PL219969B1

PL219969B1 - Optycznie czysty (+)-trans-4-metylo-5-(3,3-dimetylobutylo)-tetrahydrofuran-2-on i sposób wytwarzania optycznie czystego (+)-trans-4-metylo-5-(3,3-dimetylobutylo)-tetrahydrofuran-2-onu

Info

Publication number: PL219969B1
Application number: PL404759A
Authority: PL
Inventors: Agnieszka Leśniak; Czesław Wawrzeńczyk; Magdalena Sikora; Józef Kula
Original assignee: Univ Przyrodniczy We Wrocławiu
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2015-08-31
Also published as: PL404759A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest optycznie czysty (+)-trans-4-metylo-5-(3,3-dimetylobutylo)-tetrahydrofuran-2-on o wzorze 2 przedstawionym na rysunku i sposób jego wytwarzania.

Związek ten charakteryzuje się trwałym, kwiatowym, podobnym do akacji zapachem. Wynalazek może mieć zastosowanie w przemyśle kosmetycznym do wytwarzania składników kompozycji perfumeryjnych.

Lakton ten w formie mieszaniny racemicznej jest znany w literaturze i został uzyskany na drodze reduktywnej dehalogenacji odpowiedniego 5-jodo-y-laktonu za pomocą wodorku tri-n-butylocyny opisanej przez Wawrzeńczyka C. i wsp. (Wawrzeńczyk, C., Dams, I., Szumny, A., Szczepanik, M., Nawrot, J. Prądzyńska, A., Gabryś, B., Dancewicz, K., Magnucka, E., Gawdzik, B., Obara, R., Wzorek,

A. Synthesis and evaluation of antifeedant, antifungal and antibacterial activity of isoprenoid lactones.

Pol. J. Environ. Stud. 2005, 14 (II), 69-84).

Enancjomerycznie czysta postać (+)-trans γ-laktonu o wzorze 2 jest połączeniem nowym, nieopisanym do tej pory w literaturze, podobnie jak nowa jest metoda pozyskiwania omawianego γ-laktonu na drodze biotransformacji ketokwasu o wzorze 1 w kulturze drożdży Saccharomyces cerevisiae.

Wynalazek dotyczy mikrobiologicznego sposobu wytwarzania optycznie czystego (+)-trans-4-metylo-5-(3,3-dimetylobutylo)-tetrahydrofuran-2-onu, z substratu, którym jest kwas 3,7,7-trimetylo-4-oksooktanowy.

Istotą wynalazku jest optycznie czysty (+)-trans-4-metylo-5-(3,3-dimetylobutylo)-tetrahydrofuran-2-on.

Istotą sposobu według wynalazku jest to, że drożdże z gatunku Saccharomyces cerevisiae, namnaża się w płynnym podłożu mikrobiologicznym, charakterystycznym dla tego rodzaju, przy ciągłym mieszaniu reagentów, w temperaturze od 20 do 30°C do momentu osiągnięcia przez nie fazy logarytmicznej wzrostu. Do narośniętej hodowli dodaje się kwasu 3,7,7-trimetylo-4-oksooktanowego w stężeniu od 150 mg/L do 350 mg/L i dalej prowadzi się proces przy ciągłym wstrząsaniu, aż do całkowitego przereagowania substratu, po czym po zakończeniu transformacji roztwór transformacyjny zakwasza się do pH od 3,5 do 4,5 za pomocą 1-molowego roztworu kwasu chlorowodorowego, następnie ekstrahuje się rozpuszczalnikami organicznymi niemieszającymi się z wodą, oddziela frakcję organiczną, osusza, odparowuje rozpuszczalnik i tak otrzymany surowy produkt oczyszcza się za pomocą technik chromatograficznych.

Korzystnie jest, gdy proces prowadzi się w temperaturze 28°C.

Korzystnie także jest, gdy do hodowli dodaje się substrat w stężeniu 200 mg/L.

Korzystnie również jest, gdy rozpuszczalnikiem stosowanym do ekstrakcji jest chloroform.

Korzystnie także jest, gdy frakcję organiczną osusza się bezwodnym siarczanem magnezu.

Dodatkowo, korzystnie jest, gdy oczyszczanie prowadzi się na żelu krzemionkowym, stosując jako eluent mieszaninę heksan-aceton 6:1.

Postępując zgodnie z wynalazkiem, w wyniku działania układu enzymatycznego zawartego w żywych komórkach kultury Saccharomyces cerevisiae, następuje reakcja redukcji grupy karbonylowej ketokwasu i laktonizacja powstałego hydroksykwasu do jednego z enancjomerów nasyconego trans γ-laktonu-enancjomeru (+)-trans.

Zasadniczą zaletą wynalazku jest otrzymanie, w łagodnych warunkach, optycznie czystego (+)-trans-4-metylo-5-(3,3-dimetylobutylo)-tetrahydrofuran-2-onu, jako jedynego produktu reakcji, z wydajnością 25%. Związek uzyskuje się w postaci oleistej cieczy o skręcalności właściwej = +34 (c= 0,52; CHCI₃) z wysoką czystością optyczną - bliską 100%.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1. Do kolby o pojemności 300 cm³, w które znajduje się 100 cm³ sterylnej pożywki zawierającej 3 g glukozy i 1 g aminobaku, wprowadza się drożdże Saccharomyces cerevisiae. Po dniach wzrostu drobnoustrojów w temperaturze 28°C i przy ciągłym wstrząsaniu, dodaje się 20 mg ₃ kwasu 3,7,7-trimetylo-4-oksooktanowego, o wzorze 1, rozpuszczonego w 1 cm³ acetonu. Stężenie substratu w roztworze transformacyjnym wynosi 200 mg/L. Transformację prowadzi się przy ciągłym wstrząsaniu przez 24 godziny. Następnie, uzyskany roztwór poreakcyjny zakwasza się do pH około 4 za pomocą roztworu 1-molowego kwasu chlorowodorowego. Produkt ekstrahuje się trzykrotnie chloroformem, osusza siarczanem magnezu i odparowuje rozpuszczalnik. Otrzymuje się 11 mg surowego

PL 219 969 B1 produktu, który oczyszcza się chromatograficznie na żelu krzemionkowym stosując jako eluent mieszaninę heksan - aceton w stosunku 6:1.

W ten sposób otrzymuje się 4,6 mg (+)-trans-4-metylo-5-(3,3-dimetylobutylo)-tetrahydrofuran-2-onu (wydajność 25%).

P r z y k ł a d 2. Postępuje się jak w przykładzie 1, z tym że stężenie substratu w mieszaninie reakcyjnej wynosi 350 mg/L. Otrzymuje się 19 mg surowego produktu, który oczyszcza się chromatograficznie na żelu krzemionkowym, stosując jako eluent mieszaninę heksan - aceton w stosunku 6:1.

W ten sposób otrzymuje się 8 mg (+)-irans-4-metylo-5-(3,3-dimetylobutylo)-tetrahydrofuran-2-onu (wydajność 25%).

Uzyskany produkt charakteryzuje się następującymi danymi spektralnymi;

IR (film, cm^-1): 2955 (s), 1780 (s), 1474 (m), 1365 (m), 1197 (s), 1057 (m);

¹H NMR (300 MHz, CDCI3) δ 0,89 (s, 9H, -C(CHa)s), 1,14 (d, J=6,4 Hz, 3H, CH-4), 1,24 i 1,45 (dwa m, 2H, CH₂-2'), 1,56 i 1,66 (dwa m, 2H, CH₂-1'), 2,14-2,31 (m, 2H, jeden z CH₂-3, H-4), 2,68 (m, 1H, jeden z CH₂-3), 3,96 (td, J=7,7, 4,1 Hz, 1H, H-5).

¹³C NMR (75,5 MHz, CDCh) δ 17,64 (CHs-4), 29,24 (-CCCHsb), 30,08 (C-3'), 30,92 (C-2'), 36,06 (C-1'), 37,17 (C-4), 39,68 (C-3), 88,21 (C-5), 176,63 (C-2).

Claims

1. Optycznie czysty (+)-trans-4-metylo-5-(3,3-dimetylobutylo)-tetrahydrofuran-2-on, o wzorze 2.

2. Sposób wytwarzania optycznie czystego (+)-trans-4-metylo-5-(3,3-dimetylobutylo)-tetrahydrofuran-2-onu, o wzorze 2, znamienny tym, że drożdże z gatunku Saccharomyces cerevisiae, namnaża się w płynnym podłożu mikrobiologicznym, charakterystycznym dla tego rodzaju, przy ciągłym mieszaniu reagentów, w temperaturze od 20 do 30°C do momentu osiągnięcia przez nie fazy logarytmicznej wzrostu, po czym do narośniętej hodowli dodaje się kwasu 3,7,7-trimetylo-4-oksooktanowego, o wzorze 1 w stężeniu od 150 mg/L do 350 mg/L i dalej prowadzi się proces przy ciągłym wstrząsaniu, aż do całkowitego przereagowania substratu, po czym po zakończeniu transformacji roztwór transformacyjny zakwasza się do pH od 3,5 do 4,5 za pomocą 1-molowego roztworu kwasu chlorowodorowego, następnie ekstrahuje się rozpuszczalnikami organicznymi niemieszającymi się z wodą, oddziela frakcję organiczną, osusza, odparowuje rozpuszczalnik i tak otrzymany surowy produkt oczyszcza się za pomocą technik chromatograficznych.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze 28°C.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że do hodowli dodaje się substrat w stężeniu 200 mg/L.

5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że rozpuszczalnikiem stosowanym do ekstrakcji jest chloroform.

6. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że frakcję organiczną osusza się bezwodnym siarczanem magnezu.

7. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że oczyszczanie prowadzi się na żelu krzemionkowym, stosując jako eluent mieszaninę heksan-aceton 6:1.