БИОКАТАЛИТИЧЕСКОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ 1-(4-МЕТИЛФЕНИЛ)ЭТАНОНА
Аннотация
R- и S-1-(4-Метилфенил)этанолы являются компонентами эфирных масел некоторых растений семейства имбирных, используются для производства духов, отдушек для мыла и синтетических моющих средств. Эти соединения обладают антибактериальной активностью в отношении Pseudomonas aeruginosa. Нами изучено биовосстановление 1-(4-метилфенил)этанона, катализируемое клетками P. crispum, обладающими карбонилредуктазной активностью. Энантиоселективное восстановление 1-(4-метилфенил)этанона, протекающее в присутствии клеток P. crispum в водной среде при температуре 23-27 °C в течение 48 ч, приводит к образованию (S)-(–)-1-(4-метилфенил)этанола с выходом 49% (96% ее). Дальнейшая трансформация исходного кетона в течение 144 ч, как и в случае использования катализатора D. carota, приводит к незначительному повышению выхода спирта до 51%, однако при этом оптическая чистота продукта снижается до 80% ее. Исследовано также биовосстановление 1-(4-метилфенил)этанона, катализируемое клетками P.crispum, в присутствии экзогенных восстановителей (этанола, изопропанола или глюкозы), которые существенно влияют на выход продукта и энантиоселективность процесса. Установлено, что трансформация 1-(4-метилфенил)этанона в присутствии этанола (1-5%) или изопропанола (1-5%) в течение 144 ч приводит к образованию (S)-(–)-1-(4-метилфенил)этанола с удовлетворительными выходами и оптической чистотой. Восстановление 1-(4-метилфенил)этанона в присутствии изопропанола (1-3%) на 72 ч реакции приводит к снижению выхода (S)-(–)-1-(4-метилфенил)этанола, при этом возрастает концентрация исходного кетона. Биотрансформация 1-(4-метилфенил)этанона в течение 144 ч в присутствии эквимолярного количества глюкозы приводит к увеличению выхода (S)-(–)-1-(4-метилфенил)этанола до 52% (96% ee).
Для цитирования:
Чанышева А.Р., Дибаева С.Т., Зорин В.В. Биокаталитическое восстановление 1-(4-метилфенил)этанона. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 1. С. 104-109. DOI: 10.6060/ivkkt.20246701.6885.
Литература
Ishihara K., Hamada H., Hirata T., Nakajima N. Bio-transformation using plant cultured cells. J. Molec. Catal. B: Enzymatic. 2003. V. 23. P. 145-170. DOI: 10.1016/S1381-1177(03)00080-8.
Patil D. Biocatalysis using plant material: A green access to asymmetric reduction. Int. J. Chem. Tech. Res. 2015. V. 8. N 8. P. 318-324.
Patel R., Namee C.G., Banerjee A., Howell J.M., Robison R.S., Szarka L.J. Stereoselective reduction of β-keto esters by Geotrichum candidum. Enzyme Microbiol. Technol. 1992. V. 14. P. 731–738. DOI: 10.1016/0141-0229(92)90113-3.
Villa R., Molinari F. Reduction of Carbonylic and Carboxylic Groups by Plant Cell Cultures. J. Nat. Prod. 2008. V. 71. P. 693 – 696. DOI: 10.1021/np070386s.
Nakamura K., Matsuda T. Asymmetric reduction of trifluoromethyl ketones containing a sulfur functionality by the alcohol dehydrogenase from Geotrichum. Tetrahedron. 1998. V. 54. P. 8393–8402. DOI: 10.1016/S0040-4020(98)00439-6.
Hamada H., Nakamura N., Kawabe S., Funamoto T. Enantioselectivity in the reduction of α-dicarvelone by cell suspension cultures of Nicotiana tabacum. Phytochemistry. 1988. V. 27. P. 3807-3808. DOI: 10.1016/0031-9422(88)83021-8.
Matsuda T., Harada T., Nakajima Y., Itoh T., Nakamura K. Two classes of enzymes of opposite stereochemistry in an organism: one for fluorinated and another for nonfluorinated substrates. J. Org. Chem. 2000. V. 65. P. 157-163. DOI: 10.1021/jo991283k.
Andrade L.H., Utsunomiya R.S., Omori A.T.M., Porto A. L., Comasseto J.V. Edible catalysts for clean chemical reactions: Bioreduction of aromatic ketones and biooxidation of secondary alcohols using plant. J. Molec. Catal. B: Enzymatic. 2006. V. 38. N 2. P. 84–90. DOI: 10.1016/j.molcatb.2005.11.009.
Matsuda T., Nakajima Y., Harada T., Nakamura K. Asymmetric reduction of simple aliphatic ketones with dried cells of Geotrichum candidum. Tetrahedron: Asymmetry. 2002. V. 13. P. 971–974. DOI: 10.1016/S0957-4166(02)00226-4.
Chanysheva A.R., Vorobyova T.E., Zorin V.V. Relative reactivity of substituted acetophenones in enantioselective biocatalytic reduction catalyzed by plant cells of Daucus carota and Petroselinum crispum. Tetrahedron. 2019. V. 75. P. 130494. DOI: 10.1016/j.tet.2019.130494.
Chanysheva A.R., Sufiyarova A.L., Privalov N.V., Zorin V.V. Enantioselective synthesis of (S)-(-)-1-(4-fluorophenyl)ethanol. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 8. P. 111. DOI: 10.6060/ivkkt.20226508.6637.
Demmel G.I., Bordón D.L., Vázquez A.M., Decarlini M.F., Ruiz G.M., Cantero J.J. Rossi L.I., Aimar M.L. Optimisation, scope and advantages of the synthesis of chiral phenylethanols using whole seeds of Bauhinia variegata L. (Fabaceae) as a new and stereoselective bioreducer of carbonyl compounds. Biocatal. Biotransform. 2020. P. 1. DOI: 10.1080/10242422.2020.1789115.
Bordón D.L., Vázquez A.M., Decarlini M.F., Demmel G.I., Rossi L.I., Aimar M.L. Optimisation of the bioreduction process of carbonyl compounds promoted by seeds of glossy privet (Ligustrum lucidum - Oleaceae) and its application to the synthesis of key intermediates. Biocatal. Biotrans-form. 2020. P. 1-15. DOI: 10.1080/10242422.2020.1786070.
Mączka W., Wińska K., Grabarczyk M., Galek R. Plant-Mediated Enantioselective Transformation of Indan-1-One and Indan-1-ol. Catalysts. 2019. V. 9(10). P. 844-853. DOI: 10.3390/catal9100844.
Chanysheva A.R., Sufiyarova A.L., Privalov N.V., Zorin V.V. Green Asymmetric Reduction of Methylacetophenone. Russ. J. Gen. Chem. 2022. V. 92. N 13. P. 3111–3115. DOI: 10.1134/S1070363222130126.
Chanysheva A.R., Vorobyova E.N., Zorin V.V. Enanti-oselective bioreduction of acetophenone into (R)- and (S)-1-phenylethanols. Russ. J. Gen. Chem. 2017. V. 87. N 13. P. 3259–3262. DOI:10.1134/S1070363217130229.
Gašo-Sokač D., Nujić M., Bušić V., Habuda-Stanić M. Biocatalytic reductions by plant tissue - Green alternative to alcohol production. Croat. J. Food Sci. Technol. 2014. V. 6. N 1. P. 51–60.
Chanysheva A.R., Privalov N.V., Zorin V.V. Enantioselective biocatalytic reduction of hexan-2-one, catalyzed by Petroselinum crispum cells. Russ. J. Gen. Chem. 2020. V. 90. N 13. P. 2542–2545. DOI: 10.1134/S1070363220130022.
Chanysheva A.R., Yunusova G.V., Vorobyova T.E., Zorin V.V. Enantioselective synthesis of (S)-1-phenylethanol, a precursor to low-molecular-weight bioregulators. Russ. J. Gen. Chem. 2016. V. 86. N 13. P. 3021 – 3024. DOI: 10.1134/S107036321613017X.
Chanysheva A.R., Sheiko E.A., Zorin V.V. Stereoselec-tive bioreduction of hexan-2-one into (2S)-(+)-hexan-2-ol. Russ. J. Gen. Chem. 2018. V. 88. N 13. P. 2934–2936. DOI: 10.1134/S1070363218130170.
Chanysheva A.R., Zorin V.V. Enantioselective bioreduction of heptan-2-one and octan-2-one catalyzed by Daucus carota cells. Indian J. Chem. 2020. V. 59B. P. 1381-1383. DOI: 10.56042/ijcb.v59i9.28392.
Chanysheva A.R., Sheiko E.A., Zorin V.V. Asymmetric bioreduction of 4-chloroacetophenone catalyzed by Daucus carota cells in water and organic solvents. Ekolog. Khim. 2021. V. 30. N 6. P. 301–305 (in Russian). DOI: 10.1134/S1070363221130247.
