PL221658B1

PL221658B1 - Sposób wytwarzania (-)-cis-5-(1-hydroksy-3-metylobutylo)-4-metylotetrahydrofuran-2-onu

Info

Publication number: PL221658B1
Application number: PL404753A
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: 2016-05-31
Also published as: PL404753A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania (-)-cis-5-(1-hydroksy-3-metylobutylo)-4-metylotetrahydrofuran-2-onu o wzorze 2 przedstawionym na rysunku.

Związek ten posiada słaby zapach tytoniowy z nutą miodową i może znaleźć zastosowanie w przemyśle kosmetycznym oraz tytoniowym, nadając przyjemny aromat wyrobom tytoniowym.

Związek ten jest znany w literaturze i został otrzymany na drodze mikrobiologicznych transformacji racemicznych γ,δ-epoksyestrów, opisanych przez Olejniczak T. i wsp. (Olejniczak, T., Gawroński, J., Wawrzeńczyk, C. Lactones 6. Microbial Lactonization of γ,δ-Epoxy Esters. Chirality 2001, 13 (6), 302-307).

Wynalazek dotyczy mikrobiologicznego sposobu wytwarzania (-)-cis-5-(1-hydroksy-3-metylobutylo)-4-metylotetrahydrofuran-2-onu o wzorze 2, z substratu, którym jest cis-5-(1-jodo-3-metylobutylo)-4-metylotetrahydrofuran-2-onu o wzorze 1.

Istota wynalazku polega na tym, że drożdże z gatunku Candida pelliculosa, 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 logarytmicznego wzrostu. Do narośniętej hodowli dodaje się substrat 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 poreakcyjny ekstrahuje się rozpuszczalnikami organicznymi niemieszającymi się z wodą, oddziela frakcję organiczną, osusza, odparowuje rozpuszczalnik i tak otrz ymany 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.

Dodatkowo, korzystnie jest, gdy frakcję organiczną osusza się bezwodnym siarczanem magnezu.

Korzystnie także jest, gdy oczyszczanie prowadzi się na żelu krzemionkowym, stosując jako eluent mieszaninę heksan-aceton 5:1.

Postępując zgodnie ze sposobem wykonania, w wyniku działania układu enzymatycznego zawartego w żywych komórkach kultury Cand/da pell/culosa na substrat, następuje reakcja selektywnej substytucji atomu jodu grupą hydroksylową

Zasadniczą zaletą wynalazku jest otrzymanie, w łagodnych warunkach (-)-c/s-5-(1-hydroksy-3-metylobutylo)-4-metylotetrahydrofuran-2-onu jako głównego produktu reakcji, z wydajnością 19%.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1. Do kolby o pojemności 300 cm , w które znajduje się 100 cm sterylnej pożywki zawierającej 3 g glukozy i 1 g aminobaku, wprowadza się drożdże Candida pelliculosa. Po 2 dniach wzrostu drobnoustrojów w temperaturze 28°C i przy ciągłym wstrząsaniu, dodaje się 20 mg jest ₃ cis-5-(1-jodo-3-metylobutylo)-4-metylotetrahydrofuran-2-onu, o wzorze 1, rozpuszczonego w 1 cm acetonu. Stężenie substratu w mieszaninie reakcyjnej wynosi 200 mg/L. Transformację prowadzi się przy ciągłym wstrząsaniu przez 7 dni. Następnie, uzyskany roztwór transformacyjny ekstrahuje się trzykrotnie chloroformem, ekstrakty osusza siarczanem magnezu i odparowuje rozpuszczalnik. Otrzymuje się 12 mg surowego produktu, który oczyszcza się chromatograficznie na żelu krzemionkowym, stosując jako eluent mieszaninę heksan-aceton w stosunku 5:1.

W ten sposób otrzymuje się 2,3 mg (-)-cis-5-(1-hydroksy-3-metylobutylo)-4-metylotetrahydro-furan2-onu (wydajność 19%). Związek ten otrzymano w postaci oleistej cieczy o skręcalności [ α] l⁵ = -18.0 (c=0.25; CHCI₃), z dobrą czystością optyczną, de=17%.

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 21 mg surowego produktu, który oczyszcza się chromatograficznie na żelu krzemionkowym, stosując jako eluent mieszaninę heksan-aceton w stosunku 5:1.

W ten sposób otrzymuje się 4,1 mg (-)-cis-5-(1-hydroksy-3-metylobutylo)-4-metylotetrahydrofuran-2-onu (wydajność 19%).

Uzyskany produkt charakteryzuje się następującymi danymi spektralnymi:

IR (film, cm^-1): 3433 (s), 1786 (s), 1168 (m);

¹H NMR (300 MHz, CDCI3) δ: 0.95 i 0.96 (dwa d, J=6.6 Hz, 6H, -CH(CH₃)₂), 1.15 (d, J=6.8 Hz, 3H, CH3-4), 1.50-1.59 (m, 2H, CH₂-2’), 1.59 (bs, 1H, -OH), 1.85 (m, 1 H, H-3'), 2.41 (m, 1H, jeden z CH₂-3), 2.58-2.69 (m, 2H, jeden z CH₂-3, H-4), 3.89 (m, 1 H, H-1'), 4.24 (dd, J=6.5, 4.5 Hz, 1H, H-5);

PL 221 658 B1 ¹³C NMR (75,5 MHz, CDCI3) δ: 12.66 (CH₃-4), 20.27 i 23.37 (-CH(CH₃)2), 28.33 (C-3’), 31.52 (C-4), 34.27 (C-3), 38.67 (C-2’), 45.52 (C-1’), 89.01 (C-5), 177.01 (C-2).

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania (-)-c/s-5-(1-hydroksy-3-metylobutylo)-4-metylotetrahydrofuran-2-onu o wzorze 2, z c/'s-5-(1-jodo-3-metylobutylo)-4-metylotetrahydrofuran-2-onu o wzorze 1 na drodze mikrobiologicznej, znamienny tym, że drożdże z gatunku Cand/da pell/culosa, 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 logarytmicznego wzrostu, po czym do narośniętej hodowli dodaje się substrat 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 poreakcyjny 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.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze 28°C.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do hodowli dodaje się substrat w stężeniu 200 mg/L.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozpuszczalnikiem stosowanym do ekstrakcji jest chloroform.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że frakcję organiczną osusza się bezwodnym siarczanem magnezu.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oczyszczanie prowadzi się na żelu krzemionkowym, stosując jako eluent mieszaninę heksan-aceton 5:1.