DE102004042102A1 - Verfahren zur regio-selektiven Oxidation - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur regioselektiven Oxidation einer Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette durch ein Enzymsystem.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur regio-selektiven Oxidation einer Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette durch ein Enzymsystem.
  • Die selektive Funktionalisierung von Verbindungen mit mehrfach methylverzweigten Kohlenwasserstoffketten spielt eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung von Bausteinen für die chemische Synthese von komplexen Verbindungen, wie z.B. Naturstoffen und Macrolid-Antibiotika. Ein Beispiel für ein derartiges Macrolid-Antibiotikum ist Borrelidin.
  • Figure 00010001
  • Borrelidin ist ein breit wirksames Antibiotikum aus Streptomyces rochei mit anti-bakteriellen, anti-viralen und anti-fungiziden Eigenschaften. Es wird unter anderem in der Landwirtschaft bei der Schädlingsbekämpfung (tierische Schädlinge und Unkräuter) und als Keimungsstimulator eingesetzt. Außerdem wirkt es gegen Antibiotika-resistente Plasmodien (Malaria-Erreger). Darüber hinaus zeigen neuere Ergebnisse, daß Borrelidin ein potenter Angiogenese-Inhibitor und somit ein potentieller Kandidat für die Entwicklung eines innovativen Krebstherapeutikums ist. Daher werden derzeit große Anstrengungen unternommen, um Borrelidin auf verschiedene Weise herzustellen. Neben der fermentativen Herstellung mit Hilfe des aus Streptomyces isolierten Biosynthese-Genclusters wird versucht, Borrelidin synthetisch herzustellen. Die chemische Synthese ist vor allem deshalb interessant, da Modifikationen, die möglicherweise für eine verbesserte Wirksamkeit notwendig werden, in solch einem Verfahren leichter eingeführt werden können. Jedoch sind die bisher bekannten Syntheseverfahren unverhältnismäßig schwierig und es besteht ein Bedarf zur Vereinfachung der Synthese.
  • Bekannte chemische Reaktionen zur Oxidation liefern bei langkettigen Verbindungen wie Fettsäuren oder Alkoholen nur Substanzgemische, die präparativ nicht trennbar sind. Weiterhin ist bekannt, daß langkettige, nicht-verzweigte Alkohole, Fettsäuren, Amide oder Methylester durch mikrobielle Verfahren oxidiert werden können. Jedoch liefern auch die bisher bekannten mikrobiellen Verfahren nur Mischungen von Oxidationsprodukten, die nicht trennbar sind. Zum Beispiel wurde beschrieben, daß ein Enzymsystem aus Bacillus megaterium für eine Hydroxylation von langkettigen, nicht-verzweigten Fettsäuren, Amiden, Methylestern und Alkoholen eingesetzt werden kann (s. Y. Miura und A.J. Fulco, J. Biol. Chem. 249 (1974), S. 1880–1888; Y. Miura und A.J. Fulco, Biochim. Biophys. Acta 388 (1975), S. 305–317; H.J. Schäfer und E. Cramer, Fat Sci. Technol. 90 (1988), S. 351–357; A. Sawamura et al., Biochim. Biophys. Acta 1168 (1993), S. 30–36). Die Verwendung des bekannten Enzymsystems, einer speziellen Hydroxylase, bei der Oxidation langkettiger Fettsäuren, Amide, Methylester oder Alkohole führt zu Mischungen von Oxidationsprodukten, die jeweils in der (ω-1)-, (ω-2)- oder (ω-3)-Position hydroxyliert sind. Diese aus der Umsetzung geradkettiger Substrate resultierenden Produktgemische sind jedoch nicht trennbar. Beispiele für Verbindungen mit methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette sind 2,4,6,8-Tetramethyldecansäure, 2,4,6,8-Tetramethylundecansäure und 2,4,6-Trimethyloctansäure, die in Form der R,R,R,R- bzw. R,R,R-Isomeren aus den Bürzeldrüsen, z.B. von Hausgänsen, durch das in der Druckschrift DE 196 27 899 A1 bzw. M. Morr et al., Liebigs Ann. Chem. 1992, S. 433 beschriebene Verfahren erhalten werden können. Es ist auch bekannt, daß die Kohlenwasserstoffkette von Verbindungen mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette durch Kettenverlängerungsreaktionen verlängert werden kann. So läßt sich z.B. (4R,6R,8R)-4,6,8-Trimethyldecansäure durch Kettenverlängerung aus (2R,4R,6R)-2,4,6-Trimethyloctansäure herstellen (s. J. Fortkamp, Dissertation, Technische Universität Braunschweig 1994).
    •
  • Im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das es erlaubt, im wesentlichen ein einziges Oxidationsprodukt abzutrennen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren zur regio-selektiven Oxidation einer Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette durch ein Enzymsystem gelöst, wobei im wesentlichen ein einziges Oxidationsprodukt isoliert wird. Die im Verfahren der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendete Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette ist eine Verbindung der allgemeinen Formel (1):
    Figure 00030001
    wobei R eine Gruppe der Formel -CH2-OX, -OX, -COOX oder -CONX2 ist, X unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, x 0 oder 1 ist, y 0, 1 oder 2 ist, und z 0, 1, 2, 3, 4 oder 5 ist.
  • Ebenfalls bevorzugt im Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Verbindung der allgemeinen Formel (2):
    Figure 00040001
    wobei R eine Gruppe der Formel -CH2-OX, -OX, -COOX oder -CONX2 ist, X unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, x 0 oder 1 ist, y 0, 1 oder 2 ist, und z 0, 1, 2, 3, 4 oder 5 ist.
  • Überraschend wurde festgestellt, daß Verbindungen mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette, und insbesondere Verbindungen der allgemeinen Formel (1) bzw. (2), unter Verwendung eines Enzymsystems im wesentlichen zu einem einzigen Oxidationsprodukt oxidiert werden können. Hierbei meint "im wesentlichen" eine Reinheit, die für nachfolgende Synthesen ausreicht, ohne daß zusätzliche Reinigungsschritte notwendig werden. Das im wesentlichen einzige Oxidationsprodukt kann damit vorteilhaft als Synthesebaustein in nachfolgenden Syntheseschritten eingesetzt werden, insbesondere weil ein technisch schwierig durchzuführendes Abtrennen von weiteren Oxidationsprodukten mit sehr ähnlichen bis fast identischen Eigenschaften entfällt.
  • Weiter bevorzugt im Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die verwendete Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette eine Verbindung, die ausgewählt wird aus 4,6-Dimethyloctan-2-ol, 2,4,6-Trimethyloctanol, 2,4,6-Trimethyloctansäure, 2,4,6-Trimethyloctansäuremethylester, 2,4,6-Trimethylnonanol, 2,4,6-Trimethylnonansäure, 2,4,6-Trimethylnonansäuremethylester, 2,4,6,8-Tetramethyldecanol, 2,4,6,8-Tetramethyldecansäure, 2,4,6,8-Tetramethyldecansäuremethylester, 2,4,6,8-Tetramethylundecanol, 2,4,6,8-Tetramethylundecansäure und 2,4,6,8-Tetramethylundecansäuremethylester. Ganz besonders bevorzugt im Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die verwendete Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette eine Verbindung, die ausgewählt wird aus 4,6-Dimethyloctan-2-ol, 2,4,6-Trimethyloctanol, 2,4,6-Trimethyloctansäure, 2,4,6-Trimethyloctansäuremethylester, 2,4,6,8-Tetramethyldecanol, 2,4,6,8-Tetramethyldecansäuremethylester und 2,4,6,8-Tetramethylundecansäuremethylester. Dabei wird die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette bevorzugt als Racemat eingesetzt. In einer anderen Ausführungsform kann die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette genau ein Enantiomer sein. Besonders bevorzugt wird die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette ausgewählt aus (2R,4R,6R)-4,6-Dimethyloctan-2-ol, (2S,4R,6R)-4,6-Dimethyloctan-2-ol, (2R,4R,6R)-2,4,6-Trimethyloctanol, (2R,4R,6R)-2,4,6-Trimethyloctansäure, (2R,4R,6R)-2,4,6-Trimethyloctansäuremethylester, (2R,4R,6R,8R)-2,4,6,8-Tetramethyldecanol, (2R,4R,6R,8R)-2,4,6,8-Tetramethyldecansäuremethylester und (2R,4R,6R,8R)-2,4,6,8-Tetramethylundecansäuremethylester.
  • Bevorzugt liegt das Enzymsystem im Verfahren der vorliegenden Erfindung in Form von lebenden Zellen vor. In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch mit einem Enzymsystem durchgeführt werden, das in Form eines aus einem Mikroorganismus isolierten Enzymsystems vorliegt, besonders bevorzugt in Form eines isolierten löslichen Enzymsystems. Bevorzugt wird ein Enzymsystem aus Bacillus megaterium verwendet. Besonders bevorzugt wird ein Enzymsystem aus Bacillus megaterium Stamm ATCC 14945 verwendet. Ebenfalls bevorzugt wird ein Enzymsystem aus Bacillus megaterium, insbesondere aus Bacillus megaterium Stamm ATCC 14945, verwendet, welches in Form eines geeigneten Vektors in einem anderen Organismus heterolog exprimiert wird. So kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft beschleunigt werden, da das langsame Wachstum des Organismus als geschwindigkeitsbegrenzender Effekt entfällt.
  • Besonders bevorzugt wird beim Verfahren der vorliegenden Erfindung genau ein Oxidationsprodukt isoliert. Bevorzugt ist das isolierte Oxidationsprodukt ein Keton oder ein Alkohol. Bevorzugt kann die als ein Oxidationsprodukt gewonnene Verbindung eine in der Position (ω-1) oxidierte Verbindung sein. Alternativ kann die als ein Oxidationsprodukt gewonnene Verbindung eine in der Position (ω-2) oxidierte Verbindung sein. Alternativ kann die als ein Oxidationsprodukt gewonnene Verbindung eine in der Position (ω-3) oxidierte Verbindung sein.
  • Bevorzugt wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung so durchgeführt, daß (i) eine Oxidation einer Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette unter Verwendung eines Enzymsystems durchgeführt wird, (ii) alle Oxidationsprodukte isoliert und analysiert werden, und (iii) bei unbefriedigendem Ergebnis die Oxidation unter Verwendung eines anderen Enzymsystems durchgeführt wird, wobei die Schritte (i) bis (iii) so oft durchlaufen werden, bis im wesentlichen ein gewünschtes Oxidationsprodukt isoliert wird.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Oxidationsprodukt, welches gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung isoliert wird.
  • In der vorliegenden Erfindung meint eine Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette eine organische Verbindung, die im wesentlichen aus einer langkettigen Kohlenwasserstoffkette mit mehreren Substituenten in Form von Methylgruppen besteht. Eine langkettige Kohlenwasserstoffkette im Sinne der Erfindung ist eine unverzweigte Kohlenwasserstoffkette mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen in der Kette, bevorzugt 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, weiter bevorzugt 8 bis 16 Kohlenstoffatomen und ganz besonders bevorzugt 8 bis 12 Kohlenstoffatomen. Die mit Methylgruppen substituierten Kohlenstoffatome sind bevorzugt durch nicht substituierte Kohlenstoffatome, insbesondere in Form von Methylengruppen, voneinander getrennt. Die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette ist bevorzugt vollständig gesättigt. Alternativ kann die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette teilweise ungesättigt sein, indem eine, zwei oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen in der Kohlenstoffkette vorhanden sind. In diesem Fall sind die Doppelbindungen bevorzugt durch mindestens eine Einfachbindung jeweils voneinander getrennt. Die Verbindung kann in jeder absoluten Konfiguration vorliegen. Die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette ist bevorzugt eine Verbindung, die eine funktionelle Gruppe an einem Ende der Kohlenwasserstoffkette trägt, besonders bevorzugt am endständigen Kohlenwasserstoffatom. Bevorzugt trägt die Verbindung eine funktionelle Gruppe, die kennzeichnend ist für einen Alkohol, einen Alkylether, einen Aldehyd, ein Keton oder eine Carbonsäure. Eine Carbonsäure kann in freier Form oder in Form von Salzen, wie als Alkalimetallsalz oder Ammoniumsalz, oder in Form von Derivaten, wie als Carbonsäureamid oder Carbonsäure alkylester, vorliegen. Bevorzugt ist eine Carbonsäure in freier Form oder in Form eines Carbonsäureamids oder Carbonsäurealkylesters. Ein Carbonsäureamid kann am Stickstoffatom neben Wasserstoffatomen auch geeignete Substituenten tragen, wobei Alkylgruppen bevorzugt sind. Für Alkylether, Carbonsäurealkylester und Carbonsäurealkylamide der Erfindung bevorzugte Alkylgruppen sind Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt Methylgruppen oder Ethylgruppen. Besonders bevorzugt ist die Verbindung ein Alkohol, eine freie Carbonsäure, ein Carbonsäureamid oder ein Carbonsäurealkylester. Besonders bevorzugt ist die Verbindung eine Verbindung der allgemeinen Formeln (1) oder (2)
    Figure 00080001
    wobei R jeweils eine Gruppe der Formel -CH2-OX, -OX, -COOX oder -CONX2 ist, X unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, x 0 oder 1 ist, y 0, 1 oder 2 ist, und z 0, 1, 2, 3, 4 oder 5 ist.
  • Die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette umfaßt Verbindungen, die in verschiedenen absoluten Konfigurationen vorliegen können. So kann jedes der methyl-substituierten Kohlenstoffatome unabhängig von den anderen eine absolute Konfiguration R oder S haben. Entsprechend sind bei Verbindungen mit y = 0 Verbindungen mit den folgenden absoluten Konfigurationen umfaßt: (R,R,R), (R,R,S), (R,S,R), (S,R,R), (R,S,S), (S,R,S), (S,S,R) und (S,S,S); und bei Verbindungen mit y = 1: (R,R,R,R), (R,R,R,S), (R,R,S,R), (R,S,R,R), (S,R,R,R), (R,R,S,S), (R,S,S,R), (R,S,R,S), (S,R,S,R), (S,S,R,R), (R,S,S,S), (S,R,S,S), (S,S,R,S), (S,S,S,R) und (S,S,S,S). Die Verbindung kann als ein racemisches Gemisch von ein oder mehreren Enantiomerenpaaren (Racemat) oder in Form eines oder mehrerer Stereoisomeren, die nicht zueinander enantiomer sind, eingesetzt werden. Wenn die Verbindung nicht als Racemat eingesetzt wird, wird sie bevorzugt in Form genau eines Stereoisomeren (Enantiomeren) eingesetzt.
  • In der vorliegenden Erfindung meint ein Enzymsystem ein System aus einem oder mehreren Enzymen, das zur oxidativen Biotransformation der Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette geeignet ist. Das Enzymsystem kann in Form von lebenden Zellen eines Mikroorganismus vorliegen. Alternativ kann es ein aus Zellen eines Mikroorganismus isoliertes Enzym bzw. mehrere Enzyme sein, wobei es sich bevorzugt um ein lösliches Enzym bzw. mehrere lösliche Enzyme handelt. Dabei können die Enzyme unter den Reaktionbedingungen stabil sein bzw. durch geeignete Mittel stabilisiert werden. Bevorzugt wird ein Enzymsystem aus Bacillus megaterium verwendet, und besonders bevorzugt eines aus Bacillus megaterium Stamm ATCC 14945. Besonders bevorzugt liegt das Enzymsystem in Form von lebenden Zellen von B. megaterium vor.
  • Das Verfahren der Erfindung wird unter Verwendung eines Oxidationsmittels durchgeführt, wobei bevorzugt Sauerstoff als Oxidationsmittel eingesetzt wird. Besonders bevorzugt wird Sauerstoff in Form von Luftsauerstoff eingesetzt. Bevorzugt wird im Verfahren der Erfindung ein durch ein Enzymsystem mit Sauerstoff oxidiertes Oxidationsprodukt isoliert, wobei besonders bevorzugt genau ein Oxidationsprodukt isoliert wird.
  • Besonders bevorzugt wird ein Oxidationsprodukt isoliert, das durch das Verfahren der Erfindung gemäß der folgenden Reaktionsgleichung aus einer Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette, z.B. der Formel (1), oxidiert wird:
    Figure 00100001
    wobei R eine Gruppe der Formel -CH2-OX, -OX, -COOX oder -CONX2 ist, X unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, x 0 oder 1 ist, y 0, 1 oder 2 ist, und z 0, 1, 2, 3, 4 oder 5 ist.
  • Besonders bevorzugt wird eine (ω-1)-Ketoverbindung als Oxidationsprodukt isoliert.
  • Beispiel
  • 1. Biotransformation von Tetramethyldecanol mit Bacillus megaterium in einem 15-Liter-Reaktor
  • Ein 15-Liter-Reaktor mit einem Kulturvolumen von 10 Litern wird mit 100 g Pepton (Fa. Marcor), 200 g Malzextrakt, 30 g Hefeextrakt, 1 g Behenylalkohol und 8,5 Liter deionisiertem Wasser befüllt, mit Hitze sterilisiert und nach dem Abkühlen mit 1 Liter einer 2 Tage alten Kultur von Bacillus megaterium ATCC 14945 geimpft. Gleichzeitig werden 0,5 Liter einer 20%igen Glucose-Lösung, die durch Filtration sterilisiert wurde, zugegeben. Die Fermentation erfolgt bei 30°C und einer Belüftungsrate von 1 Liter pro Minute. Die Drehzahl wird anfänglich auf 90 Upm eingestellt, aber ab einem pO2-Wert von 30% hochgeregelt, um eine Sauerstofflimitierung zu vermeiden. Der pH-Wert wird durch Zupumpen von 50%iger Essigsäure bzw. 5 N KOH anfänglich zwischen 7,0 und 7,5 geregelt, nach 8 Tagen bei 7,8 abgefangen.
  • Nach 1, 2, 3 und 4 Tagen werden jeweils 2 ml Tetramethyldecanol zugegeben. Nach 1, 2, 3, 4, 5 und 9 Tagen wird jeweils 20%ige Glucose zugegeben, normalerweise 150 ml, nach 5 Tagen 250 ml. Nach 6 Tagen wird 500 ml 10-fach konzentriertes Kulturmedium zugegeben. Die Fermenterbrühe wird nach 32 Tagen geerntet.
  • 2. Aufarbeitung der Fermentationsbrühe nach der Biotransformation von (2R,4R,6R,8R)-2,4,6,8-Tetramethyldecanol mit Bacillus megaterium
  • Nach Abtrennung des Bacillus über eine Glasfritte mit Kieselgur und Waschen mit Wasser werden etwa 10 l der dunkelbraunen Kulturbrühe mit 3 l Essigester extrahiert. Die Essigesterphase wird nach Trocknen mit Natriumsulfat am Rotationsverdampfer eingeengt. 4,5 g Rohprodukt werden nach Säulenchromatographie über Kieselgel und Elution mit Chloroform und Chloroform/Methanol-Mischungen (9:1, 8:2) gereinigt. Die Detektion der Biotransformationsprodukte erfolgt mit einem Ammoniummolybdat/Cer-(IV)-sulfat/10-15%ige Schwefelsäure Sprüh- bzw. Tauchreagenz auf DC-Kieselgel und Erhitzen auf etwa 150°C. Blaufärbung zeigt die einzelnen Fraktionen an.
  • Rechromatographie der 2 g-Fraktion über Kieselgel und Eluation mit Petrolether (40/60°C)/Essigester 9:1/8:2 liefert 1,7 g 10-Hydroxy-(3R,5R,7R,9R)-3,5,7,9-tetramethyldecan-2-on (Ketoalkohol; Tabelle 1) neben 0,17 g 9-(R/S)-Hydroxy-(2R,4R,6R,8R)-2,4,6,8-tetramethyldecanol (Tabelle 1). Die Reinheit der isolierten Verbindungen wurde nach Trimethylsilierung durch GC/MS bestimmt, die Struktur mit Hilfe von 1H- und 13C-NMR-Spektren (s. Tabellen 1 und 2).
    Drehwert des Ketoalkohols: +7,23 (c = 2,24, Chloroform)
  • Tabelle 1 NMR-Daten von 10-Hydroxy-3,5,7,9-tetramethyldecan-2-on in CDCl3
    Figure 00120001
  • Figure 00130001
  • Tabelle 2 NMR-Daten von 1,9-Dihydroxy-2,4,6,8-tetramethyldecan in CDCl3
    Figure 00130002
  • Figure 00140001
  • Tabelle 3 Vergleichs-NMR-Daten von 1,9-Dihydroxy-2,4,6,8-tetramethyldecan (Verbindung A; Tabelle 1) und 1,8-Dihydroxy-2,4,6,8-tetramethyldecan (Verbindung B) in CDCl3
    Figure 00140002
  • Figure 00150001
    • Fußnoten: a) Abkürzungen für Multiplizität sind: q = Quartett, t = Triplett, d = Doublett, s = Singlett; b) Es sind 93% eines Isomeren vorhanden, das identisch mit dem Neben-Isomeren ist, das durch die Synthese dieser Verbindungen durch Reduktion der Keto-Ausgangsverbindung hergestellt wird (s. Tabelle 2, oben). Die NMR-Daten des Neben-Isomeren sind nur angegeben, wenn sie von denen des Haupt-Isomeren abweichen; c) Diese Verbindung tritt auch in Spurenmengen im obigen Syntheseprodukt auf (Tabelle 2). Das HMBC-Spektrum des Syntheseproduktes erlaubt eine direkte Zuordnung von C-5 bis C-10, Me-6 und Me-8. Die verbleibenden Zuordnungen stammen aus einem Vergleich mit Verbindung A; d) Es wurde angenommen, daß dieses Signal mit dem der Verbindung A in der Mischung überlagert.

Claims (22)

  1. Verfahren zur regio-selektiven Oxidation einer Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette durch ein Enzymsystem, wobei im wesentlichen ein einziges Oxidationsprodukt isoliert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette eine Verbindung der allgemeinen Formel (1) ist:
    Figure 00160001
    wobei R eine Gruppe der Formel -CH2-OX, -OX, -COOX oder -CONX2 ist, X unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, x 0 oder 1 ist, y 0 oder 1 ist, und z 0, 1, 2, 3, 4 oder 5 ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette eine Verbindung der allgemeinen Formel (2) ist:
    Figure 00160002
    wobei R eine Gruppe der Formel -CH2-OX, -OX, -COOX oder -CONX2 ist, X unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist, x 0 oder 1 ist, y 0 oder 1 ist, und z 0, 1, 2, 3, 4 oder 5 ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette ausgewählt wird aus 4,6-Dimethyloctan-2-ol, 2,4,6-Trimethyloctanol, 2,4,6-Trimethyloctansäure, 2,4,6-Trimethyloctansäuremethylester, 2,4,6-Trimethylnonanol, 2,4,6-Trimethylnonansäure, 2,4,6-Trimethylnonansäuremethylester, 2,4,6,8-Tetramethyldecanol, 2,4,6,8-Tetramethyldecansäure, 2,4,6,8-Tetramethyldecansäuremethylester, 2,4,6,8-Tetramethylundecanol, 2,4,6,8-Tetramethylundecansäure und 2,4,6,8-Tetramethylundecansäuremethylester.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette ausgewählt wird aus 4,6-Dimethyloctan-2-ol, 2,4,6-Trimethyloctanol, 2,4,6-Trimethyloctansäure, 2,4,6-Trimethyloctansäuremethylester, 2,4,6,8-Tetramethyldecanol, 2,4,6,8-Tetramethyldecansäuremethylester und 2,4,6,8-Tetramethylundecansäuremethylester.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette als Racemat eingesetzt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette genau ein Enantiomer ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette ausgewählt wird aus (2R,4R,6R)-4,6-Dimethyloctan-2-ol, (2S,4R,6R)-4,6-Dimethyloctan-2-ol, (2R,4R,6R)-2,4,6-Trimethyloctanol, (2R,4R,6R)-2,4,6-Trimethyloctansäure, (2R,4R,6R)-2,4,6-Trimethyloctansäuremethylester, (2R,4R,6R,8R)-2,4,6,8-Tetramethyldecanol, (2R,4R,6R,8R)-2,4,6,8-Tetramethyldecansäuremethylester und (2R,4R,6R,8R)-2,4,6,8-Tetramethylundecansäuremethylester.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzymsystem in Form von lebenden Zellen vorliegt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzymsystem in Form eines aus einem Mikroorganismus isolierten Enzymsystems vorliegt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzymsystem ein aus einem Mikroorganismus isoliertes lösliches Enzymsystem ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Enzymsystem aus Bacillus megaterium verwendet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß ein Enzymsystem aus Bacillus megaterium Stamm ATCC 14945 verwendet wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Enzymsystem verwendet wird, welches in Form eines geeigneten Vektors in einem anderen Organismus heterolog exprimiert wird.
  15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß genau ein Oxidationsprodukt isoliert wird.
  16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierte Oxidationsprodukt ein Keton ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierte Oxidationsprodukt ein Alkohol ist.
  18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Oxidationsprodukt eine in der Position (ω-1) oxidierte Verbindung gewonnen wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Oxidationsprodukt eine in der Position (ω-2) oxidierte Verbindung gewonnen wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Oxidationsprodukt eine in der Position (ω-3) oxidierte Verbindung gewonnen wird.
  21. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß (i) eine Oxidation einer Verbindung mit mehrfach methylverzweigter Kohlenwasserstoffkette unter Verwendung eines Enzymsystems durchgeführt wird, (ii) alle Oxidationsprodukte isoliert und analysiert werden, und (iii) bei unbefriedigendem Ergebnis die Oxidation unter Verwendung eines anderen Enzymsystems durchgeführt wird, wobei die Schritte (i) bis (iii) so oft durchlaufen werden, bis im wesentlichen ein gewünschtes Oxidationsprodukt isoliert wird.
  22. Oxidationsprodukt, welches gemäß einem der vorherigen Ansprüche isoliert wird.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102014623A (zh) * 2008-04-29 2011-04-13 加利福尼亚大学董事会 使用聚酮化物合酶制备生物燃料
US8852902B2 (en) 2010-11-22 2014-10-07 The Regents Of The University Of California Producing a trimethylpentanoic acid using hybrid polyketide synthases
US11292756B2 (en) * 2019-12-19 2022-04-05 Exxonmobil Research And Engineering Company Surfactant performance through carbon chain extension and lower branching

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3713668A1 (de) * 1987-04-24 1988-11-17 Haarmann & Reimer Gmbh Verfahren zur herstellung von carbonsaeuren durch mikrobielle oxidation von alkoholen
DE4402167A1 (de) * 1994-01-26 1995-07-27 Hoechst Ag MA mit hydroxylierter oder oxidierter Lipidseitenkette und Moenomycin-Analoga, ein Verfahren zur Herstellung und die Verwendung dieser Verbindungen
DE69217646T2 (de) * 1991-10-18 1997-06-12 Firmenich & Cie Verfahren zur Herstellung von Karbonsäuren mit Hilfe von Mikroorganismen
WO2001007630A1 (de) * 1999-07-27 2001-02-01 Basf Aktiengesellschaft Neue cytochrom p450-monooxygenasen und deren verwendung zur oxidation von organischen verbindungen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9422205D0 (en) * 1994-11-03 1994-12-21 British Gas Plc Enzyme mutant and method
US7105634B2 (en) * 2002-02-11 2006-09-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Genetic constructs encoding carotenoid biosynthetic enzymes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3713668A1 (de) * 1987-04-24 1988-11-17 Haarmann & Reimer Gmbh Verfahren zur herstellung von carbonsaeuren durch mikrobielle oxidation von alkoholen
DE69217646T2 (de) * 1991-10-18 1997-06-12 Firmenich & Cie Verfahren zur Herstellung von Karbonsäuren mit Hilfe von Mikroorganismen
DE4402167A1 (de) * 1994-01-26 1995-07-27 Hoechst Ag MA mit hydroxylierter oder oxidierter Lipidseitenkette und Moenomycin-Analoga, ein Verfahren zur Herstellung und die Verwendung dieser Verbindungen
WO2001007630A1 (de) * 1999-07-27 2001-02-01 Basf Aktiengesellschaft Neue cytochrom p450-monooxygenasen und deren verwendung zur oxidation von organischen verbindungen

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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