of pressed yeast are used as the biocatalyst.
The results are shown in the following table:
EMI15.6
<tb> <SEP> educt <SEP> educt ul'in <SEP>%
<tb> <SEP> concentrated <SEP>,
<tb> <SEP> tration
<tb> <SEP> g / l <SEP> Id <SEP> 3d <SEP> 7d
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> (" <SEP> 1 <SEP> 14 <SEP> 26 <SEP> 36
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 69 <SEP> 75 <SEP> 63
<tb> <SEP>> <SEP>) < <SEP> 2 <SEP> 61 <SEP> 66 <SEP> 58
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> 2 <SEP> partly < <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 12 <SEP> 10
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> <SEP> o
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> 5 <SEP> 22 <SEP> 45
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> 2 <SEP> Y <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 17 <SEP> 34
<tb>
Example 7
Transformation of trans-3- (1,3-dioxolan-2-yl) -2-buten-1-ol and ethyl-trans-4,4-dimethoxy-3 methylcrotonate by various microorganisms
At least 70 randomly selected microorganisms are tested for their ability to
to convey the following transformation reactions. tested:
EMI16.1
The microorganisms are selected from the following groups:
1. Eukaryotes
1.1. Genus yeast: Candida
Kloeckera
Rhodotorula
Saccharomyces
Torulopsis 1.2. Mushrooms of the genus: Absidia
Aspergillus
Colletotrichum
Cunninghamella
Curvularia
Cylindrocarpon
Endomyces
Fusarium
Gibberella
Gliocladium
Hypomyces
Mucor
Penicillium
Phycomyces
Rhizopus
Trichothecium 2. Prokaryotes 2.1. Actinomycetes of the genera: Actinomyces
Mycobacterium
Nocardia
Proactinomyces
Streptomyces 2.2. Gram-positive bacteria of the
Genera: Arthrobacter
Bacillus
Micrococcus
Pediococcus
Propionibacterium
Sarcina
Streptococcus 2.3.
Gram-negative bacteria of the
Genera Azotobacter
Klebsiella
Pseudomonas
Serratia
Vibrio
The microorganisms are inoculated into 50 ml of a complex growth medium using the usual microbiological working technique and incubated on a shaker at 30 ° C. for 48 to 72 hours. The medium is composed as follows: KH2PO4 3.7 g Na2HPO4 7.0 g Yeast extract (Difco) 10 g D (+) - glucose (monohydrate) 20 g
EMI16.2
in a liter of deionized water
After 48 to 72 h, 0.5 g D (+) - glucose (monohydrate) (10 g / l) and 50 mg trans 3- (1, 3-dioxolan-2-yl) - are added to each 50 ml batch. 2-buten-1-ol resp. Trans-ethyl-4,4-dimethoxy-3-methylcrotonate (1 g / l) was added.
The incubation continues for a week under the same conditions.
After one and after 7 days, 10 ml of the cell suspension of all batches are extracted twice with methylene chloride.
The organic phase is dried over Na2SO4 and concentrated at 40O under reduced pressure. The residue is taken up in 1 ml of dioxane and analyzed by gas chromatography. The results are summarized in the table below. In this table mean - no turnover for the desired product + only traces of the desired product are detected (turnover <5%) + the crude extract contains at least 5% of the desired
Product.
YEARS
EMI 16.3
<tb> microorganism <SEP> transforma- <SEP> transformation reaction <SEP> b)
<tb> <SEP> reaction <SEP> a)
<tb> <SEP> K <SEP> FoO <SEP> oX
<tb> <SEP> 1 day <SEP> 7 days <SEP> 1 day <SEP> 7 days
<tb> <SEP> Candida <SEP> albicans <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Candida <SEP> guillenmondiii <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Candida <SEP> utilis <SEP> 621 <SEP> CBS <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Kloeckera <SEP> brevis, <SEP> tribe <SEP> 1 <SEP> - <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Kloeckera <SEP> brevis,
<SEP> tribe <SEP> 2 <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Rhodotorula <SEP> rotundata <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Saccharomyces <SEP> carlsbergensis <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> YEAST (continued)
EMI17.1
<tb> <SEP> microorganism <SEP> transforma- <SEP> transformation reaction <SEP> h
<tb> <SEP> reaction <SEP> a)
<tb> <SEP> < <SEP> Foffi <SEP> oO
<tb> <SEP> 1 day <SEP> days <SEP> 1 day <SEP> 7 days
<tb> Saccharomyces <SEP> cerevisiae, <SEP> tribe <SEP> 1 <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Saccharomyces <SEP> cerevisiae, <SEP> tribe <SEP> 2 <SEP> f <SEP> ¯ <SEP> + <SEP> +
<tb> Saccharomyces <SEP> cerevisiae, <SEP> tribe <SEP> 3 <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Saccharomyces <SEP> cerevisiae,
<SEP> ellipsoides <SEP> - <SEP> 9896 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Torulopsis <SEP> apicola <SEP> PRLNo.123-64 <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Torulopsis <SEP> rotundata <SEP> NRRL <SEP> 1402 <SEP> + <SEP> + <SEP> - <SEP> +
<tb> MUSHROOMS
EMI17.2
<tb> microorganism <SEP> transforma- <SEP> transformation reaction <SEP> b)
<tb> <SEP> reaction <SEP> a)
<tb> <SEP> X <SEP> Ao4 + oX
<tb> <SEP> 1 day <SEP> days <SEP> 1 day <SEP> 7 days
<tb> Absidia <SEP> regneri <SEP> Lendner <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> clavatus <SEP> + <SEP> + <SEP> i <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> fischeri <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> flavus <SEP> + <SEP> f.
<tb>
Aspergillus <SEP> fumigatus <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> niger <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> ochraceus <SEP> 12337 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> - <SEP> +
<tb> Aspergillus <SEP> wentii <SEP> Wehmer <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Colletotrichum <SEP> gloeosporioides <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Cunninghamella <SEP> blakesleeana <SEP> + <SEP> i <SEP> + <SEP> +
<tb> Curvularia <SEP> lunata <SEP> NRRL <SEP> 2380 <SEP> + <SEP> + <SEP> i <SEP> +
<tb> Cyhndrocarpon <SEP> radicicola <SEP> 11011 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Endomyces <SEP> fibular <SEP> 2521 <SEP> CBS <SEP> i <SEP> + <SEP> i <SEP> +
<tb> Fusarium <SEP> culmorum <SEP> + <SEP> +
<tb> Fusarium <SEP> solani <SEP> 12823 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> +
<tb> Gibberella <SEP> fujikuroi <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> gliocladium <SEP> roseum <SEP> +
<SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Hypomyces <SEP> rosellus <SEP> + <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> circinelloides <SEP> + <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> corymbifer <SEP> + <SEP> + <SEP> ¯ <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> griseo-cyanus <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> hiemalis <SEP> + <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> parasiticus <SEP> 6476 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Mucor <SEP> spinosus <SEP> 2604 <SEP> ETH <SEP> + <SEP> +
<tb> Penicillium <SEP> griseofulvum <SEP> 11 <SEP> 885 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> +
<tb> Penicillium <SEP> notatum <SEP> 832 <SEP> CBS <SEP> + <SEP> + <SEP> i
<tb> Penicillium <SEP> novae-zeelandiae <SEP> 10473 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Penicillium <SEP> virid <SEP> 2603 <SEP> ETH <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Phycomyces <SEP> blakesleeanus <SEP> + <SEP> + <SEP> i <SEP> +
<tb> Rhizopus <SEP> arrhizus <SEP> 11 <SEP> 145 <SEP> ATCC <SEP> +
<SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Rhizopus <SEP> circinans, <SEP> tribe <SEP> 1 <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Rhizopus <SEP> circinans, <SEP> tribe <SEP> 2 <SEP> - <SEP> i <SEP> + <SEP> +
<tb> Trichothecium <SEP> roseum <SEP> 8685 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> ACTINOMYCETEN
EMI18.1
<tb> microorganism <SEP> transforma- <SEP> transformation reaction <SEP> b)
<tb> <SEP> reaction <SEP> a)
<tb> <SEP> 5 <SEP> CH3
<tb> <SEP> 1 day <SEP> 7 <SEP> days <SEP> 1 day <SEP> 7 <SEP> days
<tb> Actinomyces <SEP> cellulosae <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Mycobacterium <SEP> butyricum <SEP> i <SEP> + <SEP> i <SEP> +
<tb> Mycobacterium <SEP> phlei <SEP> f <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Mycobacterium <SEP> rhodochrous <SEP> 4277 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Nocardia <SEP> asteroides <SEP> 27 <SEP> 042 <SEP> ETH <SEP> - <SEP> - <SEP> +
<SEP> +
<tb> <SEP> Nocardia <SEP> brasiliensis <SEP> 27 <SEP> 048 <SEP> ETH <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Nocardiaopaca <SEP> 33161 <SEP> CBS <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Proactinomyces <SEP> restrictus <SEP> 15 <SEP> 745 <SEP> CBS <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Proactinomyces <SEP> roseus <SEP> + - <SEP> + <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Streptomyces <SEP> albus <SEP> 6860 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Streptomyces <SEP> fradiae <SEP> 10 <SEP> 745 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Streptomyces <SEP> lavendulae <SEP> 11 <SEP> 924 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP>
<tb> <SEP> Streptomyces <SEP> nmosus <SEP> 10970 <SEP> ATCC <SEP> i <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Streptomyces <SEP> venezuelae <SEP> 10 <SEP> 595 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> - <SEP> + <SEP> BACTERIA gram positive
EMI18.2
<tb> microorganism <SEP> transforma- <SEP> transformation reaction <SEP> b)
<tb> <SEP> reaction <SEP> a)
<tb> <SEP> acs
<tb> <SEP> iTag <SEP> 7 days <SEP> 1 day <SEP> 7 days
<tb> <SEP> 1 <SEP> day <SEP> 7 <SEP> days <SEP> 1 <SEP> day <SEP> 7 <SEP> days
<tb> Arthrobacter <SEP> simplex <SEP> 6946 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Bacillus <SEP> megatherium <SEP> - <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Bacillus <SEP> sphaericus <SEP> 12300 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Bacillus <SEP> subtilis <SEP> 6633 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Micrococcus <SEP> lysodeikticus <SEP> 4638 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Pediococcus <SEP> cerevisiae <SEP> 8042 <SEP> ATCC <SEP> i <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Propionibacterium <SEP> shermanii <SEP> + <SEP> + <SEP> - <SEP> +
<tb> <SEP> Sarcina <SEP>
lutea <SEP> 8340 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> ¯ <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Streptococcus <SEP> faecalis <SEP> 9790 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> <SEP> Streptococcus <SEP> lactis <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> BACTERIA gram negative
EMI18.3
<tb> <SEP> transforma- <SEP> transformation reaction <SEP> b)
<tb> <SEP> reaction <SEP> a)
<tb> <SEP> < <SEP>) 9NotH
<tb> <SEP> 1 day <SEP> 7 days <SEP> 1 day <SEP> 7 <SEP> days
<tb> Azotobacter <SEP> indicus <SEP> 9540 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Klebsiella <SEP> pneumoniae <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Pseudomonas <SEP> fluorescens <SEP> 13430 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP>
<tb> Pseudomonas <SEP> testosteroni <SEP> 11 <SEP> 996 <SEP> ATCC <SEP> - <SEP> - <SEP> + <SEP> +
<tb> Serratia <SEP> marcescens <SEP> i <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> Vibrio <SEP> metschnikovii <SEP>
7708 <SEP> ATCC <SEP> + <SEP> + <SEP> f <SEP> +
<tb> The results can be summarized as follows:
EMI19.1
<tb> transformation reaction <SEP> number <SEP> the <SEP> number <SEP> the <SEP> tribes
<tb> <SEP> checked <SEP> - <SEP> + <SEP> +
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<tb> <SEP> 0 /
<tb> <SEP> 0 <SEP> 5,
<tb>
Example 8 Preparation of the optically active half ester 2-methyl-3-ethoxycarbonyl-propionic acid
EMI19.2
Geotrichum candidum CBS 233.76 is grown as in Example 1.
The transformation experiments are carried out as in Example 2. The sales of saturated half-ester (according to GC) are tabulated below for fermentation times of 1 3 and 7 days:
EMI20.1
<tb> educt <SEP> educt contact <SEP> micro <SEP> in <SEP>%
<tb> <SEP> centering <SEP> organis
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<tb> <SEP> yeast
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<tb> <SEP> o <SEP> C3
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<tb>
Example 9 Conversion of (S) -2-methyl-3-ethoxycarbonyl
propionic acid in (S) -dihydro-4-methyl-2 (3H) -furanone
819 mg of the optically active half-ester obtained according to Example 7 are dissolved in 6 ml of absolute tetrahydrofuran in an argon atmosphere and cooled to 0 to -10 ° C.
After adding 3 ml of trimethyl borate and 10.3 ml of BH3-S (CH3) 2 in tetrahydrofuran (dropwise), the reaction mixture is stirred at -10 to 0O for 50 minutes in an argon atmosphere. After carefully adding 20 ml of methanol, the mixture is evaporated at 40O under reduced pressure. The residue is dissolved in dichloromethane and shaken successively with 30 ml of saturated aqueous sodium bicarbonate solution and twice with 20 ml of aqueous sodium chloride solution. The aqueous phase is extracted three times with dichloromethane. The combined organic phases are dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated under reduced pressure. 586 mg of ethyl (S) -3 methyl-4-hydroxybutyrate are obtained as a colorless oil.
The ethyl (S) -3-methyl-4-hydroxybutyrate obtained is heated with a trace of p-toluenesulfonic acid in methanol for 3 hours under reflux conditions. (S) -Dihydro4-methyl-2 (3H) -furanone is obtained, which boils at about 500 / 0.1 torr.
Example 10
Transformation of trans-1,1, 4-trimethoxy-2-methyl-2-butene, trans-4-methoxy-2-methyl-2-buten-1-ol, or 1-ol acetate, trans-2- (3-methoxy-1-methylpropenyl) - 1,3-dioxolane or trans-4-methoxy-2-methyl-crotonaldehyde by pressing yeast or Geotrichum candidum
Compressed yeast or Geotrichum candidum CBS 233.76 (cultivated as in Example 1) are used as microorganisms. 0.2% of the following are used as substrates
Educts a, b, c, d and e used. The transformation experiments are carried out as in Example 2.
Depending on the choice of the microorganism, the following main products are produced:
EMI20.2
The sales of these products (according to GC = gas chromatogram) are tabulated below for fermentation times of 1, 3 and 7 days:
EMI21.1
<tb> <SEP> CH3 <SEP> CH3
<tb> educt <SEP> micro <SEP> Fermenta- \ Ot <SEP> \ <SEP> OtOH
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<tb> <SEP> in <SEP> days <SEP> in <SEP>% <SEP> It.
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<tb> <SEP> 3 <SEP> 36 <SEP> 7
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<tb> <SEP> 0 <SEP> Geotrichum <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 42
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<tb> <SEP> CBS <SEP> 233.76 <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> 64
<tb> <SEP> press yeast <SEP> 1 <SEP> 13 <SEP> 0
<tb> <SEP> 3 <SEP> 32 <SEP> 5
<tb> 7 <SEP> < <SEP> 7 <SEP> 24 <SEP> 25
<tb> <SEP> 0
<tb> <SEP> <SEP> Geotrichum <SEP> 1 <SEP> 5 <SEP> 34
<tb> <SEP> candidum <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 39
<tb> <SEP> CBS <SEP> 233.76 <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> 45
<tb> <SEP> press yeast <SEP> 1 <SEP> 32 <SEP> 0
<tb> <SEP> 3 <SEP> 54 <SEP> 2
<tb> <SEP> 0¯ <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 49 <SEP> 27
<tb> <SEP> 0o <SEP> Geotrichum <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 86
<tb> <SEP> candidum <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 91
<tb> <SEP> CBS <SEP> 233.76 <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP>
91
<tb> <SEP> press yeast <SEP> 1 <SEP> 34 <SEP> 0
<tb> <SEP> 3 <SEP> 48 <SEP> 0
<tb> <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 38 <SEP> 36
<tb> <SEP> Geotrichum <SEP> 1 <SEP> 20 <SEP> 66
<tb> <SEP> candidum <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 94
<tb> <SEP> CBS233.76 <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> 97
<tb> <SEP> press yeast <SEP> 1 <SEP> 21 <SEP> 0
<tb> <SEP> 3 <SEP> 43 <SEP> 0
<tb> <SEP> 7 <SEP> H <SEP> 7 <SEP> 31 <SEP> 39
<tb> <SEP> Geotrichum <SEP> 1 <SEP> 37 <SEP> 0
<tb> <SEP> candidum <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 71
<tb> <SEP> CBS <SEP> 233.76 <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> 82
<tb>
Example 11
To 110 ml of a freshly prepared ethanolic bromine hydrogen solution (about 8n) with stirring at 0 "11.0 g (0.11 mol) of (S) -dihydro-4-methyl-2 (3H) -furanone within 10 minutes. The reaction mixture is then stirred for a further two hours at room temperature.
For working up, the reaction mixture is poured onto ice, diluted to about 1 liter with water and extracted twice with chloroform. The combined organic phases are washed first with water, then with saturated sodium bicarbonate solution until neutral and dried over sodium sulfate. After removal of the chloroform on a rotary evaporator, the colorless ethyl (S) -4-bromo-3-methylbutyrate distilled in a water jet vacuum at 90 to 920. Yield: 18.5 g (80%); [(tJ025 = -2.30 (c = 4.0, CHCl3).
204 ml (0.204 mol) of a 1 m solution of diisobutylaluminum hydride are added dropwise in an argon atmosphere at 0OC with 17.8 g (0.085 mol) of ethyl- (S) -4-bromo-3-methylbutyrate with stirring within 15 minutes. The excess of the reducing agent is decomposed by dropwise addition of methanol at 0O. The reaction mixture is then poured onto ice and acidified by adding 2N aqueous sulfuric acid, the precipitated aluminum hydroxide partially dissolving. The (S) -4-bromo3-methyl-1-butanol formed is taken up in ether by repeated shaking. The combined ether phases are washed first with saturated sodium bicarbonate solution, then with saturated saline until neutral and dried over sodium sulfate.
After removing the solvent on a rotary evaporator, the yield is 14.0 g (98%); the product can be used without distillation. For analytical purposes, a sample is distilled on the Kugelrohr at 600 / 0.04 Torr; [a] 20 = -2.00 (c = 3.3, CHCb).
14 g (0.084 mol) of (S) -4-bromo-3-methyl-1-butanol are added dropwise at 00 with 50 ml of freshly distilled 3,4-dihydro-2H-pyran. The reaction mixture is then stirred at 0 for 1 hour. Excess 3,4-dihydro-2Hpyran is removed on a rotary evaporator at 35o. In order to remove the 3,4-dihydro-2Hpyran as completely as possible, chloroform is added repeatedly, in each case followed by distillation on a rotary evaporator. The crude product [(S) -4-bromo-3-methylbutoxyj-tetrahydro-2H-pyran is distilled at 75O / 0.03 torr. Yield; 17.5 g (83%) [a] D = + 3.40 (c = 4.0, CHCl3).
In a 3-neck flask gassed with argon and equipped with a calcium chloride tube, 4.7 g (0.202 mol) of magnesium chips are activated by adding 2.0 ml of methyl iodide. After 5 minutes, the methyl iodide is suctioned off and the magnesium is washed several times with absolute tetrahydrofuran. A solution of 44 g (0.175 mol) of 2 - [(S) -4-bromo-3 methylbutoxy] tetrahydro-2H-pyran in 50 ml of absolute tetrahydrofuran is added dropwise to the activated magnesium at such a rate that the solvent is just boils. If the Grignard reaction does not start automatically, the oil bath is heated to 85 o.
After the addition of 2 - [(S) -4-bromo-3-methylbutoxy] - tetrahydro-2H-pyran has ended, the mixture is stirred at 85 "(0 to 15 min.) Until, according to gas chromatographic analysis, only traces of 2- [(S) -4-bromo-3-methylbutoxy] tetrahydro-2Hpyran are present. The resulting solution is cooled to -780 and added dropwise with 21.2 g (0.0875 mol) of 3 methyl-1-butanol-p- toluenesulfonate, followed by 3.6 ml of a 0.1 molar solution of Li2CuCl4 in absolute tetrahydrofuran The reaction mixture is stirred at -780 for 10 min, then at 0 for 2 hours and then at room temperature for a further 14 hours.
To work up the 2 [(R) -3,7-dimethyloctanoxy] tetrahydro-2H-pyran obtained, the mixture is poured onto ice and brought to pH 5 to 6 with 2N sulfuric acid. After extraction three times with ether and removal of the solvent on a rotary evaporator, a mixture of (R) -3,7-dimethyl-1-octanol and 2 [(R) -3, 7-dimethyloctanoxy] tetrahydro-2H-pyran is obtained. This mixture is mixed in portions in 100 ml of methanol at 0 with a total of 100 ml of 7N aqueous hydrochloric acid. After stirring for 2 hours at room temperature, the mixture is neutralized with dilute aqueous sodium hydroxide solution and extracted with ether.
Chromatography on silica gel deactivated with 0.5% ammonia with pentane / ether (4: 1) gives 10.6 g (76% based on 3-methyl-1-butanol-p-toluenesulfonate) of pure (R) -3 , 7-dimethyl-1-octanoL bp 58-590 / 0.05 torr; [a] 20 = +4.0 (c = 1.03, CHCl3).
The (R) -3,7-dimethyl-1-octanol can also be obtained as follows:
To a Grignard solution (prepared in analogy to the magnesium derivative of 2 - [(S) -4-bromo-3 methylbutoxyl-tetrahydro-2H-pyran) described above from 0.3 g (12.4 mmol) of magnesium and 1.51 g ( 10 mmol) of 1-bromo-3-methylbutane in 25 ml of absolute tetrahydrofuran, 1.26 g (5 mmol) of 2 - [(S) -4-bromo-3-methylbutoxy] tetrahydro at 00 under argon and with stirring -2H-pyrine added dropwise within one minute. Then 0.3 ml of a 0.1 m solution of Li2CuCl4 in tetrahydrofuran is added. The reaction mixture is continued at 00 for 3 hours.
The working up and the hydrolysis of 2 - [(R) -3,7-dimethyl-octanoxy] -tetrahydro-2H-pyran to (R) -3,7-dimethyl-1-octanol is carried out in the manner indicated above. The yield of (R) -3,7-dimethyl-1octanol after Kugelrohr distillation at 950/14 Torr is 0.56 g (71%); [(k] 020 = +4.0 (c + 1.03, CHCl3).
A solution of 6.5 g (41 mmol) of (R) -3,7-dimethyl-octanol and 7.8 g (41 mmol) of p-toluenesulfochloride in 50 ml of absolute chloroform is mixed at 0 "with 7.9 g (0 , 1 mol) of absolute pyridine is added, the mixture is then stirred for 20 hours at 40 ° C. For working up, the mixture is poured onto 500 g of ice and extracted three times with chloroform. The combined organic phases are washed first with cold in hydrochloric acid, then with saturated aqueous sodium bicarbonate solution and then After drying over potassium carbonate and removing the solvent under reduced pressure, the crude product is chromatographed on 300 g of silica gel with benzene.
11.4 g (89%) of (R) -3,7-dimethyl-1-octanol ptoluenesulfonate are obtained; [a] 20 = +2.0 (c = 4.0, benzene).
A Grignard solution of 2 g of magnesium and 18.3 g (72.6 mmol) of 2 - [(S) -4-bromo-3-methylbutoxyj-tetrahydro-2H-pyran in 50 ml abs. Tetrahydrofuran, prepared in the manner given below, is at -78 "with 11.4 g (36.3 mmol) of (R) -3,7-dimethyl-1-octanol-p-toluenesulfonate and 3 ml of a 0.1- molar solution of Li2CuCl4 in tetrahydrofuran added.
Working up and hydrolysis of tetrahydro-2 {[(3R, 7R) -3,7, 1 1-trimethyldodecyl} -oxy} -2H-pyrans to (3R, 7R) -3,7,11-trimethyl-l- Dodecanol is carried out in analogy to the working up and hydrolysis of 2 [(R) -3,7-dimethyl-octanoxy] tetrahydro-2H-pyran described below. The (3R, 7R) -3,7,11-trimethyl-1-dodecanol distilled at 114 / 0.04 Torr with a yield of 7.0 g (84% based on (R) -3,7-dimethyl-1 octanol p-toluenesulfonate); [(t] o2t = + 3.7 O (c = 1.015, n-octane).
The mixture of tetrahydro-2- {[(3R, 7R) -3,7,11-trimethyldodecyl] -oxy} -2H-pyran and (3R, 7R) -3,7,11-trimethyl- 1-dodecanol can be separated chromatographically [with silica gel deactivated by 0.5% aqueous ammonia; Eluent: toluene]. The tetrahydro-2- {[(3R, 7R) -3 7,11 -trimethyldodecyl] -oxy} -2H-pyran has an optical rotation of [cx] D = + 2.330 (c = 4.0, chloroform).
The (3R, 7R) -3,7,11-trimethyl-1-dodecanol can also be prepared as follows:
To a solution of 5 g (31.6 mmol) of (R) -3,7-dimethyl-1octanol and 9.05 g (34.5 mmol) of triphenylphosphine in 20 ml of methylene chloride are added 5.65 g (31.8 mmol) N-Bromosuccinimide was added in portions with stirring. The temperature is kept below 25 ° by occasional cooling of the reaction vessel. After a stirring time of 30 minutes at room temperature, the solvent is removed on a rotary evaporator. The residue is washed out several times with n hexane, then filtered and washed again with n-hexane. The combined n-hexane phases are concentrated on a rotary evaporator. The crude product is chromatographed on 200 g of silica gel with n-hexane.
Distillation in a bulb tube at 105/15 torr gives 6.1 g (87%) of (R) -1-bromo3,7-dimethyloctane; [(2t = -5.0 (c = 0.82, CHCl3).
A Grignard solution of 0.3 g (12.4 mmol) of magnesium and 2.54 g (11.5 mmol) of (R) -1-bromo-3,7-dimethyloctane in 10 ml of absolute tetrahydrofuran is described in the above in Example 10 prepared manner. 1.45 g (5.57 mmol) of 2 - [(S) -4-bromo.3-methylbutoxy] tetrahydro-2H-pyran are added dropwise to this solution at 0O, followed by 0.3 ml of a 0 , 1 molar solution of Li2CuCl4 in tetrahydrofuran. The reaction mixture is stirred at 0 for 3 hours. Working up and hydrolysis of the tetrahydro-2 ([(3R, 7R) -3,7,11 -trimethyldodecyl] -oxy -2H-pyrans to (3R, 7R) -3,7,1 1-trimethyl-1- Dodecanol is carried out in the manner described in Example 10 above.
The yield of (3R, 7R) 3,7,11 -trimethyl-1-dodecanol after Kugelrohr distillation at 90 to 950.05 Torr is 0.5 g (43% based on 2 - [(S) -4 bromo-3 -methylbutoxyj-tetrahydro-2H-pyran); [a] 200 = +3.9s (c = 1.05, n-octane).
3.1 g (13.6 mmol) (3R, 7R) -3,7,11 -trimethyl-l-dodecanol are mixed with 4.02 g (15.3 mmol) N-bromosuccinimide and 2.62 g (14, 7 mmol) of triphenylphosphine in 13 ml of methylene chloride by the method described in Example 10 above. After chromatography and distillation, one obtains
3.54 g (90%) (3R, 7R) -bromo-3,7,11-trimethyldodecane. Sdp.
90O / 0.05 Torr; [(t] 20 = -3.6 (c = 1.005, n-octane).
The (3R, 7R) -1-bromo-3,7,1-trimethyldodecane obtained can be obtained according to Helv. Chem. Acta, Volume 46 (1963), pages 650
675 in (2R, 4'R, 82) - (t-tocopherol or (2R, 4'R, 8'R) -ct
Tocopheryl acetate can be converted.
Example 12
250 ml of about 11 N ethanolic hydrochloric acid are added dropwise with 25.8 g of (S) -dihydro-3-methyl-2 (3H) -furanone within half a minute. The rapidly blackening solution is stirred at room temperature for 10 seconds and then extracted with methylene chloride. The organic phase is washed successively with saturated, aqueous bicarbonate solution and water, dried and under reduced pressure
Pressure reduced. After distilling the residue at 15
Torr gives 39.7 g (94%) of (S) -4-chloro-2-methyl-butteric acid ethyl ester as a colorless oil; Boiling point: 77-780. [(t] 20 = +26.90 (4.15% in ethanol).
A solution of 4.9 g (30.0 mmol) of (S) -4-chloro-2-methyl butyric acid ethyl ester in 50 ml of n-hexane is removed at -70
Argon was added dropwise with 39 ml of a 20% solution of di-isobutylaluminum hydride in n-hexane. After finished
The reaction mixture is mixed with 5 ml of methanol at - 300, then hydrolyzed with ice-cooled 1N hydrochloric acid, extracted with ether, washed neutral with water, dried and evaporated under reduced pressure. (30 bath temperature). The residue is distilled at 55 to 58/15 torr. 2.3 g (64%) of (S) -4-chloro-2-methylbutyraldehyde are obtained as a colorless liquid, [ct] 20 = -33.4 "(4.21%, CHCl3).
A solution of 72.0 g triphenylphosphine and 41.5 g
Isoamyl bromide in 250 ml of dimethylformamide is heated under reflux conditions for 2 hours. The solvent is distilled off under reduced pressure, the residue is crystallized twice from methanol / ether and finally dried for 48 hours at 110 ° under greatly reduced pressure. There remain 70.3 g (61.9%) of 3-methylbutyl triphenylphosphonium bromide, mp. 153 to 1540 (uncorrected).
23.5 ml of n-butyllithium (about 2 m in n-hexane) are added dropwise to a suspension of 20.4 g of 3-methylbutyltrimethylphosphonium bromide in 80 ml of dry ether, with a reaction temperature of about 20 being maintained by gentle cooling . Then it is stirred for a further 2 hours at room temperature. The mixture is cooled to -10 ° and a solution of 5.4 g of (S) -4-chloro-2-methylbutyraldehyde in 5 ml of dry ether is added dropwise. The precipitate is stirred for one hour without a cooling bath, after which 100 ml of dimethylformamide are added dropwise at room temperature. The mixture is stirred at room temperature for 16 hours, hydrolyzed by adding ice and extracted with ether. The ether phase is washed with water, dried and concentrated under reduced pressure.
The residue is purified by adsorption on silica gel and on neutral aluminum oxide of activities III and II (eluent: n-hexane). After distillation under reduced pressure (13 mm Torr / 90 "), 4.13 g (53%) (S) -cis 1-chloro-3,7-dimethyl-4-octene [(t] 20 = +32, 6 (2.15% in chloroform).
A solution of 6.0 g of (S) -cis-1-chloro-3,7-dimethyl-4-octene and 10.8 g of triphenylphosphine in 40 ml of dimethylformamide is heated under reflux conditions for 20 hours. The mixture is concentrated under reduced pressure and washed with dry ether until only traces of triphenylphosphine are visible in the thin-layer chromatogram. The residue is dried under reduced pressure first at 50O and later under greatly reduced pressure at room temperature overnight. There remain 9.0 g (60.0%) of a light brown glassy mass. 20 ml of dry ether are added and 10.5 ml of 2 m n-butyllithium solution are slowly added dropwise.
After stirring for a few hours under argon, a dark red color appears
Suspension formed, which is added dropwise at -10 with a solution of 2.45 g of (S) -4-chloro-2-methylbutyraldehyde in 3 ml of dry ether. The mixture is stirred for 1 hour without cooling, then 50 ml of dry dimethylformamide are added dropwise at room temperature and stirring is continued overnight.
The reaction mixture is hydrolyzed by adding ice and extracted with ether. The extract is freed of dimethylformamide by washing, dried and evaporated under reduced pressure. The residue is purified by adsorption on silica gel (eluent: n-hexane) and distilled in a Kugelrohr (85o / 0.05 Torr. This gives (3S, 7S) -1-chloro-3,7,11-trimethyl-4-cis -trans-8-cis-dodecadiene. Yield 2.7 g (55%). [ct] o20 = -6.5o (4.07% in CHCl3).
The cis / trans ratio and thus the rotation value varies from batch to batch.
The compound obtained is used to prove the optical purity of prehydrogenated platinum dioxide to (3R, 7R) -1-chlorine
3,7,11 -trimethyldodecane hydrogenated; Boiling point 90 / 0.07 torr.
[(ti205 = -1.20 (4.08% in CHCl3). The hydrogenation product is converted into the corresponding ester by heating with dry potassium acetate in dimethylformamide (4 hours at 170). The ester is adsorbed on silica gel (eluent: n -Hexane / ether 4 + 1), then further converted to (3R, 7R) -3,7,1 1-trimethyl-1-dodecanol by stirring with 4N aqueous potassium hydroxide solution (30 min. At room temperature).
It is extracted, washed neutral, dried, concentrated, distilled in a bulb tube (1150 / 0.20 torr) and obtained (3R, 7R) 3,7,11-trimethyl-1-dodecanol [yield 94% based on (3R, 7R) -1-chloro-3,7,11-trimethyl-dodecane]. The product has an optical rotation value of [U] 20 = + 3.76 (4.14% in n-octane) and is therefore identical to authentic material.
The (3S, 7S) -1-chloro-3,7,11-trimethyl-4-cis / trans-8-cisdodecadiene can also be prepared as follows:
A solution of 4.4 g of (S) -1-chloro-3,7-dimethyl-4-octene in 30 ml of isobutyl methyl ketone is stirred with 7.55 g of sodium iodide at 130 for 37 hours. Another 3.75 g of sodium iodide are added and stirring is continued for 4 hours. After cooling to room temperature, the mixture is diluted with ether, washed with water, dried and concentrated under reduced pressure. The residue is pre-cleaned by adsorption on silica gel (eluent: n-hexane). The pure fractions are combined and distilled at 1300/14 torr. 5.6 g (83.5%) of (S) -cis-1-iodo-3,7-dimethyl-4-octene are obtained as a colorless liquid. [U] DO = + 14.30 (2.21% in CHCl3).
A solution of 6.1 g of (S) -cis-1-iodo-3, 7-dimethyl-4-octene and 7.2 g of triphenylphosphine in 40 ml of toluene is kept under reflux for 24 hours, then concentrated under reduced pressure. The residue is digested with absolute ether until only traces of triphenylphosphine are visible in the thin layer chromatogram. 11.8 g (97.4%) of (S) -cis-3,7-dimethyl-4-octene-1-triphenylphosphonium iodide are obtained. This is overlaid with 20 ml of dry ether and 22.2 ml of a 2 m solution of n-butyllithium in n-hexane are added dropwise in an argon atmosphere with stirring and gentle cooling to room temperature.
The mixture is stirred at room temperature for 20 seconds, cooled to -10 and a solution of 2.8 g of (S) -4-chloro-2-methylbutyraldehyde in 3 ml of dry ether is added dropwise. The mixture is stirred for 1 hour without cooling, concentrated to a small volume under reduced pressure, 80 ml of dimethylformamide are added to the residue while cooling to room temperature, and the solution is then stirred at room temperature for 20 hours. The reaction mixture is poured onto ice, extracted with ether, freed from traces of dimethylformamide by washing with water, dried and concentrated under reduced pressure.
The residue is purified by adsorption on silica gel (eluent: n-hexane) and distilled at 1000 / 0.2 torr.
(3S, 7S) -1-chloro-3,7,11-trimethyl-4-cis / trans-8-cisdodecadiene is obtained in a yield of 1.7 g (30.1%). [a] 20 = 5.2 (2.11% in chloroform).
2.0 g (3S, 7S) -1-chloro-3,7, 1 1-trimethyl-4-cis / trans-8-cis-dodecadiene are mixed with 2.5 g triphenylphosphine in 20 ml dry dimethylformamide under reflux conditions for 24 hours heated. The solvent is removed under reduced pressure and the residue is digested with dry ether until only traces of triphenylphosphine are visible in the thin layer chromatogram. The residue dried in a fine vacuum weighs 1.85 g (44.5% yield) and consists of (3S, 7S) -3,7,11-trimethyl-4-cis / trans-8-cis-dodecadiene-1-triphenylphosphonium chloride. 10 ml of dry ether are then added under argon, followed by 1.8 ml of 2 m of n-butyllithium in n-hexane.
A brown-red suspension is formed after 5 hours. At -10, a solution of 900 mg (S) -6-acetoxy-2-formyl-2,5,7,8-tetramethylchroman in 5 ml of dry ether is added dropwise in 15 minutes, the mixture is stirred for 1 hour without cooling and mixed then with 30 ml of dry dimethylformamide. The mixture is stirred for a further 18 hours at room temperature, hydrolyzed with ice, extracted with ether after saturation with sodium chloride, washed free of dimethylformamide, dried and concentrated under reduced pressure. It is purified by adsorption on silica gel, concentrated and the residue is reacted in 2 ml of dry pyridine with 2 ml of acetic anhydride (17 hours at room temperature). The reaction product is hydrolyzed with 3N hydrochloric acid, water and aqueous sodium bicarbonate solution.
After drying and concentrating under reduced pressure, the residue is purified by adsorption on silica gel (eluent: chloroform), concentrated under reduced pressure and dried to constant weight under greatly reduced pressure. 1.29 g (75%) (2S) -2,5,7,8-tetramethyl) -2 - [(4S, 8S) -4,8,12-trimethyl-1-cis / trans-5 are obtained -cis / trans-9-cis-tridecatrienyl] -6-chromanyl acetate as a pale yellow, viscous oil; [ttio2t = -60.7 "(2.11% in CHCl3).
The product is a cis / trans isomer mixture, which has a different composition in each batch and also has different rotation values.
A solution of 321 mg (2S) -2,5,7,8-tetramethyl-2 [(4S, 8S) -4, 8,12-trimethyl-1-cis / trans-5-cis / trans-9-cis -tridecatrienyl] -6-chromanyl acetate in 5 ml of pure ethyl acetate is hydrogenated with the help of 35 mg of hydrogenated platinum dioxide. After 25 minutes, 60.0 ml of hydrogen are taken up. The catalyst is filtered off, the filtrate is concentrated under reduced pressure and the residue is dried under greatly reduced pressure. 319 mg (98.1% (2R, 4'R, 8iR) - (t-tocopheryl acetate as a colorless, viscous oil [] DO = +2.20 (2.09% in cyclohexane), identical to authentic material.
Starting from (3S, 7S) -1-chloro-3,7,11-trimethyl-4-cis / trans-8-cis-dodecadiene, one can (2R, 4'R, 8'R) -cr-tocopheryl acetate also win in the following ways:
A solution of 1.6 g (3S, 7S) -1-chloro-3,7,11-dimethyl-4cis / trans-8-cis-dodecadiene in 20 ml of isobutyl methyl ketone is mixed with 3.0 g of sodium iodide for 48 hours at 1300 ( Bath temperature) stirred. The reaction mixture is cooled to room temperature, taken up in ether, washed with water and evaporated under reduced pressure. The residue is purified by adsorption on silica gel (eluent: n-hexane).
After distillation at 100o / 0.07 Torr, 1.98 g (90%) (3S, 7S) -1-iodo-3,7, 1 1-trimethyl-4-cis / trans-8-cis-dodecadiene is obtained colorless product; [a] D = -7.3O (4.11% in chloroform).
The product is a cis / trans isomer mixture, which has a different composition in each batch and also has different rotation values.
The optical purity of the product obtained is checked as follows:
It is hydrogenated on prehydrogenated platinum oxide and the iodine atom is exchanged for the hydroxyl group by heating with potassium acetate in dimethylformamide and saponifying with 4N aqueous sodium hydroxide solution. The resulting product, (3R, 7R) 3,7,11-trimethyl-1-dodecanol, has a rotation of [(4025 = +40 (4.14% in n-octane) and is therefore identical to authentic, optically pure Material.
A solution of 1.1 g (3S, 7S) -1-iodo-3,7'11-trimethyl-4 cis / trans-8-cis-dodecadiene, 1.0 g triphenylphosphine and 10 ml xylene is refluxed for 24 hours heated, then concentrated under reduced pressure. The residue is digested with dry ether until only traces of triphenylphosphine are visible in the thin-layer chromatogram. The dried residue consists of (3S, 7S) -3,7,11trimethyl-4-cis / trans-8-cis-dodecadien-1-triphenylphosphonium iodide and weighs 1.9 g (97%).
The phosphonium salt is overlaid with 10 ml of dry ether and 1.6 ml of 2 m of n-butyllithium in n-hexane are added dropwise and the mixture is stirred at room temperature for 2 hours. At -15, a solution of 880 ml (S) -6 acetoxy-2-formyl-2,5, 7,8-tetramethyl-chroman in 10 ml dry ether is added dropwise in 15 minutes, the mixture is stirred for 1 hour without cooling and mixed then with 30 ml of dry dimethylformamide. The mixture is stirred for 20 hours at room temperature, then hydrolyzed by adding ice and extracted with ether after saturation with sodium chloride. The ether extract is washed with water, dried and concentrated under reduced pressure.
It is purified by adsorption on silica gel (eluent: chloroform), concentrated and the residue is re-acetylated in 2 ml of dry pyridine with 2 ml of acetic anhydride (17 hours at room temperature). The product obtained is hydrolyzed with ice, extracted with ether and the ether phase is washed with 3N hydrochloric acid, water and aqueous sodium bicarbonate solution. After drying and concentrating under reduced pressure, the residue is purified again by adsorption on silica gel (eluent: chloroform), concentrated under reduced pressure and then dried to constant weight under greatly reduced pressure.
459 mg (31%) (2S) -2,5,7,8-tetramethyl-2 [(4S, 8S) -4,8,12-trimethyl-1-cis / trans-5 -cis / trans- are obtained. 9-cis-tridecatrienyl] -6-chromanyl acetate as a pale yellowish oil. [] 20 = -41.30 (0.75% in CHCb).
The product is a cis / trans isomer mixture, which has a different composition in each batch and also has different rotation values.
A solution of 400 mg (2S) -2,5,7,8-tetramethyl-2 [(4S, 8S) -4,8,12-trimethyl-I-cis / trans-5-cis / trans-9-cis -tridecatrienyl] -6-chromanyl acetate in 5 ml of pure ethyl acetate is hydrogenated with the help of 50 mg of prehydrogenated platinum dioxide. After 40 minutes, 68 ml of hydrogen are taken up. The catalyst is filtered off, the filtrate is concentrated under reduced pressure and the residue is then dried under greatly reduced pressure. 396 mg (97.7%) (2R, 4'R, 8'R) - (t-tocopheryl acetate in 99.7% purity are obtained. [(T] 20 = + 2.20 + 0.5O (1, 07% in cyclohexane), identical to authentic (2R, 4'R, 8'R) - tt - tocopheryl acetate.
Example 13
300 mg (2.3 mmol) of ethyl acetoacetate and then 671 mg (2.3 mmol) (3R, 7R) are added dropwise to 2.3 ml of a solution of 1.01N sodium ethylate in ethanol in a flask equipped with a reflux condenser and calcium chloride tube. -1-bromo-3,7,11-trimethyldodecane in 2 ml of ethanol.
The mixture is heated to boiling under reflux conditions for 15 hours with stirring. After cooling, add enough ice water to dissolve the separated salt, separate the organic phase in a separatory funnel and shake it four times with methylene chloride. After drying the combined organic phases over magnesium sulfate and distilling off the solvent, 755 mg of crude (5R, 9R) -2-acetyl-5,9,13-trimethyl-tetradecanoic acid ethyl ester are obtained.
For analytical purposes, a sample of the crude (5R, 9R) -2-acetyl-5,9,13-trimethyl-tetradecanoic acid ethyl ester is chromatographed on a preparative silica gel plate with toluene / hexane / ethyl acetate = 30: 10: 3 and the resultant is obtained pure (5R, 9R) -2-acetyl-5,9,13-trimethyl-tetradecanoic acid ethyl ester distilled at 150 / 0.03 torr; [(t] 36 5 - = -4.00 (c = 1.04; CHCl3).
A solution of 154 mg (5R, 9R) -2-acetyl-5,9,13-trimethyl-tetradecanoic acid ethyl ester in 5 ml of ethanol is added dropwise at a temperature of 80 with 1 ml of 10% sodium hydroxide solution. The reaction mixture is then heated to boiling under reflux conditions for 3.5 hours. The cold reaction mixture is neutralized with aqueous hydrochloric acid and extracted four times with methylene chloride. The combined organic phases are first washed with saturated saline and then dried over magnesium sulfate.
After removal of the solvent under reduced pressure and distillation at 1500 / 0.03 torr, 118 mg (95%) (6R, 10R) - (6R, 10R) -14-trimethylpentadecanone-2 (hexahydrofarnesylacetone) are obtained. [(Liit3s = +7.55 (c = 1.57; n-octane). The ORD spectrum is identical to that of (6R, IOR) -14-trimethylpentadecanon-2 made from natural phytol (Helv. Chem. Acta , 47, 1964, pages 221 ff).
The (6R, 1OR) -14-trimethylpentadecanone-2 obtained can e.g. according to J. Chem. Soc. (C), 1966, pages 2144-2176 and
Helv. Chim. Acta, 48, 1965 pages 1332-1347 can be converted into natural vitamin Kl.