PROCEDIMIENTO PARA LA REDUCCION ENZIMATICA ENANTIOSELECTIVA DE CETOCOMPUESTOS.
Procedimiento para la reducción enzimática enantioselectiva de cetocompuestos de fórmula general I
(I)R1-C(O)-R2
en la que R1 representa uno de los restos
1) -alquilo (C1-C20),
siendo alquilo de cadena lineal o de cadena ramificada,
2) -alquenilo (C2-C20), siendo alquenilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene hasta cuatro dobles enlaces,
3) -alquinilo (C2-C20), siendo alquinilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene hasta cuatro triples enlaces,
4) -arilo (C6-C14),
5) -alquil (C1-C8)-arilo (C6-C14),
6) -heterociclo (C5-C14), que está no sustituido o está mono, di o trisustituido con -OH, halógeno, -NO2 y/o -NH2, o
7) -cicloalquilo (C3-C7);
en la que los restos mencionados anteriormente bajo 1) a 7) están no sustituidos o están mono, di o trisustituidos independientemente entre sí con -OH, halógeno, -NO2 y/o -NH2,
y R2 representa uno de los restos
8) -alquilo (C1-C6), siendo alquilo de cadena lineal o de cadena ramificada,
9) -alquenilo (C2-C6), siendo alquenilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene hasta tres dobles enlaces,
10) -alquinilo (C2-C6), siendo alquinilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene dos triples enlaces, o
11) -alquil (C1-C10)-C(O)-O-alquilo (C1-C6), siendo alquilo lineal o de cadena ramificada y está no sustituido o está mono, di o trisustituido con -OH, halógeno, -NO2 y/o -NH2,
en la que los restos mencionados anteriormente bajo 8) a 11) están no sustituidos o están mono, di o trisustituidos independientemente entre sí con -OH, halógeno, -NO2 y/o -NH2,
caracterizado porque
una mezcla monofásica líquida que comprende
(a) al menos el 5% en peso/volumen de un compuesto de fórmula (I),
(b) al menos el 15% en volumen de 2-propanol y/o 2-butanol, y
(c) agua
se trata con una óxido reductasa R-específica en presencia de un cofactor, para formar un hidroxicompuesto quiral de fórmula general II
(II)R1-CH(OH)-R2
en la que R1 y R2 tienen el significado indicado anteriormente, regenerándose el cofactor mediante la oxidación del 2-propanol y/o 2-butanol
Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W06001562EP.
Solicitante: IEP GMBH.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: RHEINGAUSTRASSE 190-196,65203 WIESBADEN.
Inventor/es: GUPTA,ANTJE,DR, TSCHENTSCHER,ANKE, BOBKOVA,MARIA.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 21 de Octubre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C12P7/02 QUIMICA; METALURGIA. › C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA. › C12P PROCESOS DE FERMENTACION O PROCESOS QUE UTILIZAN ENZIMAS PARA LA SINTESIS DE UN COMPUESTO QUIMICO DADO O DE UNA COMPOSICION DADA, O PARA LA SEPARACION DE ISOMEROS OPTICOS A PARTIR DE UNA MEZCLA RACEMICA. › C12P 7/00 Preparación de compuestos orgánicos que contienen oxígeno. › que contienen un grupo hidroxilo.
Clasificación PCT:
- C12P7/02 C12P 7/00 […] › que contienen un grupo hidroxilo.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento para la reducción enzimática enantioselectiva de cetocompuestos.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la reducción enzimática enantioselectiva de cetocompuestos, especialmente de ésteres del ácido 4-halo-3-oxobutírico para dar los correspondientes R-alcoholes o ésteres del ácido S-4-halo-3-hidroxibutírico.
Las carbonil reductasas (otras denominaciones: alcohol deshidrogenasas, óxido reductasas) se conocen como catalizadores para la reducción de compuestos de carbonilo o para la oxidación de alcoholes secundarios. Estas enzimas necesitan una coenzima, por ejemplo NAD(P)H. La reducción de cetonas con la carbonil reductasa obtenida de Lactobacillus kefir y la coenzima NADPH se conoce por ejemplo por el documento US 5.342.767.
Los hidroxicompuestos ópticamente activos son unidades estructurales quirales valiosas con amplia aplicación para la síntesis de compuestos farmacológicamente eficaces, sustancias aromáticas, feromonas, productos agroquímicos e inhibidores enzimáticos. Los ésteres del ácido S-4-halo-3-hidroxibutírico son por ejemplo productos intermedios importantes para la síntesis de inhibidores de la HMG-CoA reductasa, D-carnitina y otros.
Se conocen enzimas enantioselectivas, que por ejemplo pueden reducir ésteres del ácido 4-halo-3-oxobutírico para dar los correspondientes ésteres del ácido S-4-halo-3-hidroxibutírico. Como ejemplos pueden mencionarse:
reductasas de levadura de panadería (D-enzyme-1, D-enzyme-2, J. Am. Chem. Soc. 107, 2993-2994, 1985);
aldehído reductasa 2 de Sporobolomyces salmonicolor (Appl. Environ. Microbiol. 65, 5207-5211, 1999);
éster del ácido cetopantoténico reductasa de Candida macedoniensis (Arch. Biochem. Biophys. 294, 469-474, 1992);
reductasa de Geotrichum candidum (Enzyme Mircrob. Technol. 14, 731-738, 1992);
carbonil reductasa de Candida magnoliae (documento WO 98/35025);
carbonil reductasa de Kluyveromyces lactis (documento JP-A Hei 11-187869);
proteína portadora de ß-cetoacil-acilo reductasa de la ácido graso sintetasa tipo II (documento JP-A 2000-189170);
(R)-2-octanol deshidrogenasa de Pichia finlandica (documento EP 1179595 A1);
alcohol deshidrogenasas secundarias R-específicas de organismos del género Lactobacillus (Lactobacillus kefir (documento US5200335), Lactobacillus brevis (documento DE 19610984 A1) (Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. Diciembre de 2000; 56 Pt 12: 1696-8), Lactobacillus minor (documento DE10119274); Pseudomonas (documento US 05385833) (Appl Microbiol Biotechnol. Agosto de 2002; 59(4-5):483-7. publicación electrónica del 26 de junio de 2002, J. Org. Chem. 1992, 57, 1532).
A excepción de las enzimas de Pseudomonas, de Lactobacillus y de Pichia finlandica (documento EP 1179595 A1) las enzimas conocidas en la mayoría de los casos no aceptan ningún alcohol secundario como sustrato y tampoco catalizan la oxidación de alcoholes secundarios.
Por tanto, en un proceso de reducción enzimático industrial estas enzimas deben acoplarse a una enzima adicional responsable de la regeneración del cofactor NADH o NADPH. Tales enzimas adecuadas para la regeneración de NAD(P)H son formiato deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa, malato deshidrogenasa, glicerol deshidrogenasa y alcohol deshidrogenasa, que preferiblemente se expresan junto con la enzima para la reducción de ésteres del ácido 4-halo-3-oxobutírico.
Pudo demostrarse que las células recombinantes de Escherichia coli, que por ejemplo expresan simultáneamente el gen para la carbonil reductasa de Candida magnoliae, así como el gen para la glucosa deshidrogenasa de Bacillus megaterium, pueden utilizarse de manera eficaz en el sistema bifásico acuoso/orgánico, lográndose concentraciones de sustrato de > 40% (porcentaje en peso) (Appl Microbiol Biotechnol (2001), 55; 590-595, Ann N Y Acad Sci. 13 de diciembre de 1998; 864:87-95).
Procesos con enzimas del grupo de los Lactobacillales (Lactobacillus minor; documento DE 10119274) se han realizado hasta la fecha satisfactoriamente con regeneración de coenzima acoplada a sustrato con 2-propanol, realizándose la reducción de sustratos insolubles también en altas concentraciones mediante la utilización de sistemas bifásicos acuosos/orgánicos (documentos US 5342767, DE10119274).
Básicamente en la aplicación de la regeneración de coenzima acoplada con sustrato con 2-propanol o 2-butanol se consideró la tolerancia reducida de la mayoría de las enzimas con respecto al 2-propanol y 2-butanol como limitativa. Habitualmente se utilizan concentraciones de 2-propanol claramente inferiores al 10% en volumen.
En el estado de la técnica no se conoce ningún procedimiento que describa el uso de óxido reductasas R-específicas de levaduras con regeneración de coenzima acoplada con sustrato con 2-propanol y/o 2-butanol.
Mediante la utilización limitada del cosustrato 2-propanol se consiguieron sólo tasas de conversión y concentraciones de sustrato insatisfactorias (Angew Chemie Int Ed Engl 2002, 41: 634-637, Biotechnol Bioeng 5 de abril de 2004; 86 (1): 55-62).
En el documento EP 1 179 595 A se describe un procedimiento para la reducción enantioselectiva de compuestos de carbonilo, en el que se utilizan el compuesto de carbonilo en una concentración del 0,1-90% y el cosustrato glucosa, formiato, etanol o 2-propanol en un exceso de 1-20 veces.
El documento WO 02/086126 A enseña un procedimiento para la reducción enantioselectiva de compuestos de carbonilo, en el que la óxido reductasa S o R-específica, el cofactor NAD(P)H y el compuesto de carbonilo se incuban en un sistema de 2 fases.
El documento WO 2004/111083 A y el documento WO 03/078615 A describen procedimientos para la producción de hidroxicompuestos, reduciéndose compuestos de carbonilo con NADH como cofactor y 2-propanol o 2-butanol como cosustrato por medio de una óxido reductasa S-específica de Pichia capsulata o Rhodococcus para dar los correspondientes S-hidroxicompuestos.
Recientemente pudo aislarse una alcohol deshidrogenasa de cadena mediana, S-específica de Rhodococcus ruber, que también es todavía estable y activa a concentraciones considerablemente mayores de 2-propanol del 50-80% (porcentaje en volumen). (Biotechnol Bioeng 5 de abril de 2004; 86 (1): 55-62), documento WO 03/078615).
La invención tiene como objetivo superar estos inconvenientes y se refiere a un procedimiento para la reducción enzimática enantioselectiva de cetocompuestos de fórmula general I
en la que R1 representa uno de los restos
1) -alquilo (C1-C20), siendo alquilo de cadena lineal o de cadena ramificada,
2) -alquenilo (C2-C20), siendo alquenilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene hasta cuatro dobles enlaces,
3) -alquinilo (C2-C20), siendo alquinilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene hasta cuatro triples enlaces,
4) -arilo (C6-C14),
5) -alquil (C1-C8)-arilo (C6-C14),
6) -heterociclo (C5-C14), que está no sustituido o está mono, di o trisustituido con -OH, halógeno, NO2 y/o -NH2, o
7) -cicloalquilo (C3-C7),
en la que los restos mencionados anteriormente bajo 1) a 7) están no sustituidos o están mono, di o trisustituidos independientemente entre sí con -OH, halógeno, -NO2 y/o -NH2,
y R2 representa uno de los restos
8) -alquilo (C1-C6), siendo alquilo de cadena lineal o de cadena ramificada,
9) -alquenilo (C2-C6), siendo alquenilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene hasta tres dobles enlaces,
10) -alquinilo (C2-C6), siendo alquinilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene dos triples enlaces, o
11) -alquil (C1-C10)-C(O)-O-alquilo (C1-C6), siendo alquilo...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento para la reducción enzimática enantioselectiva de cetocompuestos de fórmula general I
en la que R1 representa uno de los restos
1) -alquilo (C1-C20), siendo alquilo de cadena lineal o de cadena ramificada,
2) -alquenilo (C2-C20), siendo alquenilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene hasta cuatro dobles enlaces,
3) -alquinilo (C2-C20), siendo alquinilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene hasta cuatro triples enlaces,
4) -arilo (C6-C14),
5) -alquil (C1-C8)-arilo (C6-C14),
6) -heterociclo (C5-C14), que está no sustituido o está mono, di o trisustituido con -OH, halógeno, -NO2 y/o -NH2, o
7) -cicloalquilo (C3-C7);
en la que los restos mencionados anteriormente bajo 1) a 7) están no sustituidos o están mono, di o trisustituidos independientemente entre sí con -OH, halógeno, -NO2 y/o -NH2,
y R2 representa uno de los restos
8) -alquilo (C1-C6), siendo alquilo de cadena lineal o de cadena ramificada,
9) -alquenilo (C2-C6), siendo alquenilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene hasta tres dobles enlaces,
10) -alquinilo (C2-C6), siendo alquinilo de cadena lineal o de cadena ramificada y dado el caso contiene dos triples enlaces, o
11) -alquil (C1-C10)-C(O)-O-alquilo (C1-C6), siendo alquilo lineal o de cadena ramificada y está no sustituido o está mono, di o trisustituido con -OH, halógeno, -NO2 y/o -NH2,
en la que los restos mencionados anteriormente bajo 8) a 11) están no sustituidos o están mono, di o trisustituidos independientemente entre sí con -OH, halógeno, -NO2 y/o -NH2,
caracterizado porque
una mezcla monofásica líquida que comprende
(a) al menos el 5% en peso/volumen de un compuesto de fórmula (I),
(b) al menos el 15% en volumen de 2-propanol y/o 2-butanol, y
(c) agua
se trata con una óxido reductasa R-específica en presencia de un cofactor, para formar un hidroxicompuesto quiral de fórmula general II
en la que R1 y R2 tienen el significado indicado anteriormente, regenerándose el cofactor mediante la oxidación del 2-propanol y/o 2-butanol.
2. Procedimiento para la reducción enzimática enantioselectiva del cetocompuesto 2,5-hexanodiona, caracterizado porque una mezcla monofásica líquida que comprende
(a) al menos el 5% en peso/volumen de 2,5-hexanodiona,
(b) al menos el 15% en volumen de 2-propanol y/o 2-butanol, y
(c) agua
se trata con una óxido reductasa R-específica en presencia de un cofactor, regenerándose el cofactor mediante la oxidación del 2-propanol y/o 2-butanol.
3. Procedimiento para la reducción enzimática enantioselectiva del cetocompuesto acetoxiacetona, caracterizado porque una mezcla monofásica líquida que comprende
(a) al menos el 5% en peso/volumen de acetoxiacetona,
(b) al menos el 15% en volumen de 2-propanol y/o 2-butanol, y
(c) agua
se trata con una óxido reductasa R-específica en presencia de un cofactor, regenerándose el cofactor mediante la oxidación del 2-propanol y/o 2-butanol.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la óxido reductasa R-específica es de origen microbiano y procede especialmente de bacterias del grupo Lactobacillales, especialmente del género Lactobacillus, o de levaduras, especialmente de los géneros Pichia, Candida, Pachysolen, Debaromyces o Issatschenkia.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como cofactor se utiliza NAD(P)H.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la mezcla monofásica líquida, en caso de usar una óxido reductasa de origen bacteriano, comprende al menos el 25% en volumen de 2-propanol y/o 2-butanol.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la mezcla monofásica líquida comprende entre el 25 y el 90% en volumen, especialmente entre el 35 y el 70% en volumen, de 2-propanol y/o 2-butanol.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la mezcla monofásica líquida comprende el cetocompuesto entre el 5 y el 50% en peso/volumen, especialmente entre el 15 y el 50% en peso/volumen.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 4 a 8, caracterizado porque como compuesto de fórmula general (I) se utiliza 4-cloroacetoacetato de etilo, acetoacetato de metilo, 3-oxovalerato de etilo, 4-hidroxi-2-butanona, piruvato de etilo, 2,3-dicloroacetofenona, acetofenona, 1-[3,5-bis(trifluorometil)fenil]etan-1-ona, 2-octanona, 3-octanona, 1,4-dicloro-2-butanona, cloruro de fenacilo, 4-bromoacetoacetato de etilo, 1,1-dicloroacetona, 1,1,3-tricloroacetona o 1-cloroacetona.
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