PL221617B1

PL221617B1 - Sposób jednoczesnego otrzymywania 4-metoksydihydrochalkonu i 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-olu

Info

Publication number: PL221617B1
Application number: PL403480A
Authority: PL
Inventors: Monika Stompor; Mirosław Anioł
Original assignee: Univ Przyrodniczy We Wrocławiu
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2016-05-31
Also published as: PL403480A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób jednoczesnego otrzymywania 4-metoksydihydrochalkonu o wzorze 2 i 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-olu o wzorze 3, przedstawionych na rysunku.

Sposób, według wynalazku może znaleźć zastosowanie w przemyśle spożywczym do produkcji niskokalorycznych środków słodzących, pochodzenia naturalnego (Encyclopedia of Food Science, Food Technology and Nutrition. Academic Press, London 1993, Krutosikowa A., Uher M: Naturalne i syntetyczne substancje o słodkim smaku. PWN, Warszawa 1990) oraz w przemyśle farmaceutyc znym do wytwarzania substratów w syntezie naturalnych związków flawonoidowych wykazujących działanie przeciwnowotworowe oraz antyoksydacyjne.

Znane są metody całkowitej syntezy 4-metoksydihydrochalkonu, gdzie jako substrat stosuje się halogenopochodne p-metoksybenzenu (V. Calo, A. Nacci, L. Lopez, A. Napola, Tetrahedron Letters, 2001, vol. 42, s. 4701-4703).

Znane są również sposoby chemicznej syntezy 4-metoksydihydrochalkonu w środowisku cieczy jonowych (G. Aridoss, V. D. Sarca, J. F. Ponder Jr, J. Crowe, K. K Laali, Organic & Biomolecular Chemistry, 2011, vol. 9, s. 2518-2529).

Opracowano także metodę chemoselektywnej redukcji α,β-nienasyconego wiązania olefinowego 4-metoksychalkonu z udziałem rodu jako katalizatora (Z. Baan, Z. Finta, G. Keglevich, I. Hermecz, Green Chemistry, 2009,11, 1937-1940).

Znany jest sposób wysokowydajnej chemoselektywnej, mikrobiologicznej biohydrogenacji

4-metoksychalkonu z udziałem drożdży Saccharomyces cerevisiae (Silva V. D., Stambuk B.,U., Da Graęa Nascimento M., Journal ofMolecular Catalysis B: Enzymatic, 2010, vol. 63. nr 3-4, s. 157-163) prowadzonej w układzie dwufazowym woda-rozpuszczalnik organiczny.

Znany jest również sposób mikrobiologicznej hydrogenacji 4-metoksychalkonu z udziałem żywej kultury grzyba Aspergillus flavus (Correa M. J. C., et. al. Journal of the Brazilian Chemical Society, 2011, vol. 22, nr 7, s. 13331338).

Znany jest również sposób jednoczesnego otrzymywania 4-metoksydihydrochalkonu oraz 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-olu na drodze syntezy chemicznej (Kose O., Susumu Saito, Organic & Biomolecular Chemistry, 2010, 8, 896-900.

W dostępnej literaturze nie znaleziono doniesień o sposobie otrzymywania 4-metoksydihydrochalkonu z udziałem szczepów drożdży Rhodotorula marina.

Istota wynalazku polega na tym, że reakcję hydrogenacji 4-metoksychalkonu prowadzi się przy ciągłym wstrząsaniu za pomocą systemu enzymatycznego wodnej kultury drożdży z rodzaju Rhodotorula. Po upływie od 12 do 96 godzin dodaje się substrat do zaszczepionego podłoża, charakterystyc znego dla drożdży, a reakcję prowadzi się w temperaturze od 10 do 34°C. Następnie, mieszaninę transformacyjną ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym nie mieszającym się z wodą, ekstrakt osusza się za pomocą środka suszącego, odparowuje rozpuszczalnik i tak powstały surowy produkt oczyszcza się chromatograficznie. Uzyskuje się 4-metoksydihydrochalkon i 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-ol.

Korzystnie jest, gdy reakcję hydrogenacji prowadzi się za pomocą szczepu drożdży Rhodotorula marina AM 77.

Korzystnie także jest, gdy substrat dodaje się po upływie 72 godzin.

Dodatkowo korzystnie jest, gdy reakcję hydrogenacji prowadzi się w temperaturze 15-34°C.

Korzystnie także jest, gdy mieszaninę transformacyjną ekstrahuje się po upływie od 0,5 godziny do 8 dni od dodania substratu, przy czym po upływie 1 godziny, otrzymuje się 4-metoksydihydrochalkon z całkowitą wydajnością izolowaną na poziomie 97%, natomiast po upływie 7 dni otrzymuje się 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-ol z całkowitą wydajnością izolowaną na poziomie 95%.

Korzystnie również jest, gdy rozpuszczalnikiem organicznym jest octan etylu.

Postępując zgodnie z wynalazkiem, w wyniku działania układu enzymatycznego zawartego w komórkach drożdży Rhodotorula, następuje reakcja hydrogenacji α,β-nienasyconego substratu, w wyniku czego otrzymuje się 4-metoksydihydrochalkon i 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-ol.

Uzyskany w ten sposób produkt wydziela się znanym sposobem przez ekstrakcję rozpuszcza lnikiem organicznym oraz oczyszcza za pomocą chromatografii.

Zasadniczą zaletą wynalazku jest otrzymanie w zależności od czasu prowadzenia transformacji 4-metoksychalkonu dwóch produktów. Substrat ulegał całkowicie redukcji w pierwszej godzinie trwania procesu, w wyniku czego powstawał 4-metoksydihydrochalkon, co przedstawia fig. 1. Następnie,

PL 221 617 B1 w ciągu pierwszej doby, ten produkt pośredni ulegał dalszej redukcji do alkoholu, co przedstawia fig. 2. Stopień przereagowania po tym czasie wynosił 95%. Wskazuje to na możliwość uzyskania tych dwóch związków z dużą wydajnością dobierając tylko odpowiednio czas trwania biotransformacji. Zaletą wynalazku jest otrzymanie dwóch produktów reakcji z dostępnego komercyjnie taniego substratu, z całkowitą wydajnością izolowaną na poziome 97% i 95%, w temperaturze pokojowej, przy ciśnieniu atmosferycznym, w środowisku wodnym i w pH bliskim obojętnego.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie wykonania.

P r z y k ł a d 1

Do kolby płaskodennej o pojemności 2000 cm , w której znajduje się 250 cm sterylnej pożywki zawierającej 5% peptobaku, 3% ekstraktu drożdżowego, 3% ekstraktu maltozowego, 10% glukozy wprowadza się szczep Rhodotorula marina AM 77. Po 72 godzinach wzrostu dodaje się 30 mg 4-me₃ toksychalkonu o wzorze 1, rozpuszczonego w 3 cm acetonu. Transformację prowadzi się przy ciągłym wstrząsaniu przez 1 godzinę w temperaturze 28°C. Następnie, otrzymaną mieszaninę transformacyjną ekstrahuje się trzykrotnie za pomocą octanu etylu, osusza za pomocą siarczanu (VI) sodu i odparowuje rozpuszczalnik. Otrzymuje się 52 mg surowego produktu, który oczyszcza się chromatograficznie na żelu krzemionkowym, używając jako eluentu mieszaniny heksan-aceton w stosunku objętościowym 5:1. Na tej drodze otrzymuje się 29,1 mg 4-metoksydihydrochalkonu z 97%-ową wydajnością oraz 0,45 mg 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-olu z 1,5%-ową wydajnością.

P r z y k ł a d 2

Postępuje się jak w przykładzie 1, z tym, że transformację prowadzi się przez 7 dni, otrzymując

20,4 mg 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenyiopropan-1-olu z 95%-ową wydajnością oraz 9,3 mg 4-metoksydihydrochalkonu z 31% wydajnością.

Uzyskane produkty charakteryzują się następującymi danymi spektralnymi:

4-metoksy-dihydrochalkon:

¹H NMR (300 MHz, aceton-da) δ: 8,02-7,99 (2H, m), 7,6 (1H, t, J = 7,3 Hz, J = 14,6 Hz), 7,5 (2H, t, J = 7,7 Hz, J = 14,6 Hz), 7,21 (2H, d, J = 8,67 Hz), 6,84 (2H, d, J = 8,67 Hz), 3,75 (3H, s), 3,33 (2H, t, J = 7,2 Hz, J = 15,0 Hz), 2,95 (2H, t, J = 7,7 Hz, J = 15,0 Hz).

UV A_max (nm): 274,8, 243,2.

3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-ol:

¹H NMR (300 MHz, aceton^) δ: 7,73-7,23 (5H, m), 7,11 (2H, d, J = 8,4 Hz), 6,82 (2H, d, J =

8,6 Hz), 4,67 (1H, m), 6,84 (2H, d, J = 8,67 Hz), 3,78 (3H, s, OCH3), 2,64 (2H, m), 2,02 (2H, m), 1,83 (1H, s).

UV A_max (nm): 276,1,234,6.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób jednoczesnego otrzymywania 4-metoksydihydrochalkonu i 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-olu, w którym jako substrat stosuje się 4-metoksychalkon, znamienny tym, że reakcję hydrogenacji 4-metoksychalkonu o wzorze 1 prowadzi się przy ciągłym wstrząsaniu za pomocą systemu enzymatycznego wodnej kultury drożdży z rodzaju Rhodotorula, przy czym, po upływie od 12 do 96 godzin dodaje się substrat do zaszczepionego podłoża, charakterystycznego dla drożdży, a reakcję prowadzi się w temperaturze od 10 do 34°C, po czym mieszaninę transformacyjną ekstrahuje się rozpuszczalnikiem organicznym niemieszającym się z wodą, ekstrakt osusza się za pomocą środka suszącego, odparowuje rozpuszczalnik i tak powstały surowy produkt oczyszcza się chromatograficznie, uzyskując 4-metoksydihydrochalkon o wzorze 2 i 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-ol o wzorze 3.
2. Sposób,według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję hydrogenacji prowadzi się za pomocą szczepu drożdży Rhodotorula marina AM 77.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że substrat dodaje się po upływie 72 godzin.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję hydrogenacji prowadzi się w temperaturze 15-34°C.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę transformacyjną ekstrahuje się po upływie od 0,5 godziny do 8 dni.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że mieszaninę transformacyjną ekstrahuje się po upływie 1 godziny od dodania substratu, otrzymując 4-metoksydihydrochalkon z całkowitą wydajnością izolowaną na poziomie 97%.

PL 221 617 B1
7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że mieszaninę transformacyjną ekstrahuje się po upływie 7 dni od dodania substratu, otrzymując 3-(4-metoksyfenylo)-1-fenylopropan-1-ol z całkowitą wydajnością izolowaną na poziomie 95%.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozpuszczalnikiem organicznym jest octan etylu.