RACEMIZACIÓN BIOCATALÍTICA DE ALFA-HIDROXIACETONAS.
-Procedimiento para la racemización de una &945;-hidroxicetona ópticamente activa de fórmula (1a) o (1b):
**(Ver fórmula)**5 en donde R1 y R2 se eligen independientemente uno del otro entre grupos alquilo opcionalmente sustituidos, grupos arilo, grupos aralquilo, grupos cicloalquilo, por incubación de dicha &945;-hidroxicetona en presencia de una acetoína racemasa de Lactobacillus
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/050925.
Solicitante: BASF SE.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: BASF SE101005518PF 57616 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.
Inventor/es: HAUER, BERNHARD, STURMER, RAINER, DR., KROUTIL,WOLFGANG, FABER,KURT, NESTL,BETTINA,M.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 31 de Enero de 2007.
Fecha Concesión Europea: 1 de Septiembre de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C12P41/00C2
- C12P7/36 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. › preparados a partir de un sustrato constituido por cereales o productos cereales.
Clasificación PCT:
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
- 1
Campo de la invención La invención se refiere a un procedimiento de racemización biocatalítica de
5 [0001] α-hidroxicetonas (aciloínas). Antecedentes de la invención enta la etapa clave en los así llamados procedimientos La racemización represde desracemización, los cuales permiten la transformación cuantitativa de un racemato a un solo producto estereoisomérico. Muchos protocolos de racemización química requieren condiciones de reacción severas y, por tanto, han de realizarse exsitu después de la separación del material a racemizar del producto o productos quirales formados durante la resolución cinética. Solo unos cuantos métodos de racemización son consistentes en condiciones de reacción suaves y, de este modo, se pueden emplear in-situ muy especialmente con catalizadores de metales de transición. [0003] La interconversión enzimática de una aciloína (acetoína) ha sido adscrita a la acción de la así llamada acetoína racemasa, cuya existencia solo fue postulada para el organismo Klebsiella (M. Voloch, M. R. Ladisch, V. W. Rodwell, G. T. Tsao, Biotechnol. Bioeng. 1983, 25, 173-183), pero no se dispone de datos detallados al respecto.Objeto de la invención [0004] Un objeto de la invención consistió en proporcionar un procedimiento que permita la transformación completa de α-hidroxicetonas racémicas a una αhidroxicetona ópticamente activa o a un derivado de la misma.
Descripción detallada de la invención [0005] La presente invención proporciona un procedimiento para la racemización de una α-hidroxicetona ópticamente activa de fórmula (1a) o (1b) como a continuación se define, mediante incubación de dicha α-hidroxicetona en presencia de una acetoína racemasa de Lactobacillus.
- 2[0006] La acetoína racemasa ha sido clasificada en el Enzyme Classification System como E.C. 5.1.2.4 y también se conoce como acetilmetilcarbinol racemasa. [0007] Organismos adecuados como fuente para la acetoína racemasa de acuerdo con la invención son Lactobacilli. Especies preferidas de Lactobacillus son L. paracasei, L. sakei, L. halotolerans, L. delbrueckii, L. confuses, L. oris. Estos organismos son bien conocidos en la técnica y pueden ser aislados por procedimientos conocidos o se pueden obtener a partir de depósitos públicos de microorganismos.
L. paracasei se puede obtener en DSM 20008, DSM 20207, DSM, 2649, ATCC 10 25598, NCIB 9713.
L. sakei se puede obtener en DSM 20017, ATCC 15521.
L. halotolerans se puede obtener en DSM 20190, ATCC 35410.
L. delbrueckii se puede obtener en DSM 20074, ATCC 9649, NCIB 8130.
L. confusus se puede obtener en DSM 20196, ATCC 10881, NCIB 9311.
15 L. oris se puede obtener en DSM 4864, ATCC 49062, NCIB 8831. [0008] Algunos de estos Lactobacilli han sido reclasificados o su nomenclatura ha sido actualizada. Por ejemplo, Lactobacillus halotolerans se conoce también como Weissela halotolerans o Lactobacillus confusus se conoce también como Weissela confusa. Estos sinónimos son bien conocidos y son referenciados, por ejemplo, en el catálogo DSMZ. [0009] La invención consiste en un procedimiento para la racemización de una αhidroxicetona ópticamente activa por incubación de dicha α-hidroxicetona en presencia de una acetoína racemasa de Lactobacillus, en donde la α-hidroxicetona tiene la fórmula (1a) o (1b):
**(Ver fórmula)**
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en donde R1 y R2 se eligen independientemente uno del otro entre grupos alquilo opcionalmente sustituidos, con preferencia grupos alquilo C1-C10, grupos arilo, preferentemente homoarilo, tal como fenilo, o grupos naftilo, que pueden estar opcionalmente sustituidos o grupos heteroarilo, tales como grupos piridinilo o pirimidinilo, o grupos aralquilo, tales como grupos bencilo o grupos cicloalquilo. [0010] Con preferencia los residuos R1 y R2 son metilo, etilo, n-propilo, i-propilo, n-butilo, i-butilo y terc-butilo. [0011] También es posible que R1 esté conectado directamente a R2 de tal manera que se forma una acetoína cíclica. Preferentemente, estas acetoínas cíclicas son anillos de 5 a 8 miembros. Acetoínas preferidas son (R)-2-hidroxi-1,2,3,4tetranaftalin-1-ona o (R)-2-hidroxiindano-1-ona y los respectivos enantiómeros (S). [0012] En los residuos antes mencionados, uno o más átomos de H pueden estar opcionalmente sustituidos por grupos tales como OH, SN, CN, NO2, NH2, NH(alquilo), N(alquilo)2, F, Cl, Br, J, CO, COOH, COO(alquilo). [0013] La incubación de la α-hidroxicetona con la acetoína racemasa se puede efectuar a una temperatura entre 0 y 80, preferentemente entre 10 y 50º C. [0014] La incubación se efectúa normalmente en fase acuosa, la cual se puede ajustar a un valor pH específico por adición de soluciones tampón. El valor pH óptimo es específico para la enzima elegida y puede ser evaluado fácilmente mediante experimentación rutinaria. Normalmente, se elige un pH entre 6 y 8 para el procedimiento de acuerdo con la invención. Es posible añadir disolventes orgánicos a la fase acuosa con el fin de mejorar la solubilidad de los sustratos. [0015] La acetoína racemasa se puede añadir por incubación de la α-hidroxicetona con células enteras de la correspondiente cepa de Lactobacillus. Esto constituye la modalidad preferida de la invención. También es posible aislar de la respectiva cepa de Lactobacillus la enzima en una forma más o menos purificada por aplicación de etapas convencionales de purificación de enzimas. [0016] Si la acetoína racemasa se emplea en forma de células enteras, la respectiva cepa de Lactobacillus se hace crecer en un medio de crecimiento, preferentemente como se describe en la sección experimental, y se recoge. Las células enteras se
- 4
pueden emplear en el procedimiento de acuerdo con la invención bien inmediatamente o se pueden guardar, preferentemente en forma liofilizada, y utilizarse posteriormente. [0017] Otro aspecto de la invención reside en un procedimiento para la producción de una α-hidroxicetona acilada ópticamente activa por acilación enantioselectiva de una α-hidroxicetona racémica, que comprende un procedimiento para la racemización de una α-hidroxicetona ópticamente activa por incubación de dicha αhidroxicetona en presencia de una acetoína racemasa de Lactobacillus. Dicho procedimiento se describe en el siguiente esquema de reacción:
**(Ver fórmula)**
Este procedimiento permite la transformación completa (100%) del sustrato racémico a una α-hidroxicetona acilada ópticamente activa. Sección experimental [0019] Se pudo comprobar que células microbianas enteras, en particular Lactobacillus paracasei subsp. paracasei DSM 20008, DSM 20207, DSM 2649, Lactobacillus sakei subsp. sakei DSM 20017, Lactobacillus halotolerans DSM 20190, Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii DSM 20074, Lactobacillus confusus DSM 20196 y Lactobacillus oris DSM 4864, podían racemizar los compuestos de α-hidroxicarbonilo 1-4 de la estructura general mostrada a continuación, en donde R1 y R2 son como sigue:
- 5
**(Ver fórmula)**
(1) -CH3 -CH3
(2) -C6H5 -C6H5
(3) -CH3 -C6H5
(4) -C6H5 -CH3
Preparación del biocatalizador: [0020] Se hicieron crecer en medio #11, en la forma sugerida por DSMZ, Lactobacillus paracasei subsp. paracasei DSM 20008, DSM 20207, DSM 2649, Lactobacillus sakei subsp. sakei DSM 20017, Lactobacillus halotolerans DSM 20190, Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii DSM 20074, Lactobacillus confusus DSM 20196 y Lactobacillus oris DSM 4864. Los siguientes componentes del medio fueron esterilizados en cinco grupos separados: Grupo I: caseína peptona (10g/L, Sigma), peptona bacteriológica (10g/L, Oxoid), extracto de levadura (5g/L, Oxoid). Grupo II: Glucosa (20g/L, Fluka). Grupo III: Tween 80 (monooleato de polioxietilensorbitan, 1 g/L, Aldrich). Grupo IV: K2HPO4 (2g/L, Merck). Grupo V: acetato Na trihidratado (8.3g/L, Fluka), (NH4)2-citrato (2g/L, Fluka),
MgSO4*7H2O (0,2g/L, Fluka), MnSO4*H2O (0,05g/L, Fluka). [0021] Las cepas se hicieron crecer en cultivos en matraz sin sacudir: a 30º C (Lactobacillus paracasei subsp. paracasei DSM 20008, DSM 20207, DSM 2649, Lactobacillus sakei subsp. sakei DSM 20017, Lactobacillus halotolerans DSM 20190 y Lactobacillus confusus DSM 20196) y a 37°C (Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii DSM...
Reivindicaciones:
1. -Procedimiento para la racemización de una α-hidroxicetona ópticamente activa de fórmula (1a) o (1b):
**(Ver fórmula)**
5 en donde R1 y R2 se eligen independientemente uno del otro entre grupos alquilo opcionalmente sustituidos, grupos arilo, grupos aralquilo, grupos cicloalquilo, por incubación de dicha α-hidroxicetona en presencia de una acetoína racemasa de Lactobacillus.
2. -Procedimiento según la reivindicación 1, en donde R1 es fenilo o metilo y R2 es metilo o fenilo.
3. - Procedimiento según la reivindicación 1, en donde R1 es 4-terc-butoxi
o metilo y R2 es metilo o 4-terc-butoxi.
4. -Procedimiento según la reivindicación 1, en donde la fórmula (1a) 15 representa (R)-2-hidroxi-1,2,3,4-tetranaftalin-1-ona o (R)-2-hidroxiindano-1-ona.
5. -Procedimiento según la reivindicación 1, en donde la acetoína racemasa de Lactobacillus se elige del grupo de L. paracasei, L. sakei, L. halotolerans, L. delbrueckii, L. confusus, L. oris.
6. -Procedimiento según la reivindicación 1, en donde como acetoína 20 racemasa se emplean células enteras de Lactobacillus.
7. -Procedimiento según la reivindicación 1, en donde la incubación se efectúa a una temperatura entre 10 y 50º C.
8. - Procedimiento para la producción de una α-hidroxicetona acilada
ópticamente activa por acilación enantioselectiva de una α-hidroxicetona racémica 25 que comprende un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1.
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