EP3877537A1 - Biocatalytic method for producing 2h-hbo and beta-substituted analogues from lgo using a cyclohexanone monooxygenase - Google Patents

Biocatalytic method for producing 2h-hbo and beta-substituted analogues from lgo using a cyclohexanone monooxygenase

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EP3877537A1
EP3877537A1 EP19818241.2A EP19818241A EP3877537A1 EP 3877537 A1 EP3877537 A1 EP 3877537A1 EP 19818241 A EP19818241 A EP 19818241A EP 3877537 A1 EP3877537 A1 EP 3877537A1
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EP
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lgo
hbo
cyclic
hydroxymethyl
linear
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Pending
Application number
EP19818241.2A
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Inventor
Florent ALLAIS
Louis MOUTERDE
John Dale Stewart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut des Sciences et Industries du Vivant et de lEnvironnement AgroParisTech
University of Florida
University of Florida Research Foundation Inc
Original Assignee
Institut des Sciences et Industries du Vivant et de lEnvironnement AgroParisTech
University of Florida
University of Florida Research Foundation Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3877537A1 publication Critical patent/EP3877537A1/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/02Oxygen as only ring hetero atoms
    • C12P17/04Oxygen as only ring hetero atoms containing a five-membered hetero ring, e.g. griseofulvin, vitamin C
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y106/00Oxidoreductases acting on NADH or NADPH (1.6)
    • C12Y106/99Oxidoreductases acting on NADH or NADPH (1.6) with other acceptors (1.6.99)
    • C12Y106/99001NADPH dehydrogenase (1.6.99.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y114/00Oxidoreductases acting on paired donors, with incorporation or reduction of molecular oxygen (1.14)
    • C12Y114/13Oxidoreductases acting on paired donors, with incorporation or reduction of molecular oxygen (1.14) with NADH or NADPH as one donor, and incorporation of one atom of oxygen (1.14.13)
    • C12Y114/13022Cyclohexanone monooxygenase (1.14.13.22)

Definitions

  • the invention relates to the field of the production of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) from levoglucosenone (LGO). More particularly, the invention relates to an eco-compatible process for the synthesis of 2H-HBO optionally substituted at b with the lactone function from LGO or from a saturated form of LGO such as dihydrolevoglucosenone (2H-LGO) or hydrate of LGO (OH-LGO) by biocatalytic reaction using a cyclohexanone monooxygenase (CHMO).
  • 2H-HBO 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone
  • LGO levoglucosenone
  • CHMO cyclohexanone monooxygenase
  • Lignocellulosic biomass is one of the most exploited green sources of carbon compounds.
  • LGO Levoglucosenone
  • HBO 4-hydroxymethyl-a, p-butenolide
  • 2H-HBO 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone
  • Typical LGO enhancement routes in HBO and / or 2H-HBO are illustrated in Figure 1. These pathways use metals, on the one hand, and oxygenated water, on the other hand, two reagents whose undesirable effects are well known, both for the environment and in a context of industrial exploitation.
  • the inventors have developed a new process for the production of 2H-HBO from 2H-LGO using a natural enzyme, namely a cyclohexanone monooxygenase (CHMO), to replace hydrogen peroxide.
  • a natural enzyme namely a cyclohexanone monooxygenase (CHMO)
  • CHMO cyclohexanone monooxygenase
  • the CHMO activity can for example be carried by an enzyme derived from Acinetobacter sp. or Pseudomonas aeruginosa or any enzyme with the same activity.
  • the inventors propose a biocatalytic process for the production of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) optionally substituted at b of the lactone function from levoglucosenone (LGO) in a saturated form represented by formula (I)
  • R represents an H or an OH group, NH2, SH, linear, cyclic or branched alkyl, OR1 (with Ri linear, cyclic or branched alkyl, silyl, acyl, benzyl, benzoyl), NHR1 (with Ri linear, cyclic alkyl or branched), NR1R2 (with Ri and R2 alkyl linear, cyclic or branched), SR1 (with Ri alkyl linear, cyclic or branched) or thioacetal, using a natural enzyme with CHMO activity.
  • OR1 with Ri linear, cyclic or branched alkyl, silyl, acyl, benzyl, benzoyl
  • NHR1 with Ri linear, cyclic alkyl or branched
  • NR1R2 with Ri and R2 alkyl linear, cyclic or branched
  • SR1 with Ri alkyl linear, cyclic or branched
  • LGO is used in its saturated form (eg 2H-LGO also called Cyrene ® ).
  • LGO in a saturated form is meant a levoglucosenone molecule whose carbons in positrons a and b of the ketone function are saturated.
  • An example of a saturated molecule in positions a and b is the 2H-LGO (or Gyrene ®).
  • an LGO molecule in a saturated form is represented by the formula (I) as defined above.
  • the LGO in saturated form is 2H-LGO and OH-LGO.
  • the LGO is in a saturated diastereoisomerically pure form represented by formula (II).
  • R represents an H or an OH group, NH2, SH, linear, cyclic or branched alkyl, OR1 (with Ri linear, cyclic or branched alkyl, silyl, acyl, benzyl, benzoyl), NHR1 (with Ri linear, cyclic alkyl or connected), NR1R2 (with Ri and R2 alkyl linear, cyclic or connected), SR1 (with Ri alkyl linear, cyclic or connected) or thioacetal.
  • R represents an H or an OH group, NH2, SH, linear, cyclic or branched alkyl, OR1 (with Ri linear, cyclic or branched alkyl, silyl, acyl, benzyl, benzoyl), NHR1 (with Ri linear, cyclic alkyl or connected), NR1R2 (with Ri and R2 alkyl linear,
  • the subject of the invention relates in particular to a process for the synthesis of 2H-HBO or of OH-HBO from 2H-LGO or of OH-LGO respectively, comprising a biocatalysis reaction using a CHMO followed by hydrolysis acid.
  • this process allows the synthesis of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) optionally substituted at b of the lactone function such as (3S, 4R) -3-hydroxy-4-hydroxymethyl-y-butyrolactone, ( 3S, 4R) -3-methyl-4-hydroxymethyl-y-butyrolactone, (3S, 4R) -3-mercapto-4-hydroxymethyl-y- butyrolactone, (3S, 4R) -3-amino-4-hydroxymethyl-y -butyrolactone, etc.
  • 2H-HBO 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone
  • Any enzyme exhibiting CHMO activity can be used in this process.
  • enzyme exhibiting CHMO activity or "CHMO” is meant in particular the CHMO derived from Acinetobacter sp. or the Pseudomonas aeruginosa CHMO or any enzyme exhibiting the same activity, in particular variants thereof.
  • variant is meant any enzyme having CHMO activity and having a sequence homology of at least 85% with one of the sequences SEQ ID NO.1 and SEQ ID NO.3 defined below. This homology is preferably at least 90%, or even 95% or 98%.
  • Tables 1 and 2 show examples of such variants.
  • the nucleotide sequence of CHMO from strain NCIMB 9871 of Acinetobacter sp. is represented by the sequence SEQ ID NO.1; the corresponding protein sequence is represented by the sequence SEQ ID NO.2.
  • the nucleotide sequence of CHMO originating from the strain Pa1242 of Pseudomonas aeruginosa is represented by the sequence SEQ ID NO.3; the corresponding protein sequence is represented by the sequence SEQ ID NO.4.
  • the cyclohexanone monooxygenase is an enzyme coded by the sequences SEQ ID NO.1 or SEQ ID NO.3 or a variant of one of these enzymes having a sequence homology d '' at least 85% with one of these sequences, provided that the CHMO activity is preserved.
  • the synthesis reaction of 2H-HBO according to the invention firstly comprises the conversion of 2H-LGO into a relatively unstable intermediate, known as “cracked”, which gives rise to a second intermediate , formulated this one (2H-FBO). Acid hydrolysis then makes it possible to obtain 2H-HBO from 2H-FBO.
  • a relatively unstable intermediate known as “cracked”
  • 2H-FBO acid hydrolysis
  • the acid hydrolysis step can be carried out by any method known to a person skilled in the art, for example using hydrochloric acid, in particular in solution in methanol, acetic acid, sulfuric acid. , an Amberiyst® type resin or any acid zeolite.
  • the method according to the invention further comprises a preliminary step of transformation of LGO into a saturated molecule of formula (I), such as 2H-LGO.
  • This transformation step can be carried out using heavy metals such as palladium, nickel or platinum, and dihydrogen.
  • this step is carried out by a hydrogenation reaction not using heavy metals or dihydrogen (H2).
  • H2 heavy metals or dihydrogen
  • such a reaction can be carried out using an alkene reductase enzyme such as OYE 2.6, as described in application WO2018 / 183706, or any enzyme having the same activity, including variants thereof.
  • the transformation of LGO into a saturated molecule is carried out within a single reaction medium (so-called “one-pot” reaction), this reaction medium containing the catalysts or enzymes necessary for the transformation on the one hand of the LGO into a saturated molecule of formula (I), and on the other hand of the saturated molecule of formula (I) into a molecule of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) possibly substituted at b of the lactone function, such as 2H-HBO. So we can get 2H-HBO from LGO in one easy way.
  • This reaction is shown in Figure 3.
  • the transformation of LGO into 2H-LGO is obtained by the action of an alkene reductase, for example OYE 2.6.
  • the OYE 2.6 alkene reductase sequence is represented by the nucleotide sequence SEQ ID NO. 5; the corresponding protein sequence is represented by the sequence SEQ ID NO.6.
  • the transformation of 2H-LGO into 2H-HBO or of OH-LGO into OH-HBO is obtained by the action of a CHMO, in particular of the CHMO of Acinetobacter sp. or CHMO of Pseudomonas aeruginosa or a variant of these enzymes.
  • the transformation of LGO into 2H-LGO is obtained by the action of an alkene reductase and the transformation of 2H-LGO into 2H-HBO is obtained through the action of a CHMO.
  • Such a “one-pot” reaction can be carried out in a synthetic medium or in biotransformation using whole cells.
  • the cells used can be any type of cell suitable for this use, such as bacteria or animal or plant cells.
  • Figure 1 Classic ways of valuing LGO and / or 2H-LGO into 2H-HBO.
  • Figure 2 Process for the synthesis of 2H-HBO from LGO and / or 2H-LGO by a biocatalysis reaction using CHMO.
  • Figure 3 Method of "one-pot” synthesis of 2H-HBO from LGO by a biocatalysis reaction using CHMO and the alkene reductase OYE 2.6.
  • Figure 4 Process for the synthesis of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) optionally substituted at b of the lactone function from levoglucosenone (LGO) in a saturated form.
  • 2H-HBO 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone
  • Cyrène® was verified by thin layer chromatography. The analysis revealed that the Cyrène® was completely transformed into an intermediate being neither 2H-FBO nor 2H-HBO (intermediate called “Criégée”). The solution was then evaporated in vacuo and the raw material analyzed by NMR, confirming the analyzes by thin layer chromatography.
  • Acid hydrolysis (HCl, 2 hours at 45 ° C) makes it possible to convert this intermediate into 2H-FBO then 2H-HBO.
  • Example 2 The same methodology as in Example 2 was used to transform an Escherichia coli BL21 strain using a plasmid carrying a sequence originating from the Pa1242 strain of Pseudomonas aeruginosa.
  • the sequence introduced was described as potentially coding for an enzyme having NAD (P) / FAD-dependent oxidoreductase activity, therefore capable of carrying cyclohexanone monooxygenase activity.
  • the inventors have shown for the first time that this sequence actually has the suspected activity. Indeed, they tested its ability to convert Cyrene to 2H-HBO and thus showed that it does indeed carry cyclohexanone monooxygenase activity.

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Abstract

The invention relates to the field of producing 4-hydroxymethyl-γ-butyrolactone (2H-HBO) from levoglucosenone (LGO). More particularly, the invention concerns an eco-compatible method for synthesising 2H-HBO optionally substituted at the β-position of the lactone function from LGO or a saturated form of LGO such as dihydrolevoglucosenone (2H-LGO) or LGO hydrate (OH-LGO) via a biocatalytic reaction using a cyclohexanone monooxygenase (CHMO).

Description

PROCEDE BIOCATALYTIQUE DE PRODUCTION DE 2H-HBO ET D'ANALOGUES b SUBTITUES A PARTIR DE LGO UTILISANT UNE CYCLOHEXANONE BIOCATALYTIC PROCESS FOR THE PRODUCTION OF 2H-HBO AND B ANALOGS SUBTITUTED FROM LGO USING A CYCLOHEXANONE
MONOOXYGENASE MONOOXYGENASE
L’invention se rapporte au domaine de la production de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H- HBO) à partir de lévoglucosénone (LGO). Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé éco-compatible de synthèse de 2H-HBO éventuellement substitué en b de la fonction lactone à partir de LGO ou d’une forme saturée de LGO telle que la dihydrolévoglucosénone (2H-LGO) ou l’hydrate de LGO (OH-LGO) par réaction biocatalytique mettant en oeuvre une cyclohexanone monooxygénase (CHMO). The invention relates to the field of the production of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) from levoglucosenone (LGO). More particularly, the invention relates to an eco-compatible process for the synthesis of 2H-HBO optionally substituted at b with the lactone function from LGO or from a saturated form of LGO such as dihydrolevoglucosenone (2H-LGO) or hydrate of LGO (OH-LGO) by biocatalytic reaction using a cyclohexanone monooxygenase (CHMO).
Introduction Introduction
Afin de s’affranchir des problèmes de dépendance vis-à-vis des énergies fossiles, de nombreux procédés de production de composés chimiques d’intérêt ont été développés dans les dernières décennies à partir de biomasse. La biomasse lignocellulosique est l’une des sources vertes de composés carbonés la plus exploitée. In order to overcome the problems of dependence on fossil fuels, many processes for the production of chemical compounds of interest have been developed in recent decades from biomass. Lignocellulosic biomass is one of the most exploited green sources of carbon compounds.
La lévoglucosénone (LGO) est l’un des produits les plus intéressants pouvant ainsi être obtenus à partir de biomasse, notamment par une technologie de flash pyrolyse de cellulose. La LGO est couramment employée en tant que produit de départ pour la synthèse de divers composés chimiques d’intérêt, en particulier de 4-hydroxyméthyl-a,p-buténolide (HBO) et de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO). Ces composés constituent des intermédiaires chimiques asymétriques (chiraux) à forte valeur ajoutée ; ils sont en effet fréquemment mis en oeuvre dans l’industrie agroalimentaire, pour la production de fragrances et d’arômes, ou encore dans l’industrie pharmaceutique, pour la production de principes actifs de médicaments, tirant profit de leur noyau lactonique et de leur centre chiral. Levoglucosenone (LGO) is one of the most interesting products that can be obtained from biomass, in particular by a cellulose pyrolysis flash technology. LGO is commonly used as a starting material for the synthesis of various chemical compounds of interest, in particular 4-hydroxymethyl-a, p-butenolide (HBO) and 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO ). These compounds constitute asymmetric chemical intermediaries (chirals) with high added value; they are in fact frequently used in the food industry, for the production of fragrances and flavors, or in the pharmaceutical industry, for the production of active principles of drugs, taking advantage of their lactonic nucleus and of their chiral center.
Dans la continuité de la démarche d’utilisation de produits biochimiques biosourcés et obtenus par des procédés verts, il est souhaitable de développer des procédés industriels de transformation de LGO en HBO et 2H-HBO ou toute autre molécule apparentée, dont l’impact écologique soit le plus faible possible. Etat de la technique As a continuation of the process of using bio-based bio-based products obtained by green processes, it is desirable to develop industrial processes for transforming LGO into HBO and 2H-HBO or any other related molecule, the ecological impact of which is as low as possible. State of the art
Des voies de valorisation classiques de la LGO en HBO et/ou 2H-HBO sont illustrées à la Figure 1 . Ces voies utilisent d’une part des métaux, et d’autre part de l’eau oxygénée, deux réactifs dont des effets indésirables sont bien connus, tant pour l’environnement que dans un contexte d’exploitation industrielle. Typical LGO enhancement routes in HBO and / or 2H-HBO are illustrated in Figure 1. These pathways use metals, on the one hand, and oxygenated water, on the other hand, two reagents whose undesirable effects are well known, both for the environment and in a context of industrial exploitation.
Dans le but de proposer une nouvelle voie de production de la 2H-HBO plus éco-compatible, les inventeurs ont cherché à réduire autant que possible l’utilisation de solvants organiques et de réactifs toxiques. In order to propose a new, more eco-compatible 2H-HBO production route, the inventors sought to reduce the use of organic solvents and toxic reagents as much as possible.
Des travaux récents des inventeurs ont permis de proposer une nouvelle voie d’hydrogénation de la LGO en 2H-LGO et de la HBO en 2H-HBO n’utilisant pas de métaux mais une enzyme, l’alkène réductase OYE 2.6 (WO2018/183706). Recent work by the inventors has made it possible to propose a new pathway for the hydrogenation of LGO into 2H-LGO and of HBO into 2H-HBO not using metals but an enzyme, the alkene reductase OYE 2.6 (WO2018 / 183706 ).
Toutefois, le procédé global de production de 2H-HBO, bien qu’exempt de l’utilisation de métaux, reste consommateur d’eau oxygénée (H2O2), molécule dont l’utilisation est délicate au niveau industriel (danger lors de la manipulation, pollution...). However, the overall process for producing 2H-HBO, although exempt from the use of metals, remains a consumer of hydrogen peroxide (H2O2), a molecule whose use is delicate at industrial level (danger during handling, pollution...).
Avantages de l’invention Advantages of the invention
Les inventeurs ont développé un nouveau procédé de production de 2H-HBO à partir de 2H- LGO en utilisant une enzyme naturelle, à savoir une cyclohexanone-monooxygénase (CHMO), en remplacement de l’eau oxygénée. The inventors have developed a new process for the production of 2H-HBO from 2H-LGO using a natural enzyme, namely a cyclohexanone monooxygenase (CHMO), to replace hydrogen peroxide.
L’activité CHMO peut par exemple être portée par une enzyme issue d’Acinetobacter sp. ou de Pseudomonas aeruginosa ou une toute enzyme ayant la même activité.  The CHMO activity can for example be carried by an enzyme derived from Acinetobacter sp. or Pseudomonas aeruginosa or any enzyme with the same activity.
Ce procédé présente plusieurs avantages : This process has several advantages:
Il est éco-compatible, du fait de l’absence de solvant organique et de métaux ;  It is eco-compatible, due to the absence of organic solvent and metals;
Il est industriellement viable ;  It is industrially viable;
Il ne présente pas de risques d’exothermicité et/ou d’explosion contrairement à la voie de synthèse faisant intervenir H2O2 ;  It does not present any risk of exothermicity and / or explosion unlike the synthetic route involving H2O2;
Il peut être mis en oeuvre par biotransformation, notamment en utilisant des cellules qui expriment une cyclohexanone monooxygénase. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION It can be implemented by biotransformation, in particular by using cells which express a cyclohexanone monooxygenase. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Les inventeurs proposent un procédé biocatalytique de production de 4-hydroxyméthyl-y- butyrolactone (2H-HBO) éventuellement substitué en b de la fonction lactone à partir de lévoglucosénone (LGO) sous une forme saturée représentée par la formule (I) The inventors propose a biocatalytic process for the production of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) optionally substituted at b of the lactone function from levoglucosenone (LGO) in a saturated form represented by formula (I)
dans laquelle R représente un H ou un groupement OH, NH2, SH, alkyl linéaire, cyclique ou branché, OR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché, silyle, acyle, benzyl, benzoyle), NHR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché), NR1R2 (avec Ri et R2 alkyl linéaire, cyclique ou branché), SR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché) ou thioacétal, utilisant une enzyme naturelle présentant une activité CHMO. in which R represents an H or an OH group, NH2, SH, linear, cyclic or branched alkyl, OR1 (with Ri linear, cyclic or branched alkyl, silyl, acyl, benzyl, benzoyl), NHR1 (with Ri linear, cyclic alkyl or branched), NR1R2 (with Ri and R2 alkyl linear, cyclic or branched), SR1 (with Ri alkyl linear, cyclic or branched) or thioacetal, using a natural enzyme with CHMO activity.
En effet, les inventeurs ont au préalable mis en évidence qu’une condition indispensable à la réaction de Baeyer-Villiger de la LGO par une CHMO est que la LGO soit utilisée sous sa forme saturée (par exemple 2H-LGO, aussi appelée Cyrène®). Indeed, the inventors have previously shown that a prerequisite for the Baeyer-Villiger reaction by the LGO CHMO is that LGO is used in its saturated form (eg 2H-LGO also called Cyrene ® ).
Par « LGO sous une forme saturée », on désigne une molécule de lévoglucosénone dont les carbones en positons a et b de la fonction cétone sont saturés. Un exemple de molécule saturée en positions a et b est la 2H-LGO (ou Cyrène®). Dans sa définition générale, une molécule de LGO sous une forme saturée est représentée par la formule (I) telle que définie ci-dessus. By “LGO in a saturated form”, is meant a levoglucosenone molecule whose carbons in positrons a and b of the ketone function are saturated. An example of a saturated molecule in positions a and b is the 2H-LGO (or Gyrene ®). In its general definition, an LGO molecule in a saturated form is represented by the formula (I) as defined above.
Dans un mode de réalisation préféré, la LGO sous une forme saturée est 2H-LGO et OH-LGO. In a preferred embodiment, the LGO in saturated form is 2H-LGO and OH-LGO.
Dans un autre mode de réalisation préféré, la LGO est sous une forme saturée diastéréoisomériquement pure représentée par la formule (II). dans laquelle R représente un H ou un groupement OH, NH2, SH, alkyl linéaire, cyclique ou branché, OR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché, silyle, acyle, benzyl, benzoyle), NHR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché), NR1R2 (avec Ri et R2 alkyl linéaire, cyclique ou branché), SR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché) ou thioacétal. In another preferred embodiment, the LGO is in a saturated diastereoisomerically pure form represented by formula (II). in which R represents an H or an OH group, NH2, SH, linear, cyclic or branched alkyl, OR1 (with Ri linear, cyclic or branched alkyl, silyl, acyl, benzyl, benzoyl), NHR1 (with Ri linear, cyclic alkyl or connected), NR1R2 (with Ri and R2 alkyl linear, cyclic or connected), SR1 (with Ri alkyl linear, cyclic or connected) or thioacetal.
Ainsi, l’objet de l’invention concerne notamment un procédé de synthèse de 2H-HBO ou de OH-HBO à partir de 2H-LGO ou de OH-LGO respectivement, comprenant une réaction de biocatalyse utilisant une CHMO suivie d’une hydrolyse acide. Plus généralement, ce procédé permet la synthèse de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO) éventuellement substitué en b de la fonction lactone tel que (3S,4R)-3-hydroxy-4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone, (3S,4R)-3-méthyl-4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone, (3S,4R)-3-mercapto-4-hydroxyméthyl-y- butyrolactone, (3S,4R)-3-amino-4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone, etc. Thus, the subject of the invention relates in particular to a process for the synthesis of 2H-HBO or of OH-HBO from 2H-LGO or of OH-LGO respectively, comprising a biocatalysis reaction using a CHMO followed by hydrolysis acid. More generally, this process allows the synthesis of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) optionally substituted at b of the lactone function such as (3S, 4R) -3-hydroxy-4-hydroxymethyl-y-butyrolactone, ( 3S, 4R) -3-methyl-4-hydroxymethyl-y-butyrolactone, (3S, 4R) -3-mercapto-4-hydroxymethyl-y- butyrolactone, (3S, 4R) -3-amino-4-hydroxymethyl-y -butyrolactone, etc.
Toute enzyme présentant une activité CHMO peut être mise en oeuvre dans ce procédé. Any enzyme exhibiting CHMO activity can be used in this process.
Par « enzyme présentant une activité CHMO » ou « CHMO », on entend en particulier la CHMO issue d’Acinetobacter sp. ou la CHMO de Pseudomonas aeruginosa ou toute enzyme présentant la même activité, notamment des variants de celles-ci. Par « variant », on entend toute enzyme présentant une activité CHMO et présentant une homologie de séquence d’au moins 85% avec l’une des séquences SEQ ID NO.1 et SEQ ID NO.3 définies ci-après. Cette homologie est de préférence d’au moins 90%, voire de 95% ou 98%. By "enzyme exhibiting CHMO activity" or "CHMO" is meant in particular the CHMO derived from Acinetobacter sp. or the Pseudomonas aeruginosa CHMO or any enzyme exhibiting the same activity, in particular variants thereof. By "variant" is meant any enzyme having CHMO activity and having a sequence homology of at least 85% with one of the sequences SEQ ID NO.1 and SEQ ID NO.3 defined below. This homology is preferably at least 90%, or even 95% or 98%.
Les Tableaux 1 et 2 présentent des exemples de tels variants. Tables 1 and 2 show examples of such variants.
Tableau 1 : Variants de la CHMO d’Acinetobacter sp. NCIMB9871 Table 1: Variants of the CHMO of Acinetobacter sp. NCIMB9871
Tableau 2 : Variants de la CHMO de Pseudomonas aeruginosa strain Pa1242 Table 2: CHMO variants of Pseudomonas aeruginosa strain Pa1242
La séquence nucléotidique de la CHMO issue de la souche NCIMB 9871 d’Acinetobacter sp. est représentée par la séquence SEQ ID NO.1 ; la séquence protéique correspondante est représentée par la séquence SEQ ID NO.2. The nucleotide sequence of CHMO from strain NCIMB 9871 of Acinetobacter sp. is represented by the sequence SEQ ID NO.1; the corresponding protein sequence is represented by the sequence SEQ ID NO.2.
La séquence nucléotidique de la CHMO issue de la souche Pa1242 de Pseudomonas aeruginosa est représentée par la séquence SEQ ID NO.3 ; la séquence protéique correspondante est représentée par la séquence SEQ ID NO.4. Ainsi, dans un mode de réalisation préféré de l’invention, la cyclohexanone monooxygénase est une enzyme codée par les séquences SEQ ID NO.1 ou SEQ ID NO.3 ou un variant de l’une de ces enzymes présentant une homologie de séquence d’au moins 85% avec l’une de ces séquences, pour autant que l’activité CHMO soit conservée. The nucleotide sequence of CHMO originating from the strain Pa1242 of Pseudomonas aeruginosa is represented by the sequence SEQ ID NO.3; the corresponding protein sequence is represented by the sequence SEQ ID NO.4. Thus, in a preferred embodiment of the invention, the cyclohexanone monooxygenase is an enzyme coded by the sequences SEQ ID NO.1 or SEQ ID NO.3 or a variant of one of these enzymes having a sequence homology d '' at least 85% with one of these sequences, provided that the CHMO activity is preserved.
Dans un mode de réalisation particulier, la réaction de synthèse de la 2H-HBO selon l’invention comprend tout d’abord la conversion de la 2H-LGO en un intermédiaire relativement instable, dit « criégée », qui donne lieu à un second intermédiaire, formylé celui-ci (2H-FBO). Une hydrolyse acide permet ensuite l’obtention de la 2H-HBO à partir de la 2H-FBO. Une telle réaction est illustrée dans son ensemble à la Figure 2. In a particular embodiment, the synthesis reaction of 2H-HBO according to the invention firstly comprises the conversion of 2H-LGO into a relatively unstable intermediate, known as “cracked”, which gives rise to a second intermediate , formulated this one (2H-FBO). Acid hydrolysis then makes it possible to obtain 2H-HBO from 2H-FBO. Such a reaction is illustrated in its entirety in Figure 2.
Le même type de conversion impliquant la formation d’un intermédiaire instable est observé lors de la réaction de synthèse de OH-HBO à partir de la OH-LGO et plus généralement lors de la synthèse de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO) éventuellement substitué en b de la fonction lactone à partir de lévoglucosénone (LGO) sous une forme saturée.  The same type of conversion involving the formation of an unstable intermediate is observed during the reaction of synthesis of OH-HBO from OH-LGO and more generally during the synthesis of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H- HBO) optionally substituted for b of the lactone function from levoglucosenone (LGO) in a saturated form.
L’étape d’hydrolyse acide peut être réalisée par toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple mettant en œuvre de l'acide chlorhydrique, notamment en solution dans le méthanol, de l’acide acétique, de l'acide sulfurique, une résine de type Amberiyst® ou encore tout zéolite acide. The acid hydrolysis step can be carried out by any method known to a person skilled in the art, for example using hydrochloric acid, in particular in solution in methanol, acetic acid, sulfuric acid. , an Amberiyst® type resin or any acid zeolite.
Dans un autre mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention comprend en outre une étape préalable de transformation de la LGO en une molécule saturée de formule (I), telle que la 2H-LGO. Cette étape de transformation peut être réalisée à l’aide de métaux lourds tels que le palladium, le nickel ou le platine, et de dihydrogène. Dans un mode de réalisation préféré, cette étape est réalisée par une réaction d’hydrogénation n’utilisant pas de métaux lourds, ni de dihydrogène (H2). Dans le cas où le procédé consiste en la conversion de LGO en 2H-LGO, une telle réaction peut être réalisée en utilisant une enzyme alkène réductase telle que la OYE 2.6, comme cela est exposé dans la demande WO2018/183706, ou toute enzyme présentant la même activité, notamment des variants de celle-ci. In another particular embodiment, the method according to the invention further comprises a preliminary step of transformation of LGO into a saturated molecule of formula (I), such as 2H-LGO. This transformation step can be carried out using heavy metals such as palladium, nickel or platinum, and dihydrogen. In a preferred embodiment, this step is carried out by a hydrogenation reaction not using heavy metals or dihydrogen (H2). In the case where the process consists in converting LGO into 2H-LGO, such a reaction can be carried out using an alkene reductase enzyme such as OYE 2.6, as described in application WO2018 / 183706, or any enzyme having the same activity, including variants thereof.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la transformation de la LGO en une molécule saturée est réalisée au sein d’un seul milieu réactionnel (réaction dite « one-pot »), ce milieu réactionnel contenant les catalyseurs ou enzymes nécessaires à la transformation d’une part de la LGO en une molécule saturée de formule (I), et d’autre part de la molécule saturée de formule (I) en une molécule de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO) éventuellement substitué en b de la fonction lactone, telle que la 2H-HBO. Ainsi, on peut obtenir de manière simplifiée de la 2H-HBO à partir de LGO en une seule étape. Cette réaction est représentée à la Figure 3. In a particular embodiment of the invention, the transformation of LGO into a saturated molecule is carried out within a single reaction medium (so-called "one-pot" reaction), this reaction medium containing the catalysts or enzymes necessary for the transformation on the one hand of the LGO into a saturated molecule of formula (I), and on the other hand of the saturated molecule of formula (I) into a molecule of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) possibly substituted at b of the lactone function, such as 2H-HBO. So we can get 2H-HBO from LGO in one easy way. This reaction is shown in Figure 3.
Dans un mode de réalisation préféré de ce procédé one-pot, la transformation de la LGO en 2H-LGO est obtenue grâce à l’action d’une alkène réductase, par exemple la OYE 2.6. In a preferred embodiment of this one-pot process, the transformation of LGO into 2H-LGO is obtained by the action of an alkene reductase, for example OYE 2.6.
La séquence de l’alkène réductase OYE 2.6. est représentée par la séquence nucléotidique SEQ ID NO. 5 ; la séquence protéique correspondante est représentée par la séquence SEQ ID NO.6. The OYE 2.6 alkene reductase sequence. is represented by the nucleotide sequence SEQ ID NO. 5; the corresponding protein sequence is represented by the sequence SEQ ID NO.6.
Dans un autre mode de réalisation préféré de ce procédé one-pot, la transformation de la 2H- LGO en 2H-HBO ou de la OH-LGO en OH-HBO est obtenue grâce à l’action d’une CHMO, en particulier de la CHMO d’Acinetobacter sp. ou de la CHMO de Pseudomonas aeruginosa ou d’un variant de ces enzymes. In another preferred embodiment of this one-pot process, the transformation of 2H-LGO into 2H-HBO or of OH-LGO into OH-HBO is obtained by the action of a CHMO, in particular of the CHMO of Acinetobacter sp. or CHMO of Pseudomonas aeruginosa or a variant of these enzymes.
Dans un mode de réalisation tout à fait préféré de ce procédé one-pot, la transformation de la LGO en 2H-LGO est obtenue grâce à l’action d’une alkène réductase et la transformation de la 2H-LGO en 2H-HBO est obtenue grâce à l’action d’une CHMO. In an entirely preferred embodiment of this one-pot process, the transformation of LGO into 2H-LGO is obtained by the action of an alkene reductase and the transformation of 2H-LGO into 2H-HBO is obtained through the action of a CHMO.
Une telle réaction « one-pot » peut être réalisée en milieu synthétique ou en biotransformation en utilisant des cellules entières. Pour la biotransformation, les cellules utilisées peuvent être tout type de cellules appropriées à cet usage telles que des bactéries ou des cellules animales ou végétales. Such a “one-pot” reaction can be carried out in a synthetic medium or in biotransformation using whole cells. For biotransformation, the cells used can be any type of cell suitable for this use, such as bacteria or animal or plant cells.
Les différents modes de réalisation décrits précédemment se rapportent à une même réaction générale et leur combinaison est prévue dans le cadre de cette divulgation. The various embodiments described above relate to the same general reaction and their combination is provided in the context of this disclosure.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture des exemples qui suivent, fournis à titre d’illustration et ne devant en aucun cas être considérés comme limitant la portée de la présente invention. The present invention will be better understood on reading the examples which follow, provided by way of illustration and should in no case be considered as limiting the scope of the present invention.
DESCRIPTION DES FIGURES DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figure 1 : Voies classiques de valorisation de la LGO et/ou de la 2H-LGO en 2H-HBO. Figure 2 : Procédé de synthèse de 2H-HBO à partir de LGO et/ou de 2H-LGO par une réaction de biocatalyse utilisant la CHMO. Figure 1: Classic ways of valuing LGO and / or 2H-LGO into 2H-HBO. Figure 2: Process for the synthesis of 2H-HBO from LGO and / or 2H-LGO by a biocatalysis reaction using CHMO.
Figure 3: Procédé de synthèse « one-pot » de 2H-HBO à partir de LGO par une réaction de biocatalyse utilisant la CHMO et l’alkène réductase OYE 2.6. Figure 3: Method of "one-pot" synthesis of 2H-HBO from LGO by a biocatalysis reaction using CHMO and the alkene reductase OYE 2.6.
Figure 4 : Procédé de synthèse de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO) éventuellement substitué en b de la fonction lactone à partir de lévoglucosénone (LGO) sous une forme saturée. Figure 4: Process for the synthesis of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) optionally substituted at b of the lactone function from levoglucosenone (LGO) in a saturated form.
EXEMPLES EXAMPLES
EXEMPLE 1 : Production de 2H-HBO à partir de 2H-LGO en milieu synthétique EXAMPLE 1 Production of 2H-HBO from 2H-LGO in synthetic medium
Dans une solution contenant 20 mM Cyrène®, 50 mM Glucose, 0,5 mM NADP+, 0,25 mM FADH2 et 62,5 U Glucose dehydrogenase (GDH) dans un volume final de 25 mL de tampon phosphate 0.1 M pH 8,0 a été ajouté 150 pL de CHMO purifiée. La solution a été magnétiquement agitée (200 rpm) sur une période de 12 heures à 37 °C. In a solution containing 20 mM Cyrene®, 50 mM Glucose, 0.5 mM NADP + , 0.25 mM FADH2 and 62.5 U Glucose dehydrogenase (GDH) in a final volume of 25 mL of 0.1 M phosphate buffer pH 8, 0 was added 150 μL of purified CHMO. The solution was magnetically stirred (200 rpm) over a 12 hour period at 37 ° C.
La consommation totale du Cyrène® a été vérifiée par chromatographie sur couche mince. L'analyse a révélé que le Cyrène® a été totalement transformé en un intermédiaire n'étant ni 2H-FBO ni 2H-HBO (intermédiaire dit « Criégée »). La solution a ensuite été évaporée sous vide et le matériel brut analysé par RMN, confirmant les analyses par chromatographie sur couche mince. The total consumption of Cyrène® was verified by thin layer chromatography. The analysis revealed that the Cyrène® was completely transformed into an intermediate being neither 2H-FBO nor 2H-HBO (intermediate called “Criégée”). The solution was then evaporated in vacuo and the raw material analyzed by NMR, confirming the analyzes by thin layer chromatography.
Une hydrolyse acide (HCl, 2 heures à 45 °C) permet de convertir cet intermédiaire en 2H-FBO puis 2H-HBO.  Acid hydrolysis (HCl, 2 hours at 45 ° C) makes it possible to convert this intermediate into 2H-FBO then 2H-HBO.
Un contrôle négatif a été réalisé reprenant les mêmes conditions sans ajout de CHMO. Dans ces conditions, aucune transformation de Cyrène® n’a été observée (chromatographie sur couche mince), ce qui confirme la spécificité d’action de la CHMO sur la transformation du Cyrène®.  A negative control was carried out using the same conditions without adding CHMO. Under these conditions, no transformation of Cyrene® was observed (thin layer chromatography), which confirms the specific action of CHMO on the transformation of Cyrene®.
EXEMPLE 2 : Bioproduction de 2H-HBO à partir de 2H-LGO en système cellulaire chez des bactéries exprimant la CHMO d’Acinetobacter sp. EXAMPLE 2 Bioproduction of 2H-HBO from 2H-LGO in a cellular system in bacteria expressing the CHMO of Acinetobacter sp.
Des bactéries Escherichia coli BL21( DE3) contenant un plasmide portant un gène de résistance à l’Ampicilline et codant l’enzyme CHMO d 'Acinetobacter sp. ont été mises en culture dans 1 ml_ LB medium contenant de l'ampicilline à une concentration de 100 pg/L et incubés à 37 °C / 200 rpm sur une période de 12 heures. 500 mI_ de cette solution ont ensuite été transférés dans 50 ml_ LB medium contenant de l'ampicilline à une concentration de 100 pg/L, incubée à 37 °C sous agitation jusqu'à atteindre une ϋqboo = 0,9. La solution a ensuite été centrifugée à 4500 rpm à 4 °C sur une période de 15 minutes. Le surnageant a été éliminé et les cellules resuspendues dans 50 mL de milieu M9 minimal. IPTG et le Cyrène® ont ensuite été ajoutés à des concentrations finales de 0,15 mM et 10-40 mM respectivement. Escherichia coli BL21 (DE3) bacteria containing a plasmid carrying an Ampicillin resistance gene and encoding the CHMO enzyme of Acinetobacter sp. were put in culture in 1 ml_ LB medium containing ampicillin at a concentration of 100 pg / L and incubated at 37 ° C / 200 rpm over a period of 12 hours. 500 ml of this solution were then transferred into 50 ml of medium LB containing ampicillin at a concentration of 100 pg / L, incubated at 37 ° C with shaking until reaching a ϋqboo = 0.9. The solution was then centrifuged at 4500 rpm at 4 ° C over a period of 15 minutes. The supernatant was removed and the cells resuspended in 50 mL of minimal M9 medium. IPTG and Cyrene® were then added at final concentrations of 0.15 mM and 10-40 mM respectively.
La consommation totale du Cyrène® a été vérifiée par chromatographie sur couche mince (concentration maximale de 5,2 g/L) (NB : le système peut accepter jusqu’à 10 g/L mais à une telle concentration la conversion du Cyrène® n’est pas totale). L'analyse par chromatographie sur couche mince a révélé que le Cyrène® a été intégralement transformé en un intermédiaire dit « Criégée » différent de la 2H-FBO et de la 2H-HBO alors qu’à 10 g/L nous avons un mélange contenant du Cyrène®, l’intermédiaire en question, 2H-FBO et 2H-HBO. Une hydrolyse acide (HCl, 2 heures à 45 °C) permet la transformation de l'intermédiaire dit « Criégée » en 2H-FBO puis en molécule d’intérêt, la 2H-HBO (validée par analyse RMN).  The total consumption of Cyrène® was verified by thin layer chromatography (maximum concentration of 5.2 g / L) (NB: the system can accept up to 10 g / L but at such a concentration the conversion of Cyrène® n 'is not total). Analysis by thin layer chromatography revealed that Cyrene® was completely transformed into a so-called “Criégée” intermediate different from 2H-FBO and 2H-HBO whereas at 10 g / L we have a mixture containing Cyrène®, the intermediary in question, 2H-FBO and 2H-HBO. Acid hydrolysis (HCl, 2 hours at 45 ° C) allows the transformation of the so-called "Criégée" intermediate into 2H-FBO and then into the molecule of interest, 2H-HBO (validated by NMR analysis).
EXEMPLE 3 : Bioproduction de 2H-HBO à partir de 2H-LGO en système cellulaire chez des bactéries exprimant la CHMO de la souche Pa1242 de Pseudomonas aeruginosa EXAMPLE 3 Bioproduction of 2H-HBO from 2H-LGO in a cellular system in bacteria expressing CHMO of the strain Pa1242 of Pseudomonas aeruginosa
La même méthodologie qu’à l’Exemple 2 a été employée pour transformer une souche Escherichia coli BL21 à l’aide d’un plasmide porteur d’une séquence provenant de la souche Pa1242 de Pseudomonas aeruginosa. La séquence introduite était décrite comme codant potentiellement pour une enzyme ayant une activité oxidoréductase NAD(P)/FAD-dépendent, donc susceptible de porter une activité cyclohexanone monooxygénase. The same methodology as in Example 2 was used to transform an Escherichia coli BL21 strain using a plasmid carrying a sequence originating from the Pa1242 strain of Pseudomonas aeruginosa. The sequence introduced was described as potentially coding for an enzyme having NAD (P) / FAD-dependent oxidoreductase activity, therefore capable of carrying cyclohexanone monooxygenase activity.
Les inventeurs ont montré pour la première fois que cette séquence a réellement l’activité suspectée. En effet, ils ont testé sa capacité à convertir le Cyrène en 2H-HBO et ont ainsi montré qu’elle porte bien une activité cyclohexanone monooxygénase.  The inventors have shown for the first time that this sequence actually has the suspected activity. Indeed, they tested its ability to convert Cyrene to 2H-HBO and thus showed that it does indeed carry cyclohexanone monooxygenase activity.
Une conversion totale est observée pour des concentrations en Cyrène de 1 ,25, 2,5 et 5 g/L et une conversion partielle pour des concentrations de 10 et 20 g/L.  A total conversion is observed for concentrations of Cyrene of 1, 25, 2.5 and 5 g / L and a partial conversion for concentrations of 10 and 20 g / L.
Une analyse RMN a confirmé une pureté élevée, 2H-HBO, de l’ordre de 95%.  NMR analysis confirmed a high purity, 2H-HBO, of the order of 95%.
Exemple 4 : Bioproduction de OH-HBO à partir de OH-LGO en système cellulaire chez des bactéries exprimant une CHMO Example 4 Bioproduction of OH-HBO from OH-LGO in a Cellular System in Bacteria Expressing CHMO
Les expériences ont été menées comme décrits aux Exemples 2 et 3. Une conversion totale est observée pour des concentrations en OH-LGO de 1 g/L. De plus, on observe la production d’un seul énantiomère, tel que cela est représenté à la Figure 4. The experiments were carried out as described in Examples 2 and 3. A total conversion is observed for OH-LGO concentrations of 1 g / L. In addition, we observe the production of a single enantiomer, as shown in Figure 4.

Claims

REVENDICATIONS 1 . Procédé de synthèse de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO) éventuellement substitué en b de la fonction lactone à partir de lévoglucosénone (LGO) sous une forme saturée représentée par la formule (I)  CLAIMS 1. Process for the synthesis of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) optionally substituted at b of the lactone function from levoglucosenone (LGO) in a saturated form represented by formula (I)
dans laquelle R représente un H ou un groupement OH, NH2, SH, alkyl linéaire, cyclique ou branché, OR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché, silyle, acyle, benzyl, benzoyle), NHR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché), NR1R2 (avec Ri et R2 alkyl linéaire, cyclique ou branché), SR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché) ou thioacétal, lequel procédé comprend une réaction de biocatalyse utilisant une cyclohexanone monooxygénase suivie d’une hydrolyse acide. in which R represents an H or an OH, NH 2 , SH, linear, cyclic or branched alkyl group, OR 1 (with Ri linear, cyclic or branched alkyl, silyl, acyl, benzyl, benzoyl), NHR 1 (with Ri alkyl linear, cyclic or branched), NR 1 R 2 (with Ri and R 2 alkyl linear, cyclic or branched), SR 1 (with Ri alkyl linear, cyclic or branched) or thioacetal, which process comprises a biocatalysis reaction using a cyclohexanone monooxygenase followed by acid hydrolysis.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ladite lévoglucosénone (LGO) sous une forme saturée est diastéréoisomériquement pure et représentée par la formule (II) 2. Method according to claim 1 wherein said levoglucosenone (LGO) in a saturated form is diastereoisomerically pure and represented by formula (II)
dans laquelle R représente un H ou un groupement OH, NH2, SH, alkyl linéaire, cyclique ou branché, OR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché, silyle, acyle, benzyl, benzoyle), NHR1 (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché), NR1R2 (avec Ri et R2 alkyl linéaire, cyclique ou branché), SRi (avec Ri alkyl linéaire, cyclique ou branché) ou thioacétal. in which R represents an H or an OH, NH 2 , SH, linear, cyclic or branched alkyl group, OR 1 (with Ri linear, cyclic or branched alkyl, silyl, acyl, benzyl, benzoyl), NHR 1 (with Ri alkyl linear, cyclic or connected), NR 1 R 2 (with Ri and R 2 linear, cyclic or connected alkyl), SRi (with linear, cyclic or connected alkyl Ri) or thioacetal.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ledit 4-hydroxyméthyl-y- butyrolactone (2H-HBO) éventuellement substitué en b de la fonction lactone est le 4- hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO) ou l’hydrate de 4-hydroxyméthyl-y- buténolide (OH-HBO). 3. Method according to claim 1 or 2 wherein said 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) optionally substituted at b of the lactone function is 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) or hydrate of 4-hydroxymethyl-y-butenolide (OH-HBO).
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel ladite lévoglucosénone sous une forme saturée est la dihydrolévoglucosénone (2H-LGO) ou l’hydrate de LGO (OH- LGO). 4. Method according to one of claims 1 to 3 wherein said levoglucosenone in saturated form is dihydrolevoglucosenone (2H-LGO) or LGO hydrate (OH- LGO).
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4 comprenant une étape préalable de conversion de la LGO en une molécule saturée de formule (I) telle que définie à la revendication 1. 5. Method according to one of claims 1 to 4 comprising a prior step of converting LGO into a saturated molecule of formula (I) as defined in claim 1.
6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel la LGO est convertie en 2H-LGO et ladite conversion de la LGO en 2H-HBO est réalisée par une réaction utilisant une alkène réductase. 6. The method of claim 5 wherein the LGO is converted to 2H-LGO and said conversion of LGO to 2H-HBO is carried out by a reaction using an alkene reductase.
7. Procédé de synthèse de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO) à partir de lévoglucosénone (LGO) consistant à mettre dans un même milieu réactionnel une enzyme permettant la conversion de la LGO en 2H-LGO et une enzyme permettant la conversion de 2H-LGO en une molécule de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H- HBO), ladite enzyme de conversion de 2H-LGO en 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO) étant une cyclohexanone monooxygénase. 7. Process for the synthesis of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) from levoglucosenone (LGO) consisting in placing in an same reaction medium an enzyme allowing the conversion of LGO into 2H-LGO and an enzyme allowing the conversion of 2H-LGO into a molecule of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO), said enzyme for converting 2H-LGO into 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) being a cyclohexanone monooxygenase.
8. Procédé selon la revendication 7 dans laquelle ladite enzyme permettant la conversion de la LGO en 2H-LGO est un enzyme alkène réductase. 8. The method of claim 7 wherein said enzyme for converting LGO to 2H-LGO is an alkene reductase enzyme.
9. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel ladite enzyme cyclohexanone monooxygénase est issue d’une souche d’Acinetobacter sp., ou d’une souche de Pseudomonas aeruginosa. 9. Method according to one of the preceding claims, in which said cyclohexanone monooxygenase enzyme is derived from a strain of Acinetobacter sp., Or from a strain of Pseudomonas aeruginosa.
10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel ladite cyclohexanone monooxygénase est une enzyme codée par les séquences SEQ ID NO.1 ou SEQ ID NO.3 ou un variant de l’une de ces enzymes présentant une homologie de séquence d’au moins 85% avec l’une de ces séquences. 10. The method of claim 9 wherein said cyclohexanone monooxygenase is an enzyme encoded by the sequences SEQ ID NO.1 or SEQ ID NO.3 or a variant of one of these enzymes having a sequence homology of at least 85 % with one of these sequences.
1 1 . Procédé selon l’une des revendications 6 ou 8, dans lequel ladite alkène réductase est l’alkène réductase OYE 2.6 codée par la séquence SEQ ID NO. 5 ou l’un de ses variants présentant la même activité. 1 1. Method according to either of Claims 6 and 8, in which the said alkene reductase is the alkene reductase OYE 2.6 coded by the sequence SEQ ID NO. 5 or one of its variants exhibiting the same activity.
12. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la réaction de synthèse de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO) éventuellement substitué en b de la fonction lactone est réalisée en milieu synthétique. 12. Method according to one of the preceding claims in which the synthesis reaction of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) optionally substituted at b of the lactone function is carried out in synthetic medium.
13. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la réaction de synthèse de 4-hydroxyméthyl-y-butyrolactone (2H-HBO) éventuellement substitué en b de la fonction lactone est réalisée par biotransformation en utilisant des cellules entières. 13. Method according to one of the preceding claims in which the synthesis reaction of 4-hydroxymethyl-y-butyrolactone (2H-HBO) optionally substituted at b of the lactone function is carried out by biotransformation using whole cells.
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Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5808107A (en) * 1997-10-31 1998-09-15 Board Of Trustees Operating Michigan State University Process for the preparation of hydroxy substituted gamma butyrolactones
US7105296B2 (en) * 2001-08-29 2006-09-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Genes encoding Baeyer-Villiger monooxygenases
WO2006128277A2 (en) * 2005-05-18 2006-12-07 Mcgill University Method for detecting flavour compounds in fermented products using enzymes
US7959765B2 (en) * 2007-02-06 2011-06-14 North Carolina State Universtiy Product preparation and recovery from thermolysis of lignocellulosics in ionic liquids
US11932845B2 (en) * 2012-06-04 2024-03-19 Genomatica, Inc. Microorganisms and methods for production of 4-hydroxybutyrate, 1,4-butanediol and related compounds
FR3034766B1 (en) * 2015-04-10 2019-03-22 Institut Des Sciences Et Industries Du Vivant Et De L'environnement - Agroparistech PROCESS FOR THE SYNTHESIS OF A PRECURSOR OF A SINGLE DAIRY-LACTONE ISOMER
FR3053687B1 (en) * 2016-07-07 2019-05-03 Institut Des Sciences Et Industries Du Vivant Et De L'environnement - Agroparistech PROCESS FOR TRANSFORMING LEVOGLUCOSENONE TO 4-HYDROXYMETHYLBUTYROLACTONE AND 4-HYDROXYMETHYLBUTENOLIDE IN ABSENCE OF SOLVENT AND CATALYST
US11021724B2 (en) 2017-03-29 2021-06-01 University Of Florida Research Foundation, Inc. Materials and methods for alkene reduction of levoglucosenone by an alkene reductase

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