WO1997046695A1 - Procede pour la preparation de cetones cycliques - Google Patents

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WO1997046695A1
WO1997046695A1 PCT/IB1997/000585 IB9700585W WO9746695A1 WO 1997046695 A1 WO1997046695 A1 WO 1997046695A1 IB 9700585 W IB9700585 W IB 9700585W WO 9746695 A1 WO9746695 A1 WO 9746695A1
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cis
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oxo
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rhodococcus
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PCT/IB1997/000585
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Inventor
Ian Michael Whitehead
Original Assignee
Firmenich S.A.
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C59/00—Compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups
    • C07C59/185—Saturated compounds having only one carboxyl group and containing keto groups
    • C07C59/205—Saturated compounds having only one carboxyl group and containing keto groups containing rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C59/00—Compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups
    • C07C59/40—Unsaturated compounds
    • C07C59/76—Unsaturated compounds containing keto groups
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    • C07C59/82—Unsaturated compounds containing keto groups containing rings other than six-membered aromatic rings the keto group being part of a ring
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    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
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    • C11B9/0026—Essential oils; Perfumes compounds containing an alicyclic ring not condensed with another ring
    • C11B9/003—Essential oils; Perfumes compounds containing an alicyclic ring not condensed with another ring the ring containing less than six carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids

Definitions

  • the present invention relates to the field of bioorganic synthesis. It relates, more particularly, to a process for the preparation of cyclic ketones of formula
  • the compounds of formula (I) are cis-configuration isomers of 3-oxo-2- (2-pentenyl) -l-cyclopentaneacetic and 3-oxo-2-pentyl-l -cyclopentaneacetic acids, which are useful compounds for synthesis of odorous substances.
  • the first city namely jasmonic acid
  • jasmonic acid is a precursor of methyl jasmonate, a compound well appreciated in perfumery and a natural component of jasmine essential oil.
  • 3-oxo-2-pentyl-1 -cyclopentaneacetic acid, or dihydro-jasmonic acid is a precursor of methyl Hedione (3-oxo-2-pentyl-1-cyclopentancacetate; origin: Firmenich SA , Geneva, Switzerland), a perfume ingredient highly prized for its floral, jasmine scent and its exhilarating olfactory effect. It is known, moreover, that several varieties of plants are capable of producing them and that jasmonic acid and methyl jasmonate in particular play an important role in the metabolism of these plants and in particular have a regulating action on their growth.
  • the method according to the present invention precisely makes a new contribution to the problem posed by the bioorganic synthesis of these compounds. Thanks to this process, the compounds of formula (I) can be prepared with excellent yields, using easily accessible microorganisms, in particular of the genus Rhodococcus, of which the capacity of metabolizing the substrates of formula has not been known until now. (II).
  • Patent DD 216 734 also discloses a similar process, using the same microorganisms, under similar culture conditions, which provides mixtures of jasmonic and dihydrojasmonic acids. Once again, the duration of the reaction (5 days) and the yields of fermentation product (1 g / 1) are totally unsuitable for profitable industrial production of these compounds.
  • the process according to the present invention makes it possible to fill this gap.
  • the bioconversion o according to the invention of the substrates of formula (II) is specific and takes place with retention of the relative cis configuration of the substituent chains of the cycle and without significant formation of secondary metabolites .
  • we did not observe a significant reduction in the function C 0, nor a significant alteration in the stereochemical configuration of the molecule, the substrates of formula (II) being able to be converted into the compounds (I) in a 5 essentially quantitative, that is to say with a yield of the order of at least 90%, in a time interval of the order of 24 h or even less.
  • the substrate in the process of the invention may consist of a single cyclic carboxylic derivative of formula (II) or of a mixture of several of these derivatives.
  • the product of the bioconversion can consist of one or more of these metabolites of the reaction sequence, depending on the reaction time and depending on the kinetics of the successive reductions and oxidations in ⁇ , these two types of reactions taking place in parallel, so that, at certain stages of bioconversion, the mixture resulting therefrom may also contain counterparts with a saturated cycle of the compounds (II).
  • the reaction mixture can be extracted from the medium at the desired stage and the various components of this mixture can be separated by standard methods such as chromatography or distillation. This has also made it possible to characterize several intermediate metabolites of formula (II) which are new compounds.
  • microorganisms which can be used according to the invention for metabolizing the substrates (II), those of the genus Rhodococcas have proved to be of particularly advantageous use.
  • microorganisms which can be used according to the invention, of those selected from the group consisting of Rhodococcus rhodochorus, Rhodococcus erytropolis, Rhodococcus sp., Nocardia calcarea, Arthrobacter petroleophagus and Aspergillus niger. These microorganisms are available from repositories of international renown. The culture of these microorganisms is obtained according to conventional methods. Their prior growth is carried out in common type nutrient media and under the usual conditions, either in the stationary phase or with stirring.
  • the cells are then isolated from the growth medium, for example by centrifugation, and suspended in an aqueous medium containing the abovementioned substrates, generally devoid of any other nutritive or assimilable source, at temperatures preferably between 20 and 35 ° C., for variable but relatively short periods of time, typically between 2 and 24 hours, under aerobic conditions.
  • the pH during the reaction will preferably be maintained between 5 and 10.
  • a first stage of preparation is planned through a period of aeration of the culture, which consists of suspending it in water, in aerobic conditions and with stirring, at a temperature between 15 and 30 ° C, for sufficient time to ensure that any nutrient source, of endogenous or exogenous origin, has been completely consumed before putting the culture in contact with the substrates formula (II).
  • the substrate is then added to the culture of the microorganism thus prepared, the addition preferably taking place in the absence of any other source assimilable by the latter, under the conditions mentioned above.
  • the cells are then separated from the reaction medium by centrifugation or ultrafiltration and the aqueous solution thus obtained acidified and extracted several times with the aid of an appropriate solvent, for example diethyl ether.
  • the combined organic phases are then routinely treated and, if desired, their components (I) separated by chromatography.
  • the acids thus obtained can then be easily esterified chemically or enzymatically to form the corresponding esters.
  • 12-oxo-PDA acid useful conversions were obtained to cis, (Z) -3-oxo-2- (2-pentenyl) -l -cyclopentaneacetic acid. or jasmonic acid, typically after 6 or 7 hours of reaction, and that these conversions could be quantitative in 24 hours of reaction, or even less.
  • the substrates (II) can be prepared chemically according to known methods (see P.A. Grieco et al., J. Org. Chem. 1989. 54, 6008).
  • 12-oxo-PDA acid can also be prepared enzymatically, from linolenic acid.
  • the substrates of formula (II) can be used in racemic form, as represented above, or in the form of one of the two enantiomers of cis configuration of each substrate (II) in the pure state to thus provide the corresponding end products in optically active form. It has been observed that some microorganisms, when contacted with racemic substrates, favored the formation of one of the enantiomers in particular.
  • the microorganism to be used in the reaction now Rhodococcus rhodochorus ATCC 4273, was previously cultured for three days in a medium containing starch. By the end of the three days, all of the starch had been consumed.
  • the cells were harvested by centrifugation (10000 rpm) and suspended again in demineralized water at a concentration of 5% by weight (based on wet product). This suspension (20 ml) was placed in an Erlenmeyer flask (100 ml) containing the substrate to be used, in this case (Z) -8- [4-oxo-5- (2-pentenyl) acid. -2- cyclopenten-1-yl] octanoic or 12-oxo-PDA (5 mg, 0.5 g / 1; see PA Grieco et al., Cited ref.).
  • the flask was sealed with a cotton plug and placed in an orbital shaker, at 30 ° and 140 rpm, for the desired period of time (typically 24 h). Aliquots (5 ml each) were taken at specified intervals (e.g. 1 hr, 3 hr, 7 hr and 24 hr reaction).
  • the cells were then precipitated by centrifugation (10'OOO rpm) for 15 min at ta After removing the supernatant liquid with a pipette, the cells were suspended again in demineralized water (10 ml) and then centrifuged. The resulting supernatant was combined with that obtained first and the combined volume adjusted to 25 ml with deionized water. This solution was then brought to pl i 2.5 with H, P0 4 (1%) and extracted with diethyl ether (1 x 50 ml and 1x 25 ml). The combined organic phases were dried over anhydrous MgS ⁇ 4 , filtered and concentrated in vacuo.
  • CG-SM 222 [M] + (28), 193 [M - C 2 H 5 f (16), 191 [M - OCH,] '(8), 167 (10), 154 [M - C 5 H 8 ] + (70). 149 [M - CH 2 COOCH 3 ] '(16), 133 (40), 1 19 (21), 107 (29), 95
  • CG-SM 252 (8) [M] + , 234 (20) [M - H 2 0] ⁇ 205 (10), 184 (9) [M - C 5 II 9 + Hf, 151
  • Table II summarizes the results relating to the esterified product obtained after 1 h, 3 h, 7 h and 24 h of reaction, carried out as described above.
  • the yields in each of the products are indicated in% by weight, relative to the overall weight of the reaction product containing the various compounds A to D and A 'to D' mentioned above. It is clear from this Table that after 7 hours of reaction, the product of it is already consisting of approximately 70% by weight of the desired product, namely methyl jasmonate (compound D ') and that, at the end of 24 h, the conversion rate of 12-oxo-PDA acid to jasmonic acid is around 80% (as measured on the basis of its methyl ester).
  • Example 2 The procedure was as described in Example 1, using the same starting substrate, but varying the nature of the microorganism used.
  • the results of these tests are described in Table III below and all relate to the esterified products obtained after 7 hours of reaction.
  • the yields in each of the products are indicated in% by weight, relative to the overall weight of the reaction product containing the various compounds A to D and A 'to D' mentioned in Example 1. It appears from this table that after 7 h of reaction, the product of departure has already been almost entirely consumed, the kinetics of the reaction being of course dependent on the nature of the microorganism.

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Abstract

On décrit un procédé bioorganique pour la préparation des acides cis-3-oxo-2-pentyl-1-cyclopentaneacétique et cis, (Z)-3-oxo-2-(2-pentényl)-1-cyclopentaneacétique et de leurs esters méthyliques intéressant la parfumerie et l'industrie des arômes, par réduction et oxydation en β de substrats appropriés, effectuées à l'aide des micro-organismes.

Description

Procédé pour la préparation de cétones cycliques
DOMAINE TECHNIQUE ET TECHNIQUE ANTERIEURE
La présente invention a trait au domaine de la synthèse bioorganique. Elle concerne, plus particulièrement, un procédé pour la préparation de cétones cycliques de formule
Figure imgf000003_0001
essentiellement de configuration cyclanique cis et dans laquelle la ligne pointillée indique l'emplacement d'une liaison simple ou double, le procédé étant caractérisé en ce qu'un substrat contenant un ou plusieurs composés cycliques carboxyliques de formule
Figure imgf000003_0002
essentiellement de configuration cyclanique cis et dans laquelle le symbole n est un nombre entier impair de 1 à 7 et la ligne pointillée a le sens indiqué à la formule (I), est mis en contact avec une culture d'un microorganisme capable de métaboliser ledit substrat, dans un milieu de réaction approprié et pendant une durée de temps suffisante pour fournir le composé de formule (I) correspondant, que l'on extrait ensuite du milieu réactionnel.
Les composés de formule (I) sont des isomères de configuration cis des acides 3-oxo-2-(2-pentényl)-l-cyclopentaneacétique et 3-oxo-2-pentyl-l -cyclopentaneacétique, qui sont des composés utiles pour la synthèse de substances odorantes. C'est ainsi que le premier cité, à savoir l'acide jasmonique, est un précurseur du jasmonate de méthyle, un composé bien apprécié en parfumerie et un composant naturel de l'huile essentielle de jasmin. De même, l'acide 3-oxo-2-pentyl-l -cyclopentaneacétique, ou acide dihydro- jasmonique, est un précurseur de l'Hédione (3-oxo-2-pentyl-l-cyclopentancacétate de méthyle ; origine : Firmenich SA, Genève, Suisse), un ingrédient parfumant très prisé pour son odeur florale, jasminée et son effet olfactif exaltant. On sait, par ailleurs, que plusieurs variétés de plantes sont capables de les produire et que l'acide jasmonique et le jasmonate de méthyle en particulier jouent un rôle important dans le métabolisme de ces plantes et ont notamment une action régulatrice de leur croissance. Ceci a suscité l'intérêt de plusieurs chercheurs qui se sont attelés à étudier leur biosynthèse, effectuée par le biais des enzymes présentes dans les tissus végétaux correspondants (voir par exemple B.A. Vick et al., Plant Physiol. 1984. 75, 458-61 ). Il est clair, cependant, que l'isolation des composés susmentionnés à partir de ces tissus végétaux n'est pas une méthode économiquement viable à grande échelle.
Or, le procédé selon la présente invention apporte justement une contribution nouvelle au problème posé par la synthèse bioorganique de ces composés. Grâce à ce procédé, les composés de formule (I) peuvent être préparés avec des rendements excellents, à l'aide de microorganismes facilement accessibles, notamment du genre Rhodococcus, dont on ne connaissait pas jusqu'ici la capacité de métaboliser les substrats de formule (II).
Malgré le fait que l'on connaît bien la nature des réactions enzymatiques qui mènent à la formation de l'acide jasmonique dans les plantes [voir B.A. Vick et al., réf. citée], il n'existe, à l'heure actuelle, aucun procédé bioorganique rentable et applicable à grande échelle, susceptible de le fournir industriellement et le procédé de l'invention ouvre ainsi une voie nouvelle et avantageuse pour sa manufacture.
On connaît, par exemple, du brevet GB 1 286 266 un procédé de préparation de l'acide jasmonique par culture de Lasioplodia theobromaé (aussi connus sous le nom de Botryoplodia theobromaé) dans un milieu nutritif contenant une source de carbone assimilable et une source d'azote assimilable. Ce procédé ne satisfait pas aux critères de rentabilité acceptables pour une production industrielle, les rendements en acide jasmonique étant beaucoup trop faibles (de l'ordre de 0,5 g de produit voulu par litre de milieu de réaction), et ceci au terme d'une durée de fermentation guère appropriée à l'exploitation industrielle (13 jours).
On connaît également du brevet DD 216 734 un procédé similaire, utilisant les mêmes microorganismes, dans des conditions de culture similaires, lequel fournit des mélanges d'acides jasmonique et dihydrojasmonique. Une fois de plus, la durée de la réaction (5 jours) et les rendements en produit de la fermentation (1 g/1) sont totalement inadaptés à une production industrielle rentable de ces composés.
EXPOSE DE L'INVENTION
5 Le procédé selon la présente invention permet justement de combler cette lacune.
Il rend possible la préparation de composés de formule (I) dans des conditions applicables à l'échelle industrielle et avec des rendements très avantageux, à l'aide de microorganismes commercialement disponibles.
Par ailleurs, nous avons découvert, de façon surprenante, que la bioconversion o selon l'invention des substrats de formule (II) est spécifique et a lieu avec rétention de la configuration relative cis des chaînes substituantes du cycle et sans formation significative de métabolites secondaires. En effet, nous n'avons pas observé de réduction significative de la fonction C=0, ni une altération importante de la configuration stéréochimique de la molécule, les substrats de formule (II) pouvant être convertis en les composés (I) de façon 5 essentiellement quantitative, c'est-à-dire avec un rendement de l'ordre d'au moins 90%, dans un intervalle de temps de l'ordre de 24 h ou même moins.
Ce résultat est d'autant plus surprenant, qu'il est notoire de l'art antérieur que les stéréoisomères thermodynamiquement plus stables des acides jasmonique et dihydro¬ jasmonique, ainsi que de leurs esters méthyliques, sont les isomères de configuration trans. 0 Comme il est cité plus haut, le substrat dans le procédé de l'invention peut être constitué par un seul dérivé cyclique carboxylique de formule (II) ou par un mélange de plusieurs de ces dérivés. Il convient de noter que, dans le cas des substrats possédant une longue chaîne d'acide gras, comme par exemple l'acide cis,(Z)-8-[4-oxo-5-(2-pentényl)-2- cyclopent-én-l -yl]octanoïque ou acide 12-oxo-PDA, et de son analogue ayant la chaîne 5 latérale saturée, à savoir l'acide cis-8-(4-oxo-5-pentyl-2-cyclopent-én-l-yl)octanoïque, le procédé de l'invention permet de les convertir en plusieurs analogues inférieurs, qui se forment en séquence réactionnelle et qui peuvent être ensuite convertis eux-mêmes en homologues inférieurs jusqu'à formation des composés (I) correspondants. Ainsi, le produit de la bioconversion peut être constitué par un ou plusieurs de ces métabolites de la 0 séquence réactionnelle, suivant le temps de réaction et en fonction de la cinétique des réductions et oxydations en β successives, ces deux types de réactions s'effectuant en parallèle, de sorte que, à certains stades de la bioconversion, le mélange résultant de celle-ci pourra contenir également des homologues à cycle saturé des composés (II). Le cas échéant, le mélange réactionnel peut être extrait du milieu au stade désiré et les différents composants de ce mélange peuvent être séparés par des méthodes courantes telles que chromatographie ou distillation. Ceci a d'ailleurs permis de caractériser plusieurs métabolites intermédiaires de formule (II) qui sont des composés nouveaux.
Bien entendu, d'un point de vue pratique, il sera plus avantageux d'utiliser en tant que substrat l'un ou l'autre des composés de formule (II) dans laquelle n=7 et de le mettre en contact avec le microorganisme pendant un temps suffisant pour permettre la conversion intégrale de tous les métabolites intermédiaires et l'obtention du composé (I) correspondant.
Parmi les microorganismes pouvant être utilisés selon l'invention pour métaboliser les substrats (II), ceux du genre Rhodococcas se sont révélés d'un usage particulièrement avantageux.
On peut citer par ailleurs, à titre de microorganismes pouvant être employés selon l'invention, ceux sélectionnés dans le groupe constitué par Rhodococcus rhodochorus, Rhodococcus erytropolis, Rhodococcus sp., Nocardia calcarea, Arthrobacter petroleophagus et Aspergillus niger. Ces microorganismes sont disponibles auprès des organisations de dépôt de notoriété internationale. La culture de ces microorganismes est obtenue selon des méthodes classiques. Leur croissance préalable est effectuée dans des milieux nutritifs de type courant et dans les conditions usuelles, soit en phase stationnaire, soit sous agitation.
Les cellules sont ensuite isolées du milieu de croissance, par exemple par centrifugation, et suspendues en milieu aqueux contenant les substrats susmentionnés, généralement dépourvu de toute autre source nutritive ou assimilable, à des températures comprises de préférence entre 20 et 35°C, pendant des périodes de temps variables mais relativement courtes, comprises typiquement entre 2 et 24 heures, dans des conditions aérobiques. Le pH pendant la réaction sera maintenu de préférence entre 5 et 10. Selon un mode d'exécution particulier de l'invention, avant d'ajouter le substrat à cette culture du microorganisme, on prévoit une première étape de préparation à travers une période d'aération de la culture, qui consiste à la suspendre dans de l'eau, dans des conditions aérobiques et sous agitation, à une température comprise entre 15 et 30°C, pendant suffisamment de temps pour garantir que toute source nutritive, d'origine endogène ou exogène, a été entièrement consommée avant de mettre la culture en contact avec les substrats de formule (II). Le substrat est alors ajouté à la culture du microorganisme ainsi préparée, l'addition ayant lieu de préférence en l'absence de toute autre source assimilable par ce dernier, dans les conditions citées plus haut.
Les cellules sont ensuite séparées du milieu réactionnel par centrifugation ou ultrafiltration et la solution aqueuse ainsi obtenue acidifiée et extraite à plusieurs reprises à l'aide d'un solvant approprié, par exemple de l'éther diéthyliquc. Les phases organiques réunies sont ensuite traitées de façon courante et, si désiré, leurs composants (I) séparés par chromatographie.
Il convient de noter que les acides ainsi obtenus peuvent ensuite être facilement estérifiés par voie chimique ou enzymatique pour former les esters correspondants. Comme cité plus haut, selon un mode d'exécution préférentiel, particulièrement utile pour la préparation d'acide jasmonique et de jasmonate de méthyle, on utilisera comme substrat un composé de formule (II) dans laquelle n=7 et on laissera la bioconversion se dérouler pendant une période de temps suffisante pour obtenir un rendement quantitatif en composé (I) correspondant, c'est-à-dire pour permettre un taux de conversion de substrat (II) en composé (I) de l'ordre de 90% ou plus. Nous avons observé que, par exemple, dans le cas de l'acide 12-oxo-PDA, on obtenait des conversions utiles en acide cis,(Z)-3-oxo-2-(2-pentényl)-l -cyclopentaneacétique. ou acide jasmonique, typiquement au terme de 6 ou 7 heures de réaction, et que ces conversions pouvaient être quantitatives en 24 h de réaction, ou même moins. Les substrats (II) peuvent être préparés par voie chimique selon des procédés connus (voir P.A. Grieco et al., J. Org. Chem. 1989. 54, 6008). L'acide 12-oxo-PDA peut aussi être préparé par voie enzymatique, à partir de l'acide linolénique.
Bien entendu, les substrats de formule (II) peuvent être utilisés sous forme racémique, comme représentés plus haut, ou sous forme de l'un des deux énantiomères de configuration cis de chaque substrat (II) à l'état pur pour fournir ainsi les produits finaux correspondants sous forme optiquement active. Il a été observé que certains microorganismes, lorsque mis en contact avec des substrats racémiques, favorisaient la formation de l'un des énantiomères en particulier.
Le procédé de l'invention sera maintenant décrit plus en détail à l'aide des exemples suivants dans lesquels les températures sont indiquées en degrés centigrades et les abréviations ont le sens usuel dans l'art. Dans les tableaux, les quantités des produits obtenus sont exprimées en pourcentage résultant des analyses chromatographiques.
MANIERES DE REALISER L'INVENTION
Exemple 1
METHODE GENERALE
Le microorganisme à utiliser dans la réaction, à présent Rhodococcus rhodochorus ATCC 4273, a été cultivé au préalable pendant trois jours dans un milieu contenant de l'amidon. A la fin des trois jours, tout l'amidon avait été consommé.
Les cellules ont été récoltées par centrifugation (ÎO'OOO rpm) et suspendues à nouveau dans l'eau déminéralisée à une concentration de 5% en poids (basé sur produit humide). Cette suspension (20 ml) a été placée dans un ballon de type Erlenmeyer (100 ml) contenant le substrat à utiliser, dans le cas présent l'acide (Z)-8-[4-oxo-5-(2-pentényl)-2- cyclopentén-l-yl]octanoïque ou 12-oxo-PDA (5 mg, 0,5 g/1 ; voir P.A. Grieco et al., réf. citée). Le ballon a été scellé avec un bouchon d'ouate et placé dans un appareil à agitation orbitale, à 30° et 140 rpm, pendant la période de temps souhaitée (typiquement 24 h). Des aliquotes (5 ml chacune) ont été prélevées à des intervalles déterminés (par exemple 1 h, 3 h, 7 h et 24 h de réaction).
Les cellules ont ensuite été précipitées par centrifugation (10'OOO rpm) pendant 15 min à t. a. Après avoir enlevé le liquide surnageant avec une pipette, les cellules ont été supendues à nouveau dans de l'eau déminéralisée (10 ml) et ensuite centrifugées. Le liquide surnageant résultant a été combiné avec celui obtenu en premier lieu et le volume combiné ajusté à 25 ml avec l'eau déminéralisée. Cette solution a ensuite été amenée à pl i 2,5 avec H,P04 (1%) et extraite à l'éther diéthylique (1 x50 ml et 1x25 ml). Les phases organiques combinées ont été séchées sur MgSϋ4 anhydre, filtrées et concentrées sous vide. On a ensuite traité avec du diazométhane pour obtenir les esters méthyliques correspondant aux acides présents dans le produit de la bioconversion. Le produit estérifié ainsi obtenu a été analysé par chromatographie en phase gazeuse [colonne SPB1 , 30 m de longueur, 0,25 mm de diamètre interne, 100-175°C (2*) à 15°C ; 175-230°C (1 l') à 2,5°C]. La quantité de chacun des composants a été estimée sur la base de la surface du pic correspondant, par rapport au total des pics des métabolites.
On a procédé comme il est décrit ci-dessus, en utilisant un substrat de départ constitué par un mélange d'isomères contenant 93,7% en poids de cis 12-oxo-PDΛ et 6,3% en poids de trans 12-oxo-PDA, dont l'ester méthylique présentait les caractéristiques analytiques suivantes :
A. (Z)-8-[4-oxo-5-(2-pentényπ-2-cyclopentén-l -yljoctanoate de méthyle Isomère trans : CG-SM : 306 [M]+ (3), 277 [M - C2H5]+ (3), 275 [M - OCH,]4 (1 1), 245 [M - C2HS-
MeOH]+ (7), 238 [M - C5H9 + H]+ (21 ), 206 [M - OCH3 - C5H9]+ (8), 191 [M - (CH2)4COOCH3]+ ( 1 ), 177 [M - (CH2)5COOCH3]+ (9), 163 [M -
(CH2)6COOCH3]+ (24), 149 [M - (CH2)7COOCH,]t (16), 95 [C5H5OCH2]+ (85), 59 [COOCH3]+ (57), 41 (100) Isomère cis :
CG-SM : 306 [M]+ (7), 277 [M - C2H5]+ (2), 275 [M - OCH3]+ (12), 245 [M - C2I15- MeOHr (5), 238 [M - C5H9 + H]' (15), 206 [M - OCH3 - C5H9]f (7), 191 [M
- (CH2)4COOCH3]+ (1), 177 [M - (CH2)5COOCH3]t (10), 163 [M - (CH2)6COOCH3]+ (25), 149 [M - (CH2)7COOCH3]+ (19), 95 [C5H5OCH2]' (82), 59 [COOCH3]+ (59), 41 (100)
Les produits suivants ont été obtenus et identifiés.
B. (ZV6-[4-oxo-5-(2-pentényπ-2-cyclopentén- 1 -yljhexanoate de méthyle Isomère trans : CG-SM : 278 [M]+ (17), 249 [M - C2H5]* (10), 247 [M - OCH3]* (5), 219 [M -
COOCHJV (8), 217 [M - C2HS - MeOH]+ (7), 210 [M - C5H0 + H]' (23). 177 [M - (CH2)3COOCH3]+ (13), 163 [M - (CH2)4COOCH3]+ (27), 149 [M - (CH2)5COOCH3]+ (22), 136 [M - CH2COOCH3 - C5H9]+ (23), 107 (42), 95 [C5H5OCH2]+ (63), 59 [COOCH3]+ (35), 55 (69), 41 (100)
Isomère cis :
CG-SM : 278 [M]+ (18), 249 [M - C2H5V (8), 247 [M - OCH3]+ (6), 219 [M - COOCH3]+ (3), 217 [M - C2H5 - MeOH]1 (6), 210 [M - C5H9 + H]+ ( 18), 177
[M - (CH2)3COOCH3]+ (17), 163 [M - (CH2)4COOCH3]+ (25), 149 [M - (CH2)5COOCH3f (20), 136 [M - CH2COOCH3 - C5H9]+ (21), 107 (39), 95 [C;H5OCH2r (58), 59 [COOCII3]+ (34), 55 (70), 41 (100)
C. (ZV4-[4-oxo-5-(2-pentény0-2-cyclopentén-l -yljbutanoate de méthyle Isomère traris :
CG-SM : 250 [M]+ (16), 221 [M - C2H5]+ (22), 219 [M - OCH3f (10), 189 [M - C2HS - MeOH]+ (13), 182 [M - C5II9 + H]" (33), 177 [M - CH2COOCH3]+ (9), 163 [M - (CH2)2COOCTLJ/ (23), 150 [M - OCII, - C,!!,]1 (29), 107 (44), 95 [C5H5OCH2]+ (51), 59 [COOCH3]f (34), 55 (57), 41 (100) Isomère cis :
CG-SM : 250 [M]+ (17), 221 [M - C2HS]' (22), 219 [M - OCH,]+ (5), 189 [M - C2H5 - MeOH]+ ( 16), 182 [M - C5H9 + H]+ (22), 177 [M - Cl I2COOCH,]+ ( 10), 163 [M - (CH2)2COOCH3]+ (24), 150 [M - OCH3 - C,H91+ (28), 149 [M - (CH2),COOH,f (23), 107 (45), 95 [C5H,OCII2]' (56), 59 (COOCH3]' (36), 55 (62), 41 (100)
D. (ZV2-[4-oxo-5-f2-penténylV2-cvclopentén-l-yl]acétate de méthvle (ou déhvdro- jasmonate de méthyle)
Isomère cis :
CG-SM : 222 [M]+ (28), 193 [M - C2H5f (16), 191 [M - OCH,]' (8), 167 (10), 154 [M - C5H8]+ (70). 149 [M - CH2COOCH3]' (16), 133 (40), 1 19 (21), 107 (29), 95
[C5HsOCH2]+ (100), 55 (48), 41 (89)
Les temps de rétention de chacune des espèces stéréoisomères correspondant à chacun des composés A, B, C et D ci-dessus sont indiqués au Tableau (I) suivant.
Dans ce tableau sont indiqués également les temps de rétention des homologues à cycle saturé (désignés A', B', C et D') des composés A à D, c'est-à-dire des produits de la réduction de ces derniers, qui ont également été obtenus lors de la bioconversion et qui présentaient les caractères analytiques suivants :
A'. (ZV8-[3-oxo-2-(2-pentényπ-l-cyclopentyl]octanoate de méthyle Isomère trans : CG-SM : 308 (4) [M]\ 290 (4) [M - H2O]\ 277 (7) [M - OCH3]+, 240 (18) [M - C5H9
+ H]+, 151 (43) [M - (CH2)7COOCH3]\ 124 (35), 95 (48), 83(100) [C5H6O +
H]+, 55 (43) Isomère cis :
CG-SM : 308 (3) [M]', 290 (4) [M - H20]\ 277 (5) [M - OCH3]+, 240 (14) [M - C,1I, + H]\ 151 (37) [M - (CH2)7COOCII3]\ 124 (40), 95 (50), 83(100) [C5HfiO →
H]*, 55 (24)
B'. (Z)-6-[3-oxo-2-(2-pentényl)-l -cyclopentyl]hexanoate de méthyle Isomère trans CG-SM : 280 (7) [M]+, 262 (8) [M - H2OV, 212 (16) [M - C5H9 + H]\ 151 (39) [M - (CH2)5COOCH3]+, 95 (40), 83 ( 100) [C J I60 + H] ' , 82 (8) [C5HόO + H]+, 41
(55)
C. (ZV4-[3-oxo-2-(2-pentényO-l -cyclopentyl]butanoate de méthyle Isomère trans CG-SM : 252 (17) [M]\ 234 (7) [M - H2OJ\ 184 (10) [M - C5H9 + H]\ 151 (59) [M - (CH2)3COOCIL]\ 109 (22), 95 (35), 83 (100) [C5IIόO + H]\ 41 (67)
Isomère cis . CG-SM : 252 (8) [M]+, 234 (20) [M - H20]\ 205 (10), 184 (9) [M - C5II9 + Hf, 151
(37) [M - (CH2),COOCI I,]\ 109 (30), 95 (47), 83 (100) [CJL.O + Il]+, 41
(73)
D'. (ZV2-[3-oxo-2-(2-penténylVl -cyclopentyl]acétate de méthyle (ou jasmonate de méthyle)
Isomère trans
CG-SM : 224 (31) [M]+, 206 (4) [M - H20]\ 193 (10) [M - OCH3J+, 177 (6), 156 (23)
[M - C,H„ + H]\ 151 (31) [M - CII2COOCH,]\ 109 (24), 95 (30), 83 ( 100) fC,H(,0 + H]+, 55 (37), 41 (73) Isomère cis :
CG-SM : 224 (24) [M]\ 206 (12) [M - H20]', 177 (13), 156 (15) [M - C5H„ + H]\ 151
(31) [M - CH2COOCH3]\ 109 (23), 95 (42), 83 (100) [C5HόO + H]+, 55 (19),
41 (81)
Tableau I
Isomère Temps de rétention (φin) trans-A 21,73 trans-A' 21,51 cis-A 22,98 cis-A' 22,21
trans-B 15,95 trans-B' 15,77 cis-B 17,07 cis-B' 16,41
trans-C 10,96 trans-C 10,88 cis-C 1 1 ,81 cis-C 1 1 ,34
trans-D 7,44 trans-D' 7,14 cis-D 7,67 cis-D' 7,51
Le Tableau II ci-après résume les résultats ayant trait au produit estérifié obtenu après 1 h, 3 h, 7 h et 24 h de réaction, effectuée comme il est décrit plus haut. Les rendements en chacun des produits sont indiqués en % en poids, par rapport au poids global du produit de la réaction contenant les différents composés A à D et A' à D' cités plus haut. Il ressort clairement de ce Tableau qu'au terme de 7 h de réaction, le produit de celle-ci est déjà constitué à environ 70% en poids du produit désiré, à savoir le jasmonate de méthyle (composé D') et que, à la fin de 24 h, le taux de conversion de l'acide 12-oxo-PDA en acide jasmonique est de l'ordre de 80% (tel que mesuré sur la base de son ester méthylique).
Tableau II
Figure imgf000013_0001
Exemple 2
On a procédé comme il est décrit à l'Exemple 1 , en utilisant le même substrat de départ, mais en variant la nature du microorganisme utilisé. Les résultats de ces tests sont décrits dans le tableau III ci-après et ont tous trait aux produits estérifiés obtenus après 7 heures de réaction. Les rendements en chacun des produits sont indiqués en % en poids, par rapport [ o au poids global du produit de la réaction contenant les différents composés A à D et A' à D' cités à l'Exemple 1. Il ressort de ce tableau qu'au terme de 7 h de réaction, le produit de départ a déjà été pratiquement entièrement consommé, la cinétique de la réaction étant bien entendu dépendante de la nature du microorganisme. Par ailleurs, une analyse chromatographique sur colonne chirale des produits de réaction a mis en évidence le fait que ces microorganismes sont capables d'une résolution cinétique parmi les énantiomères du substrat et favorisent la formation préférentielle de l'acide (+)-cis,(Z)-3-oxo-2- (2-pentényl)- 1 -cyclopentaneacétique.
Tableau III
Figure imgf000014_0001
* résultats après 24 h de réaction

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour la préparation de cétones cycliques de formule
Figure imgf000015_0001
essentiellement de configuration cyclanique cis et dans laquelle la ligne pointillée indique 5 l'emplacement d'une liaison simple ou double, le procédé étant caractérisé en ce qu'un substrat contenant un ou plusieurs composés cycliques carboxyliques de formule
Figure imgf000015_0002
essentiellement de configuration cyclanique cis et dans laquelle le symbole n est un nombre entier impair de 1 à 7 et la ligne pointillée a le sens indiqué à la formule (I) est mis
10 en contact avec une culture d'un microorganisme capable de métaboliser ledit substrat, dans un milieu de réaction approprié et pendant une durée de temps suffisante pour fournir le composé de formule (I) correspondant, que l'on extrait ensuite du milieu réactionnel.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microorganisme est du genre Rhodococcus, Nocardia, Arthrobacter ou Aspergillus.
] 5 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise comme substrat l'acide cis,(Z)-8-[4-oxo-5-(2-pentényl)-2-cyclopentén-l-yl]octanoïque, pour obtenir essentiellement de l'acide cis,(Z)-3-oxo-2-(2-pentényl)-l -cyclopentaneacétique.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le micro¬ organisme est choisi dans le groupe constitué par Rhodococcus rhodochorus, Rhodococcus
20 erytropolis et Rhodococcus sp.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend l'estérification subséquente du produit obtenu, pour former l'ester correspondant.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'addition du substrat à la culture du microorganisme a lieu dans un milieu dépourvu de toute autre
25 source nutritive.
7. Composé de formule
Figure imgf000016_0001
dans laquelle le symbole n est un nombre entier impair de 1 à 7, la ligne pointillée indique l'emplacement d'une liaison simple ou double, les chaînes substituantes ont une configuration relative essentiellement cis et le symbole R représente un atome d'hydrogène ou un radical méthyle, étant entendu que n ne peut pas être 1 ou 7 lorsque la ligne pointillée indique l'emplacement d'une double liaison.
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DD272869A1 (de) * 1988-06-08 1989-10-25 Akad Wissenschaften Ddr Naehrmedium zur herstellung von 7-iso-jasmonsaeure
DD279688A1 (de) * 1988-06-08 1990-06-13 Akad Wissenschaften Ddr Naehrmedium zur herstellung von 7-iso-jasmonsaeure

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