CH700599B1

CH700599B1 - Verfahren zur Herstellung von Ambrafuran.

Info

Publication number: CH700599B1
Application number: CH00399/10A
Authority: CH
Inventors: Lucia Hendrina Steenkamp; Mihloti Patience Taka
Original assignee: Csir
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2015-03-31
Also published as: CH700599A2; ZA201001962B; US20100248316A1

Abstract

Verfahren für die Cyclodehydrierung von einem 1,4- oder 1,5-Diol, umfassend die Stufe des Aussetzens eines 1,4- oder eines 1,5-Diols an einen aktivierten Zeolith bei einer Temperatur im Bereich von etwa 0 °C bis etwa 110 °C während einer Dauer im Bereich von etwa 1 bis 24 Stunden. Der aktivierte Zeolith wird von einem inaktiven NaY oder CaY Typ Zeolith durch Ionenaustausch mit einem Ammoniumsalz vorbereitet, um einen Ammoniumzeolith herzustellen und mindestens einen Teil des Ammoniaks des Ammoniumzeolats mit einem Metall der Gruppe II A auszutauschen.

Description

Beschreibung

[0001 ] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Dehydrierung von Alkoholen. Sie bezieht sich insbesondere auf die Cyclodehydrierung von Diolen und ein Verfahren zur Herstellung von Ambrafuran.

[0002] Im Nahrungsmittel-, Tierfutter-, Kosmetik-, Chemie- und Arzneimittelsektor werden Geschmackstoffe und Duftstoffe in grossem Umfang verwendet. Obwohl viele handelsübliche Geschmacksverbindungen durch chemische Synthese oder durch Extraktion aus pflanzlichen und tierischen Quellen hergestellt werden, besteht ein Bedürfnis, diese aktiven Verbindungen durch Bioproduktion herzustellen, was die Fermentierung oder Biokonversionen unter Verwendung von Biokatalysatoren umfasst. Die Begründung hierfür liegt teilweise an der Nachfrage des Verbrauchers für «grüne Produkte», welche mit umweltfreundlichen chemischen Verfahren hergestellt wurden, und teilweise in der Tatsache, dass normale synthetische Verfahren im Allgemeinen razemische Mischungen anstelle von einzelnen Enantiomeren hersteilen. Die Isolierung von aktiven Verbindungen aus pflanzlichen und tierischen Quellen hat ebenfalls den Nachteil, dass diese Verbindungen in kleinen Mengen anwesend sind und dies somit teure Verfahren ergeben.

[0003] Während Jahrhunderten war Amber ein sehr wertvolles Parfümeriematerial und wurde als Fixiermittel in Parfüm verwendet. Ein Fixiermittel, welches eine natürliche oder eine synthetische Verbindung sein kann, vermindert die Verdunstungsgeschwindigkeit von volatilen Substanzen in Parfümen und stabilisiert Parfüme. Amber ist ein metabolisches Produkt, welches vom Pottwal (Physeter macrocephatus L) erzeugt wird. Amber wird im Mastdarm des Wals von unverdaulichen Objekten, mit welchen sich das Tier ernährt, geformt. Diese umfassen im Allgemeinen die Schnäbel von Kalmaren und Sepien, und der Amber wird normalerweise freigesetzt, wenn der Wal stirbt. Amber umfasst eine grosse Menge von Steroiden Lipiden und hat eine niedrigere Dichte als Wasser. Nach der anfänglichen Freisetzung ist das Ambra, welches ein pathologisches Metabolit des Pottwals ist, weich und hellweiss und hat einen starken Düngergeruch. Während der Aussetzung an die Naturgewalten auf hoher See wird das Ambra oxidiert und verliert den starken abstossenden Geruch und der kennzeichnende Ambergeruch entwickelt sich. Das Material (-)-Ambrafuran ist das wichtigste und begehrteste der Verbindungen vom Typ Amber und wird von der Firma Firmenich AG unter dem Markenzeichen Ambrox® verkauft. Die Literaturnamen für (-)-Ambrafuran sind Dodecahydro-3a,6,6,9a-Tetramethylnaphtho[2,1 -b]furan oder (-)-8,12-Epoxy13,14,15,16-Tetranorlabdan.

[0004] Verschiedene Wege wurden entwickelt, um (-)-Ambrafuran synthetisch herzustellen, und viele davon basieren auf natürlich vorkommenden Sesqui- oder Diterpene. Sclareol wurde in industriellen Verfahren für die Synthese von (-)-Ambrafuran verwendet, da es die gleichen stereochemischen Merkmale wie (-)-Ambrafuran aufweist. Es wurde berichtet, dass jede Änderung in der Konfiguration der vier chiralen Kohlenstoffatome von Ambrafuran bedeutende Auswirkungen auf den Geruch, das Profil und die Stärke der Verbindung verursachen.

[0005] Die Synthese von (-)-Ambrafuran aus Sclareol in einer Gesamtausbeute von etwa 76% wurde berichtet, und es werden verschiedene begegnete Probleme während der Synthese von (-)-Ambrafuran aus Sclareol, umfassend die Hemisynthese von Ambrafuran aus Sclareol, welche in drei Etappen und acht Stufen ausgeführt wird, beschrieben. Diese umfassten den oxidativen Abbau der Seitenketten von Sclareol, um Sclareolid und deren Acetoxysäure-Vorläufer zu erhalten, gefolgt von der Reduktion der intermediären Verbindungen zu Ambradiol und eine schlussendliche Cyclodehydrierung, um (-)-Ambrafuran zu erhalten. Die ersten Etappen der Synthese scheinen problematisch, da nacheinander drei Zwischenprodukte geformt werden müssen. Kaliumpermanganat (7 Mol pro Mol Sclareol) wurde normalerweise für die Oxidation von Sclareol verwendet und ergab nur eine Ausbeute von 65% Sclareolid nach der Verseifung und Lactonbildung der intermediären Acetoxysäure. Ein Nebenprodukt der Reaktion war die Erzeugung von Mangandioxid in Quantitäten, welche fast das doppelte Gewicht des Sclareols erreichten. Dieses war ein klebriger Feststoff, der sehr schwierig entfernbar war. Um dieses Problem zu beseitigen, wurde das Mangandioxid in wasserlösliche Mangansalze umgewandelt durch die Reduktion unter sauren Bedingungen unter Verwendung von Schwefeldioxid, Natriumhydrogensulfit und Oxalsäure. Dies verursachte jedoch Entsorgungsprobleme des flüssigen Abfalls. Rutheniumtetraoxid (normalerweise in situ hergestellt von Rutheniumchlorid), verwendet in Kombination mit üblichen Sauerstoffdonor, wird ebenfalls für die katalytische Oxidation verwendet. Verfahren aus dem Stand der Technik umfassen die Reaktion von Sclareol mit Rutheniumchloridhydrat (0.023 mol/mol) und Natriumperiodat (~8 mol/mol) unter typischen neutralen Bedingungen, um eine Mischung von Acetoxysäure und Sclareolid mit einer Gesamtausbeute von 88.5% zu erhalten. In einem anderen Verfahren gemäss dem Stand der Technik wurden das Natriumperiodat und das organische Lösungsmittel durch Natriumhypochlorit resp. Wasser ersetzt, und die Ausbeute des Sclareolids nach der Verseifung und der Lactonbildung der Acetoxysäure betrug 75-78%.

[0006] Andere Forscher haben die Umwandlung von Ambradiol in (-)-Ambrafuran durch Ringschluss mittels Cyclodehydrierung beschrieben. Es wurde gezeigt, dass wenn der Ringschluss den Angriff auf den Kohlenstoff in 12-Stellung durch einen Sauerstoff in 8-Stellung umfasst, dann würde die Konfiguration des chiralen Kohlenstoffs in 8-Stellung beibehalten werden. Dies erfolgt normalerweise, wenn das übliche Verfahren zur Herstellung von cyclischem Ether aus 1 ,4-Diolen unter Verwendung von Tosylchlorid in Pyridin verwendet wird. Die Reaktion umfasst die Versetzung der Tosyloxygruppe, welche selektiv von dem primären Hydroxyl in 12-Stellung geformt wird, durch den Sauerstoff in 8-Stellung in einem nukleophilen Substitutionsverfahren. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die Verwendung von Pyridin vollständig zu vermeiden, da Pyridin, selbst in niedrigen Gehalten, auf den Duftstoff von (-)-Ambrafuran einwirken kann. Es wurde berichtet, dass Pyridin erfolgreich durch andere basische Verbindungen ersetzt werden kann, wie beispielsweise Natriumhydrid und Natrium-tert.-

2 Amylalkoholat. Es wurde ebenfalls berichtet, dass (-)-Ambrafuran in einer Ausbeute von 96% (75% Gesamtausbeute von Sclareol) erhalten werden kann durch die Reaktion des Diols mit Butyllithium und Tosylchlorid.

[0007] Ein anderes Verfahren aus dem Stand der Technik beschreibt die Hydrocarboxylierung von allylischen Alkoholen in der Synthese einer Amber-Duftstoff-Verbindung. Relevant in diesem Verfahren ist die letzte Stufe der Synthese, welche die Cyclisierung zu (-)-Ambrafuran umfasst. Der geeignete Alkohol kann mit einer Lewis- oder Brönsted-Säure behandelt werden, um die Cyclisierung zu erhalten. Eine umfangreiche Vielzahl von sauren Reagenzien wurden gefunden, die fähig waren, die Umwandlung zu ergeben. Diese Reagenzien umfassen Bortrihalid und Komplexe davon und verschiedene Schwefelsäuren. Trifluoromethan Schwefelsäure, Bortrifluorid und deren Komplexe sowie auch Alkyl- oder Arylschwefelsäuren scheinen die bevorzugten Katalysatoren zu sein. Die bevorzugten Lösungsmittel zur Ausführung der Cyclisierungsreaktion scheinen die Halogenkohlenwasserstoff-Lösungsmittel zu sein bei Temperaturen im Bereich von -110 °C bis 150 °C.

[0008] Mindestens 1 , aber bis zu 5 molare Äquivalente des sauren Cyclisierungsreagenz müssen verwendet werden.

[0009] US Patent 3 029 255 beschreibt ein Verfahren, um die Cyclisierung zu (-)-Ambrafuran durch Behandlung von Decahydro-2-hydroxy-2,5,5,8a-tetramethylnaphthalenethanol mit Al203bei 200-225 °C, gefolgt von Erhitzen in vacuo in Anwesenheit von ß-Naphthalin Sulfonsäure (130 - 160 °C) zu erreichen.

[0010] Die Synthese von (-)-Ambrafuran umfasst somit etwa acht Stufen, von welchen gewisse die Verwendung von sehr scharfen Reagenzien benötigen, welche in sehr vorsichtiger Weise angewendet werden müssen. Figur 1 zeigt die Umwandlung von Sclareol in Ambrafuran gemäss dem Stand der Technik.

[0011 ] Zeolithe sind Aluminiumsilicate, welche im Allgemeinen als solide Säurekatalysatoren verwendet werden. Aufgrund deren Kanaldimensionen und stabilen Strukturen weisen diese Materialien eine besondere Selektivität und Reaktivität auf. Zeolithe sind umweltfreundlich und deren Verwendung ergibt im Allgemeinen eine Verminderung des Abfalls und der Verschmutzung. Zeolithe, Aluminiumoxid und Montmorillonit-Lehm wurden für die katalytische Dehydrierung von Monoalkoholen in Ether und Olefinen verwendet. Die Cyclodehydrierung von Diolen wurde auch für die Synthese von heterocyclischen Verbindungen verwendet. Die meisten Cyclodehydrierungsreaktionen unter Verwendung von Zeolithen, welche in der Literatur beschrieben werden, verwenden sehr hohe Temperaturen (im Bereich von 175 bis 225 °C). Die vorliegende Erfindung hingegen beschafft ein neuartiges Verfahren für die Cyclodehydrierung eines Diols unter Verwendung eines Zeoliths bei Raumtemperatur mit einer vollständigen Umwandlung des Diols in das cyclodehydrierte Produkt im Allgemeinen in weniger als zwei Stunden.

[0012] Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für die Cyclodehydrierung von einem 1 ,4- oder 1 ,5-Diol vorgelegt, das Verfahren umfasst die Stufe des Aussetzens eines 1 ,4- oder eines 1 ,5-Diols an einen aktivierten Zeolith bei einer Temperatur im Bereich von etwa 0 °C bis etwa 1 10 °C während einer Dauer im Bereich von etwa 1 bis 24 Stunden, wobei der aktivierte Zeolith von einem inaktiven NaY oder CaY Typ Zeolith vorbereitet wird durch lonenaustausch mit einem Ammoniumsalz, um einen Ammoniumzeolith herzustellen und mindestens einen Teil des Ammoniaks des Ammoniumzeolats mit einem Metall der Gruppe II A auszutauschen.

[0013] Der NaY Typ Zeolith kann das bei Zeolyst International (CBV100) erhältlich sein. Anderenfalls kann der Kalzium Typ Zeolith (CBV320A), welcher ebenfalls bei Zeolyst International erhältlich ist, verwendet werden.

[0014] Im Falle eines NaY Typ Zeoliths wird der lonenaustausch mit dem Ammoniumsalz vorzugsweise ausgeführt, bis das Natriumniveau reduziert wurdel . Das Metall der Gruppe II A ist vorzugsweise Kalzium. Der lonenaustausch der Ammoniumkationen mit dem Kalzium wird vorzugsweise unter Verwendung von Kalziumnitrat ausgeführt, obwohl jedes geeignete Kalziumsalz verwendet werden kann.

[0015] Die Cyclodehydrierungsreaktion kann in einem Lösungsmittel wie beispielsweise Toluol, Ethylacetat, Diethylether, Tetrahydrofuran oder Hexan ausgeführt werden.

[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Reaktion in einem Kohlenwasserstoff- und aromatischem Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Hexan oder Toluol bei Raumtemperatur über eine Dauer von etwa 1 bis 24 Stunden ausgeführt werden. Andere C5-C9 Kohlenwasserstoff- und aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel können auch verwendet werden.

[0017] Das Diol kann Tetranorlabdandiol (oder Ambradiol) sein. Das Produkt der Cyclodehydrierung kann dann (-)-Ambrafuran oder Ambrox® sein.

[0018] Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für die Synthese von (-)-Ambrafuran vorgelegt, das Verfahren umfasst die mikrobiologische Umwandlung von Sclareol in Ambradiol gefolgt von der Cyclodehydrierung zur Herstellung von Ambrafuran.

[0019] Die mikrobiologische Umwandlung von Sclareol in Ambradiol kann unter Verwendung des Mikroorganismus Hyphozyma roseoniger ausgeführt werden.

[0020] Die Umwandlung von Sclareol in ein Diol-Zwischenprodukt unter Verwendung des Mikroorganismus Hyphozyma roseoniger wurde 19892 beschrieben. Der Mikroorganismus hat die kennzeichnenden Merkmale CBS214.83 und ATCC 20624. Der Organismus wurde unter aeroben Bedingungen in einem wässrigen Nährmedium kultiviert. Verschiedene Formen des Organismus können zum Erreichen der Umwandlung verwendet werden. Diese umfassen die Verwendung

3 einer Kultursuspension, d.h. umfassend die Zellen und das entsprechende Nährmedium, oder in Form von in Pufferlösung suspendierten Zellen, oder sogar durch Immobilisieren der Zellen oder eines Enzymextrakts davon auf einem festen Träger.

[0021 ] Das wässrige Medium für das Züchten des Organismus kann Stickstoffquellen, anorganische Salze, Zuchtfaktoren, das gewünschte Substrat und zusätzliche Kohlenstoffquellen enthalten. Wenn kleine Mengen von Hefeextrakt zugefügt wurden, war die Ergänzung mit Vitaminen und Spurenelementen nicht nötig. Ein oder mehrere Spurenelemente wie beispielsweise Fe, Mo, Cu, Mn und B sowie auch Vitamin-B-Komplex können zugefügt werden. Der bevorzugte Temperaturbereich für die Kultivierung des Mikroorganismus war zwischen etwa 18 und 28 °C mit einem pH zwischen 3 und 6.5. Der Substratbereich konnte zwischen 1.5 und 30 g/l für die optimale Umwandlung liegen. Das Substrat kann dem Medium in Form von Pulver oder in Anwesenheit eines Emulgators wie beispielsweise Tween 80, in Form einer Aufschlämmung oder als Lösung in einem organischen Lösungsmittel wie beispielsweise Aceton, Ethanol oder Methanol, zugefügt werden. Der Organismus wurde von einer Erdprobe von Central New Jersey in den USA isoliert und bei CBS (Centraalbureau voor Schimmel Cultures) sowie bei ATCC (American Type Culture Collection) hinterlegt.

[0022] Die Stufe der Cyclodehydrierung kann unter Verwendung eines Metallzeoliths der Gruppe II A ausgeführt werden. Das Metall der Gruppe II A kann Kalzium sein. Der Kalziumzeolith kann ein Zeolith wie oben beschrieben sein. Anderenfalls kann die Stufe der Cyclodehydrierung in einem Kohlenwasserstoff- oder aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Hexan oder Toluol bei Raumtemperatur oder durch das Auflösen von Ambradiol in einem Lösungsmittel wie beispielsweise Dimethylsulphoxid (DMSO) oder Ethylacetat und gegebenenfalls das Erhitzen der Lösung ausgeführt werden.

[0023] Zum Beispiel kann die Cyclodehydrierung in DMSO bei einer Temperatur von etwa Raumtemperatur bis 180 °C ausgeführt werden. Anderenfalls kann die Cyclodehydrierung in Ethylacetat bei einer Temperatur von etwa -20 °C bis etwa 37 °C ausgeführt werden.

[0024] Die Stufe der Cyclodehydrierung ergibt das (-)-lsomer des Ambrafurans d.h. Ambrox®. Das Ausgangsmaterial (Sclareol) ist eine razemische Mischung, und der Anmelder geht davon aus, dass die mikrobiologische Oxidation des razemischen Sclareols enantiomerenselektiv sein kann und ein einziges Enantiomer von Ambradiol ergibt. Der Anmelder hat jedoch die Möglichkeit nicht ausgeschlossen, dass das gewünschte Enantiomer während der Stufe der Cyclodehydrierung erzeugt wird.

[0025] Die Erfindung wird nun mit Hilfe von Beispielen beschrieben, mit Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und die Figuren, wobei

Fig. 1 ein Reaktionsschema für die Synthese von (-)-Ambrafuran von Sclareol darstellt;

Fig. 2 ein Reaktionsschema für die Synthese von (-)-Ambrafuran aus Sclareol unter Verwendung des Mikroorganismus Hyphozyma roseoniger darstellt.

Beispiel 1

Analytische Verfahren

(1) Quantitative Analyse des intermediären Diols und Ambrafuran

[0026] Eine Restek Rtx-5 sil w/intergra Guard, 0.25 mm ID. 0.25 pm Filmdicke (df) 30 Meter GC Kolonne wurde zur Analyse der Umwandlung von Sclareol in Ambradiol und des Diols in Ambrafuran verwendet. Das GC Programm begann bei 180 °C und wurde auf 270 °C erhöht bei einer Geschwindigkeit von 15 °C pro Minute mit einer Endbearbeitungszeit von 6 Minuten. Das Ambrafuran hatte einen Höchstwert bei 2.3 Minuten, das Diol bei 3.6 Minuten und das Sclareol bei 4.5 Minuten. Kalibrierkurven für Diol und (-) Ambrafuran wurden ebenfalls erstellt.

(2) Chirale Trennung von (+) und (-)-Ambrafuran

[0027] Eine Restek Rt-ßDexsm 0.32 mmID. 0.25 pm df, 30 Meter Länge wurde verwendet, um (+) und (-) Ambrafuran zu trennen. Die Temperatur wurde bei 145 °C während 20 Minuten konstant gehalten. Der (+) Ambrafuran-Höchstwert lag bei 17.3 Minuten und für (-) Ambrafuran bei 16.42 Minuten.

[0028] Die Strukturen von Diol und Ambrafuran wurden mit LC-MS bestätigt.

Beispiel 2

Herstellung von intermediärem Diol aus Sclareol unter Verwendung von Hyphozyma roseoniger Rekonstitution des Mikroorganismus

[0029] Das Hyphozyma roseoniger wurde bei ATCC in gefriergetrockneter Pulverform gekauft. Es wurde in sterilem Wasser rekonstituiert und auf Agarplatten inokuliert. Die Agarplatten bestanden aus Kartoffeldextroseagar und Hefe-Kultivierungsmedium. Die Platten wurden während 4 Tagen bei Raumtemperatur gezüchtet. Der Mikroorganismus wurde auf

4 andere Platten ausgestrichen, um die Reinheit der Kultur zu ermitteln. Es wurde dann in Nährmedium, bestehend aus Hefe-Kultivierungsmedium, inokuliert. Es wurde während 3 Tagen gezüchtet, und die Zellen wurden herunter zentrifugiert und wieder in einem minimalen Volumen von 100 mM Kaliumphosphat-Puffer, pH 6.5, suspendiert. Die Zellsuspension wurde mit einem gleichen Volumen von 50% Glycerol gemischt und anschliessend in Kryovialen platziert als Master-Zellbank.

[0030] Alle Experimente wurden unter Verwendung eines Fläschchens von der Master-Zellbank ausgeführt. Der Mikroorganismus (500 μΙ) wurde inokuliert in 10 ml von entweder Kartoffeldextrose-Nährmedium (PDB), PDB plus Substrat (Sclareol), Malzextrakt oder Malzextrakt plus Substrat, Stickstoffbase oder Stickstoffbase plus Substrat. Die Kulturen wurden während 3 Tagen bei Raumtemperatur und Bewegen mit 180 Umdrehungen pro Minute gezüchtet.

[0031 ] Der Mikroorganismus (5 ml in 100 ml) wurde dann in einem anderen Medien-enthaltenden Substrat (0.02%) inokuliert. Die verschiedenen Medien können ausgewählt sein von Stickstoffbase, Kartoffeldextrose-Nährmedium plus Stickstoffbase und Stickstoffbase plus Malzextrakt.

[0032] In einer Serie Experimente wurde der Mikroorganismus zuerst in Kartoffeldextrose-Nährmedium plus Stickstoffbase oder Malzextrakt und Stickstoffbase während 3 Tagen ohne Substrat gezüchtet. Die Zellen wurden geerntet und anschliessend wieder in 100 mM Kaliumphosphat-Puffer pH 6.5 suspendiert, und das Substrat wurde zugefügt.

[0033] Proben wurden alle 24 Stunden während 5 Tagen entnommen und bezüglich der Bildung des intermediären Diols und jeglichen unerwünschten Höchstwerten analysiert.

[0034] Verschiedene Substratkonzentrationen wurden auch getestet im Bereich von 10 mg/100 ml bis 20 g/100 ml.

[0035] Um die Substratkonzentration auf eine maximale Produktivität zu verbessern, wurde eine Serie Experimente ausgeführt, in welchen der Mikroorganismus in Hefe-Stickstoffbase ohne Aminosäuren, enthaltend das Substrat (0.02%) und Tween 80 (500 μΙ/100 ml), ausgeführt. Substrat (0.5 g) gemischt mit 0.5 g Tween 80 wurde dann alle 24 Stunden während 5 Tagen zugefügt und die Umwandlung zu Diol wurde beobachtet.

[0036] Die bevorzugten Bedingungen waren das Züchten des Mikroorganismus wie normal während 3 Tagen mit 0.02% Substrat, und anschliessend wurden 1 g Substrat gemischt mit 1 g Tween 80/100ml zugefügt und während 8 Tagen während der Umwandlung beobachtet. Massstäblich vergrösserte Reaktionen wurden ausgeführt, in welchen 10 g bis 15 g Sclareol und 10 ml Tween 80 zu 1 Liter der Reaktionsmischung zugefügt wurden. Die bevorzugte Temperatur für die Umwandlung von Sclareol in intermediäres Diol lag bei 20 °C. Der Temperaturbereich lag zwischen 18 °C und 32 °C.

[0037] Anschliessend an die vollständige Umwandlung des Sclareols in Diol wurde das Diol von der Mischung extrahiert durch die Zugabe von Ethylacetat, von der wässrigen Phase abgesondert und über anhydrischem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt.

[0038] Das oben beschriebene Medium für die Kultivierung des Mikroorganismus sowie das Umwandeln des Substrats ergab eine gute Umwandlung, jedoch die Hefe-Stickstoffbase ohne Aminosäuren mit Substrat ergab das intermediäre Diol (>98% Ausbeute) ohne jegliche Nebenprodukte.

Beispiel 3

Vorbereitung der Zeolithe

[0039] Inaktive NaY Typ Zeolithe von Zeolyst (25 g) wurden mit 250 ml 10% Ammoniumnitrat gemischt und der lonenaustausch durchgeführt durch Rückfluss bei 90 °C während 24 Stunden. Die Mischung wurde filtriert, mit destilliertem Wasser gewaschen und über Nacht bei 105 °C getrocknet. Das Verfahren wurde mit 10% Kalziumnitrat wiederholt und der Zeolith wurde dann bei etwa 500 °C unter Vakuum aktiviert.

[0040] Anderenfalls kann der Zeolith CBV320 (CaY Typ) bei Zeolyst International in der inaktivierten Form gekauft werden und kann unter Vakuum bei 500 °C aktiviert werden.

[0041 ] Noch eine weitere Alternative war das Aktivieren des Zeoliths CBV320 in einem herkömmlichen Mikrowellenofen. Das bevorzugte Verfahren war das Aktivieren von 50 g Zeolith CBV320 durch das Erhitzen bei 500 W während 15 Minuten in einem offenen Behälter im Mikrowellenofen. Man hat die Zeolithe abkühlen lassen und anschliessend in einem geschlossenen Behälter aufbewahrt.

Beispiel 4

Umwandlung des Diols in (-)Ambrafuran

[0042] Die Umwandlung des Diols in (-) Ambrafuran wurde durch Cyclodehydrierung ausgeführt. Etwa 10 bis 50 mg des intermediären Diols, hergestellt von Sclareol mit Hyphozyma roseoniger Mikroorganismus, wie oben beschrieben, wurde, in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, in 10 ml Toluol, Ethylacetat, Diethylether, Ethanol oder Hexan gelöst und in einen Rundkolben platziert. Aktivierte Zeolithe (10 mg bis 500 mg), wie oben beschrieben vorbereitet, wurden zugegeben, und die Mischung wurde bei Temperaturen im Bereich von Raumtemperatur bis 1 10 °C während 1 bis 24 Stunden zur Reaktion gebracht. Die Resultate sind in der Tabelle 1 unten ersichtlich.

5 Tabelle 1

[0043] Umwandlung des Diols in (-) Ambrafuran mit verschiedenen Lösungsmittel in 4 Stunden bei Raumtemperatur

Lösungsmittel

Diethylether

Ethanol

Ethylacetat

Toluol

Hexan

Umwandlung (4 Stunden) 25 5.4 3.7 100 100

[0044] In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wurde die Reaktion bei Raumtemperatur während 1 bis 4 Stunden in Toluol ausgeführt mit einer Proportion von 400 mg Diol auf 20 ml Toluol und 1 :4 bis 1 :9 Diol in Bezug auf den aktivierten Zeolith. Mit dem Toluol und dem aktivierten Zeolith wurde eine vollständige Umwandlung in 1 bis 24 Stunden bei Raumtemperatur erreicht ohne Bildung von Nebenprodukten. Das Produkt war in jedem Fall das (-)-Enantiomer, (-)-Ambrafuran, wie durch GC gezeigt. Der Anmelder geht davon aus, dass das (-)-Enantiomer in der mikrobiologischen Umwandlung von razemischem Sclareol durch Hyphozyma roseoniger erzeugt wird, um ein optisch aktives Diol<2>zu ergeben.

[0045] Das bevorzugte Verfahren war das Auflösen von 400 mg des intermediären Diols in 20 ml Hexan mit 1.6 bis 3.6 g (1 :4 bis 1 :9 Proportion) der aktivierten CBV320 Zeolithe. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur während 2 bis 24 Stunden zur Reaktion gebracht. Die Zeolithe wurden mit Zentrifugierung bei 3000 Umdrehungen pro Minute während 5 Minuten entfernt. Die Zeolithe wurden mit warmen Hexan oder warmen Ethanol gewaschen, um jegliches mit den Zeolithen verbundene Produkt zu entfernen. Das Hexan wurde unter vermindertem Druck entfernt, um ein Endprodukt (-) Ambrafuran mit einer Reinheit von mindestens 96% und einer Ausbeute von 98% zu erhalten.

[0046] Die Reaktion kann mit oder ohne Stickstoffpolster ausgeführt werden. Der Zeolith wurde herausfiltriert, oder die Mischung wurde zentrifugiert, um den Zeolith zu entfernen, und das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt.

[0047] In anderen Ausführungsformen wurde die Cyclodehydrierung in DMSO ausgeführt. Etwa 10 mg Diol wurde in 10 ml auf Molekularsieben (4Ä) getrocknetem DMSO gelöst. In verschiedenen Ausführungsformen wurde die Reaktion bei Temperaturen im Bereich von Raumtemperatur bis 180 °C unter einem Stickstoffpolster ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform lag die Temperatur bei etwa 180 °C.

[0048] In anderen Ausführungsformen wurde das Diol in Ethylacetat bei Temperaturen im Bereich von -20 °C bis 37 °C während etwa 2 Wochen gelöst. Dies ergab ebenfalls die Umwandlung des Diols in (-)-Ambrafuran.

Diskussion

[0049] In diesem Sinne liefert die vorliegende Reaktion ein neuartiges Verfahren für die Cyclodehydrierung von Ambradiol in (-)-Ambrafuran unter Verwendung von aktivierten Zeolithen (aktiviert bei 500 °C unter Vakuum oder in einem herkömmlichen Mikrowellenofen) bei Raumtemperatur unter Verwendung eines Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels wie beispielsweise Hexan oder Toluol. Es liefert ebenfalls ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von (-)-Ambrafuran aus Ambradiol in einer Cyclodehydrierung unter Verwendung von DMSO bei erhöhten Temperaturen. Es liefert ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von (-)-Ambrafuran von razemischem Sclareol durch mikrobiologische Umwandlung von Sclareol in Ambradiol unter Verwendung von Hyphozyma roseoniger gefolgt von einer Cyclodehydrierung zu (-)-Amberfuran. Die Erfindung liefert des Weiteren einen aktivierten Zeolith durch die Aktivierung eines inaktiven Zeoliths (NaY Typ) durch lonenaustausch mit Ammoniumnitrat gefolgt von lonenaustausch mit Kalziumnitrat gefolgt von Trocknen bei hohen Temperaturen oder Verwendung des Kalziumzeoliths CBV320. Die im erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Zeolithe können einfach durch Erhitzen bei 500 °C unter Vakuum oder bei 500 W in einem herkömmlichen Mikrowellenofen reaktiviert werden.

[0050] Die Erfindung liefert somit ein neues Verfahren für die Cyclodehydrierung eines Diol-Vorläufers für die Synthese der Amber-Verbindung (-)-Ambrafuran sowie ein effizientes 2-Stufen Verfahren für die vollständige Synthese von (-)-Ambrafuran aus Sclareol durch die Umwandlung von Sclareol in ein intermediäres Diol unter Verwendung eines Mikroorganismus und Cyclodehydrierung des intermediären Diols in (-)-Ambrafuran.

Referenzen

[0051 ] (1) Y Kanno, Y Matsui, H Imai (1985). Mechanistic model of disproportionation of nitrogen monoxide on CaHY-type sodium. Journal of Inclusion Phenomena 3, 461-469.

[0052] (2) Ml Farbood, BJ Willis (1989). Process for producing diol and furan and microorganism capable of same. US 4,798,799.

6

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Cyclodehydrierung von einem 1 ,4- oder 1 ,5-Diol, wobei das Verfahren die Stufe des Aussetzens eines 1 ,4- oder 1 ,5-Diols an einen aktivierten Zeolith bei einer Temperatur im Bereich von 0 °C bis 110 °C während einer Dauer im Bereich von 1 bis 24 Stunden umfasst, wobei der aktivierte Zeolith vorbereitet wird von einem inaktivierten NaY oder CaY Typ Zeolith durch lonenaustausch mit einem Ammoniumsalz, um einen Ammoniumzeolith herzustellen und mindestens einen Teil des Ammoniaks des Ammoniumzeolats mit einem Metall der Gruppe II A auszutauschen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Metall der Gruppe II A Kalzium ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der lonenaustausch der Ammoniumkationen mit dem Kalzium unter Verwendung von Kalziumnitrat ausgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reaktion der Cyclodehydrierung in einem Lösungsmittel ausgewählt von Toluol, Ethylacetat, Diethylether, Tetrahydrofuran, Hexan und deren Mischungen ausgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Reaktion in Toluol bei Raumtemperatur über eine Dauer im Bereich von 1 bis 24 Stunden ausgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Reaktion in Hexan bei Raumtemperatur über eine Dauer im Bereich von 1 bis 24 Stunden ausgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Diol ein Tetranorlabdandiol oder Ambradiol ist.
8. Verfahren für die Synthese von (-)-Ambrafuran, wobei das Verfahren die mikrobiologische Umwandlung von Sclareol in Ambradiol gefolgt von der Cyclodehydrierung nach Anspruch 1 zur Herstellung von Ambrafuran umfasst.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die mikrobiologische Umwandlung von Sclareol in Ambradiol unter Verwendung des Mikroorganismus Hyphozyma roseoniger ausgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei bei der Herstellung des aktivierten Zeoliths, der bei der Cyclodehydrierung verwendet wird, das Metall der Gruppe II A Kalzium ist.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei die Stufe der Cyclodehydrierung durch die Auflösung von Ambradiol in einem Lösungsmittel und gegebenenfalls dem Erhitzen der Lösung ausgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei das Lösungsmittel ausgewählt ist von Kohlenwasserstoff- und aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel und die Reaktion bei Raumtemperatur ausgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kohlenwasserstoff- und aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel ausgewählt sind von Hexan und Toluol.
14. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei das Lösungsmittel ausgewählt ist von Dimethylsulphoxid (DMSO) und Ethylacetat. 7