Bioconversion of 2-Ethylpyridine by Beauveria bassiana | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 4 мая, печатный экземпляр отправим 8 мая.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Биология

Опубликовано в Молодой учёный №15 (95) август-1 2015 г.

Дата публикации: 02.08.2015

Статья просмотрена: 44 раза

Библиографическое описание:

Parshikov, I. A. Bioconversion of 2-Ethylpyridine by Beauveria bassiana [Текст] / I. A. Parshikov, F. M. Khasaeva // Молодой ученый. — 2015. — №15. — С. 241-243.

Investigated the bioconversion of 2-ethylpyridine by the fungus Beauveria bassiana ATCC 7159. In the result of researches was obtained the hydroxylated derivative of the initial substrate. The yield of the product was observed as 60 %.

Keywords: bioconversion, fungi, Beauveria bassiana, 2-ethylpyridine

 

Introduction

Microbial hydroxylation is very important for obtaining new compounds used in organic synthesis [1–12]. Known not so many strains of microorganisms are able to carry out the hydroxylation of pyridines [13,14].

Some fungi are capable of hydroxylating of alkyl substituents of pyridines without affecting the heterocyclic ring. This allows you to get the appropriate hydroxyalkyl pyridines of interest to pharmacology with preparative yield [15].

The aim of this work was to study of the microbial hydroxylation of the methylene group of the alkyl substituent of 2-ethylpyridine. The product of such hydroxylation has optical activity and can be used in the synthesis of various valued medicines.

Materials and Methods

We used the strain of fungus Beauveria bassiana ATCC 7159 from the American Type Culture Collection.

The process of hydroxylation was carried out in a buffer solution of pH 6.0, for 48 hours by suspension of non-reproducing cells which previously grown up to stationary phase in the medium of the following composition (g/L): glucose — 20.0; corn steep liquor — 10.0; peptone — 5.0; KH2PO4–5.0; and deionized water, 1000 ml; the pH was adjusted to 5.0. 2-ethylpyridine (I) was added to the buffer mixture in an amount of 100 mg/L. The products of transformation were extracted from the culture medium by extraction with chloroform and separated on a column in the solvent system — hexane-ethyl acetate-methanol (5:5:1). For column chromatography was used silica gel — Kieselgel 0.200±0.036 (Merck AG, Germany). Thin-layer chromatography was performed on plates Silica gel 60 F254 (Merck KgaA, Darmstadt, Germany).

Electron ionization (EI) mass spectrometry was performed at an electron energy of 80 eV on the instrument Varian MAT-112 and on the instrument MX 1321A with the electron energy of 70 eV.

1H nuclear magnetic resonance (NMR) spectral analyses were performed at 60 MHz Tesla BS-467 (Czech Republic) NMR spectrometer operating at 28°C. Compounds were dissolved in CCl4.

Optical rotations were measured on a polarimeter Chemapol IV (Rudolph, USA)

Results and discussion

It has been found that B. bassiana ATCC 7159 transformed 2-ethylpyridine (I) into (-)-2-(1-hydroxyethyl)pyridine (II), in a yield of 60 % (Fig. 1). In extracts was detected product II (Rf= 0,44) moreover there was detected presence of starting material I.

Fig. 1. Structures of 2-ethylpyridine (I) and of 2- (1-hydroxyethyl)pyridine (II)

 

The EI mass spectrum of compound II (m/z, I %): 123 [М+] (5), 122 [М-Н]+ (3), 108 [М-СН3]+ (100), 106 [М-ОH]+ (47), 105 [М-H2О]+ (14), 80 [М-CH3-СО]+ (47), 79 [М-CH3-СHО]+ (70), 78 [М-CH3-СHОH]+ (47), 53 [М-CH3-СО-HCN]+ (35).

To confirm the structure of the compound II was investigated its 1H NMR spectrum (CCl4) δ 1,36 d (3Н, СН3, 7,0), 4,53 s (1Н, ОН), 4,73 q (1Н, СН, 7,0), 6,8–7,8 m (3Н, β, β', γ-CH), 8,33 d (1Н, α-СН, 5,0).

As a substrate for the hydroxylation was selected 2-ethylpyridine, that is of practical interest.

So if the alkyl substituent of that compound has a methylene group, there can be expected the hydroxylation and the formation of an optically active alcohol.

The desired product (-)-2-(1-hydroxyethyl)pyridine was obtained for 48 hours and was isolated on a colomn with a yield of 60 %, [α]D20 -56,7º (c 2.2, CH3OH).

Previously, it was described similar oxidation of ethylbenzene with yields from 3 to 60 %. Thus, in some cases, also was observed formation of optically active secondary alcohols (enantioselectivity with 5 to 97 %) [16].

Our proposed method for producing an optically active alcohol II has a great value, since some of its levorotatory enantiomers have the medicinal properties [17]. The fragment of pyridine is part of many drugs [18], including antimalarial [19].

Known chemical methods for the preparation of isomeric (-)-(1-hydroxyethyl)pyridines are complicated, multistage, require the use of expensive and aggressive reagents, making those technologies low.

Our proposed process has great advantages over known chemical methods for producing (-)-(1-hydroxyethyl)pyridines.

 

References:

 

1.      Parshikov I. A., Sutherland J. B. Microbial transformations of antimicrobial quinolones and related drugs. // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2012. V.39. N 12. P. 1731–1740. doi: 10.1007/s10295–012–1194-x

2.      Parshikov I. A., Silva E. O., Furtado N. A. J. C. Transformation of saturated nitrogen-containing heterocyclic compounds by microorganisms. // Appl. Microbiol. Biotecnol. 2014. V.98. N 4. P.1497–1506. doi: 10.1007/s00253–013–5429–1

3.      Parshikov I. A., Modyanova L. V., Dovgilevich E. V., Terentyev P. B., Vorobyeva L. I., Grishina G. V. Microbial transformations of nitrogen heterocycles. III. Microbial synthesis of 1-benzoylpiperidine and 1-benzoylpyrrolidine hydroxy derivatives. // Chem. Heterocycl. Compd. 1992. V.28, N 2. P.159–162. doi: 10.1007/BF00473936

4.      Parshikov I. A., Terent'ev P. B., Piskunkova N. F., Gracheva R. A., Bulakhov G. A. Microbial Transformation of 4-Phenylpyrrolidone-2 Derivatives by Micellar Fungi. // Cheminform. 2010. V. 29. N 1. doi: 10.1002/chin.199801032

5.      Modyanova L. V., Duduchava M. R., Piskunkova N. F., Grishina G. V., Terentyev P. B., Parshikov I. A. Microbial transformations of piperideine and pyridine derivatives. // Chem. Heterocycl. Compd. 1999. V.35. N 5. P. 580–586. doi: 10.1007/BF02324642

6.      Williamson J. S., Parshikov I. A.,Avery M. A. Biotransformations of Artemisinin. in: Recent Progress in Medicinal Plants, (Phytochemistry and Pharmacology). 2007. V. 17. P.115–138. doi: 10.17686/sced_rusnauka_2007–1129

7.      Parshikov I. A. Microbial conversions of terpenoids. 2015. M.: Editus, 100 p. doi: 10.17686/sced_rusnauka_2015–1130

8.      Dovgilevich E. V., Parshikov I. A., Modyanova L. V., Terent'ev P. B., Bulakhov G. A. A novel microbial transformation of gamma-carboline derivative 3,6-dimethyl-9- [2-(2-methylpyrid-5-yl)ethyl]-1,2,3,4-tetrahydro-gamma-carboline. // Mendeleev Commun. 1991. N 2. P.42–43. doi: 10.1070/MC1991v001n02ABEH000024

9.      Terent'ev P. B., Parshikov I. A., Grishina G. V., Piskunkova N. F., Chumakov T. I., Bulakhov G. A. Hydroxylation of the Multiple Bond in 1-Benzyl-3-methyl-Δ3-piperideine by Micellar Fungi. // Cheminform. 2010. V.29. N 1. doi: 10.1002/chin.199801033

10.  Parshikov I. A., Freeman J. P., Williams A. J., Moody J. D., Sutherland J. B. Biotransformation of N-acetylphenothiazine by fungi. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1999. V. 52. P.553–557. doi: 10.1007/s002530051559

11.  Williams A. J., Parshikov I. A., Moody J. D., Heinze T. M., Sutherland J. B. Fungal transformation of the antimicrobial agent during growth on poultry-litter materials. // J. Appl. Poultry Res. 2004. V.13. N 2. P. 235–240. doi: 10.1093/japr/13.2.235

12.  Parshikov I. A., Terentyev P. B., Modyanova L. V., Duduchava M. R., Dovgilevich E. V., Butakoff K. A. Microbial transformation of 9-amino-1,2,3,4,5,6,7,8-octahydroacridine. // Chem. Heterocycl. Compd. 1994. V.30. N 5. P.627–628. doi: 10.1007/BF01169849

13.  Parshikov I. A. Microbial conversions of nitrogenous heterocycles. 2015. M.: Editus, 130 p.

14.  Khasaeva F. M., Zakharchuk L. M., Netrusov A. I., Parshikov I. A. Biodegradation of pyridine by Arthrobacter sp. // Natural Science. In: Young Scientist USA. 2014. V.1, P.50–52. doi: 10.17686/sced_rusnauka_2014–1127

15.  Modyanova L. V., Vorobyeva L. I., Shibilkina O. K., Dovgilevich E. V., Terentyev P. B., Kost A. N. Microbial transformation of nitrogen-containing heterocyclic compounds. I. Hydroxylation of isomeric methyl- and dimethylpyridines by microscopic fungi. // Biotekhnologiya. 1990. N 3. P.24–27

16.  Holland H. L., Bergen E. F., Cherchaian P. C., Khan S. H., Munoz B., Ninniss R. W., Richards D. Side chain hydroxylation of aromatic hydrocarbons by fungi. 1. Products and stereochemistry. // Can. J. Chem. 1987. V.65. P.502–507. doi: 10.1139/v87–087

17.  Tilford Ch.H., Shelton R. S., Van Campen M. G. Histamine antagonists. Basically substitued pyridine derivates. // J. Am. Chem. Soc. 1948. V.70. P.4001–4006. doi: 10.1021/ja01192a010

18.  Wang F., Langley R., Gulten G., Dover L. G., Besra G. S., Jacobs W. R., Sacchettini J. C. Mechanism of thioamide drug action against tuberculosis and leprosy. // J. Exp. Med. 2007. V.204. P.73–78. doi: 10.1084/jem.20062100

19.  Schleiferböck S., Scheurer C., Ihara M., Itoh I., Bathurst I., Burrows J. N., Fantauzzi P., Lotharius J., Charman S. A., Morizzi J., Shackleford D. M., White K. L., Brun R., Wittlin S. In vitro and in vivo characterization of the antimalarial lead compound SSJ-183 in Plasmodium models. // Drug. Des. Devel. Ther. 2013. N 7.P.1377–84. doi: 10.2147/DDDT.S51298

Основные термины (генерируются автоматически): ATCC, NMR, USA, III.


Ключевые слова

биоконверсия, грибы, Beauveria bassiana, 2-этилпиридин, bioconversion, fungi, 2-ethylpyridine

Похожие статьи

Южнокорейские вызовы режиму нераспространения ядерного...

Статья посвящена анализу влияния политики Южной Кореи по вопросам обладания ядерным оружием на режим нераспространения, а также возможности Республики стать ядерной державой.

Инвазийный вид Metcalfa pruinosa (Say, 1830), его...

Балахнина, И.В., Пастарнак И. Н., Гнездилов В. М. Мониторинг и меры по контролю численности Metcalfa pruinosa (say) (hemipteran, auchenorrhyncha: flatidae) в Краснодарском крае. Энтомологическое обозрение,2014г. хс III, 3–4,2014.

Сравнительная характеристика способов определения...

В статье приводится характеристика применяемого в настоящее время способа определения лузжистости семян подсолнечник в соответствии с ГОСТ 10855-64 и нового способа, разработанного на основе метода ядерно-магнитной релаксации (ЯМР).

Флавоноиды взаимодействие с фоссолипидным бислоем мембраны

1. Действие флавоноидов на фазовое состояние мембран. Для флавоноидов, также как для многих других биологически-активных веществ, гидрофобность и, соответственно, способность взаимодействовать с биологическими мембранами является одним из необходимых условий...

Образ русских на американском телевидении | Статья в журнале...

Россия, русский, русский народ, фильм, США, USA, советский гражданин, главный герой, американский кинематограф, слово исполнителя.

Цитостатики на основе циансодержащих гетероциклов

Реакциями тетрацианоэтилированных аддуктов циклогексанона и циклогептанона с гидробензамидами получены 1,2-дигидропиридин-3,3,4,4-тетракарбонитрилы III.

- MDA-MB-231/ATCC/ 11.24.

Influence of working regime on unsteady loads in axial turbine stage

ASME, LPI, USA, ANSYS, CFX.

American Dream | Статья в журнале «Молодой ученый»

Человек должен много мечтать, чтобы добиться величия, но мечты — порождение тьмы. Дебютныйфильм «Яд», 1991 г. American dream… Как часто мы встречаем это выражение в зарубежных, и не только, фильмах, книгах, статьях, да и вообще в реальной жизни.

Похожие статьи

Южнокорейские вызовы режиму нераспространения ядерного...

Статья посвящена анализу влияния политики Южной Кореи по вопросам обладания ядерным оружием на режим нераспространения, а также возможности Республики стать ядерной державой.

Инвазийный вид Metcalfa pruinosa (Say, 1830), его...

Балахнина, И.В., Пастарнак И. Н., Гнездилов В. М. Мониторинг и меры по контролю численности Metcalfa pruinosa (say) (hemipteran, auchenorrhyncha: flatidae) в Краснодарском крае. Энтомологическое обозрение,2014г. хс III, 3–4,2014.

Сравнительная характеристика способов определения...

В статье приводится характеристика применяемого в настоящее время способа определения лузжистости семян подсолнечник в соответствии с ГОСТ 10855-64 и нового способа, разработанного на основе метода ядерно-магнитной релаксации (ЯМР).

Флавоноиды взаимодействие с фоссолипидным бислоем мембраны

1. Действие флавоноидов на фазовое состояние мембран. Для флавоноидов, также как для многих других биологически-активных веществ, гидрофобность и, соответственно, способность взаимодействовать с биологическими мембранами является одним из необходимых условий...

Образ русских на американском телевидении | Статья в журнале...

Россия, русский, русский народ, фильм, США, USA, советский гражданин, главный герой, американский кинематограф, слово исполнителя.

Цитостатики на основе циансодержащих гетероциклов

Реакциями тетрацианоэтилированных аддуктов циклогексанона и циклогептанона с гидробензамидами получены 1,2-дигидропиридин-3,3,4,4-тетракарбонитрилы III.

- MDA-MB-231/ATCC/ 11.24.

Influence of working regime on unsteady loads in axial turbine stage

ASME, LPI, USA, ANSYS, CFX.

American Dream | Статья в журнале «Молодой ученый»

Человек должен много мечтать, чтобы добиться величия, но мечты — порождение тьмы. Дебютныйфильм «Яд», 1991 г. American dream… Как часто мы встречаем это выражение в зарубежных, и не только, фильмах, книгах, статьях, да и вообще в реальной жизни.

Задать вопрос