Molekulinė(bendroji) biotechnologija

Specialioji biokatalizė N-heterociklinių junginių (bio)sintezė iš atsinaujinančių anglies šaltinių

Šiuo metu N-heterocikliniai junginiai vis dar yra gaunami iš akmens anglies ir

gaminami iš naftos bei dujų, chemiškai kondencuojant nesočius junginius. Šiuo metu N-

heterociklinių junginių gavimas yra pigus, tačiau pasibaigus angliai, naftai ir dujoms šių

junginių kainos žymiai padidės. Anglies panaudojimas pasiekė savo viršūnę apie 1930-uosius,

nafta ir dujos šiuo metu, atsinaujinantys šaltiniai apie 1900-uosius ir vis sparčiau kyla šiuo

metu. Kaip matyti iš paveikslėlio anglies, naftos ir dujų istorinio panaudojimo, kiekvienas šių

energijos šaltinių yra pakeičiamas. Artimoje ateityje išseks anglies, naftos ir dujų ištekliai,

todėl reikalinga surasti technologijas gaminti N-heterociklinius junginius iš atsinaujinančių

anglies šaltinių.

Ligninas20%

Karbohidratai75%

Baltymai, nukleorūgštys,

lipidai, alkaloidai, terpenoidai

5%

Gamtoje be iškasenų yra dar labai daug biomasės produkuojamų vertingų junginių:

cukrų, hidroksi- ir amino rūgščių, lipidų, ir įvairių biopolimerų, tokių kaip celiuliozė,

hemiceliuliozė, chitinas, krakmolas, ligninas, nukleorūgštys ir baltymai. Karbohidratai sudaro

apie 75% visų šių junginių, t.y. apie 200 milijardų tonų kasmet. Tačiau tik nedidelė dalis apie

4% visų šių junginių yra panaudojama žmogaus, kita dalis natūraliai supūva ir degraduoja

natūraliu būdu. Šie karbohidratai be tradicinio panaudojimo maistui, medienai, popieriui ir

šilumai yra pagrindinis šaltinis iš kurio gali būti sintetinami organiniai junginiai – alternatyva

petrocheminiams šaltiniams (Lichtenhalter et al. 2004). Ši analitinė studija apžvelgia kai kurių

atsinaujinančių anglies šaltinių panaudojimą cheminėje ir biologinėje N-heterociklinių

junginių sintezėje.

Piridino junginių gavimas

Gyvuosiuose organizmuose yra sintetinamos kai kurios piridino mono- ir

dikarboksilinės rūgštys. Nikotino rūgštis įeinanti į nikotinamido dinukleotidus (NAD) sudėtį

yra sintetinama iš chinolino rūgšties. Tačiau tokia transformacija vykdoma daugelio reakcijų.

Nėra rasta organizmų, kurie verstų chinolino rūgštį nikotino, per vieną ar dvi stadijas, bet yra

organizmai verčiantys chinolino rūgštį pikolino rūgštimi. Cheminiu būdu gauti nikotino rūgštį

iš chinolino rūgšties nėra sunku, chinolino rūgštis aukštoje temperatūroje skyla į nikotino

rūgštį. Chinolino rūgštis gyvuosiuose organizmuose yra sintetinama skirtingais keliais

prokariotuose ir eukariotuose. Prokariotauose Aspartaminiu keliu, Eukariotuose (augaluose iš

chorizmato, gyvūnuose iš triptofano) Kinureininiu keliu (Kumatov et al. 2003; Katon and

Hoshimato 2004).

1 pav. Kinureininis kelias

N

NH2

COOH

NH2

OH

COOH

NH2OHC

COOH

HOOC N

COOH

COOH

OHO

CH2

COOH

COOH

Gyvūnuose

Augaluose

X pav. Aspartaminis kelias

NH COOH

COOH

O

OH CHO

PO3H2

COOH

COOHNH2 N

COOH

COOH Augalai sintetina dihidrodipikolino rūgštį iš asparto ir piruvo rūgščių. Bet sekančių

transformacijų metu redukuoja iki tetrahidro junginio ir atidaro žiedą (www.hort.purdue.edu).

Chemiškai dihidropiridininius junginius galima oksiduoti iki aromatinio piridino arba

redukuoti iki piperidino.

1

2 pav. Dipikolino ir dipipekolino rūgščių gavimas iš augalų sintetinamų di- ir tetrahidrodipikolino rūgščių.

NH2

HOOCCOOH

NH2

COOHOHC

N COOHHOOC NHOOC COOH

O

COOH

N COOHHOOCN COOHHOOC

Oksidacija

Redukcija

Kiti piridininių rūgščių gavimo būdai yra iš įvairiai pakeistų benzeno darinių. Augalai

sintetina kai kuriuos benzoinės rūgšties darinius, tokius kaip 2- ir 4-aminobenzoinę, 2- ir 4-

hidroksibenzoinę 2-amino-3-hydroxybenzoinę rūgštis (www.hort.purdue.edu).

2-Aminobenzoinė (antranilo) rūgštis susidaro ne tik augaluose biosintezės metu, bet ir

bakterinės degradacijos metu degraduojant triptofanui (Jensen et al. 1995, Matthijs et al.

2004) ir 2-nitrobenzoinei rūgščiai. Antranilo rūgštis gali būti degraduojama iki trijų

skirtingųjunginių: piroketecholio, 2,3-dihidroksibenzoinės ir 2,5-dihidroksibenzoinės

(gentizatas) rūgščių (Lochmeyer et al. 1992), tačiau tik pirmieji du junginiai yra tinkami

karboksipiridininių rūgščių sintezei. Pirokatecholiui fermentiškai oksidavus susidaro cis-cis-

mukonatas, kurį vėliau tektų redukuoti iki pusiau aldehido ir tik tuomet galima naudoti

sintezei. Kitu keliu 2-aminobenzoinė rūgštis degraduoja susidarant 2-aminofenoliui, kuris

katalizuojant dioksigenazei formuoja 2-amino-cis-cis-mukainės rūgšties pusiau aldehidą (He

et al, 2000; Takenaka 2002)

3 pav. Antraninalo degradacijos schemos.

NH2

COOHOH

OH

COOH

OH

NH2

COOH

OH

OHCOOH

OH

OH OH

COOHCHO

COOHCOOH

OH

OHOOC COOH

NH2

O OHOOC

ortho- kelias

meta- kelias

2

4-Amino benzoinė rūgštis susidaranti augaluose susidaro ir bakterijose reaguojant

chorizmo rūgščiai ir L-gliutaminui. Grybuose (Tsuji et al. 1986) ir bakterijose degraduojama

iki 4-aminofenolio katalizuojant hidroksilazei. Vėliau deamininama susidarant hidrochinonui

ir 1,2,4- trihidroksibenzenui. Bakterijose 4-amino benzoinė rūgštis gali degraduoti ir 3,4-

dihidroksibenzoinei (protokatechoinei) rūgščiai. Pastarosios degradacija vyksta ortho- ar

meta- žiedo skilimo kryptimi (Takenaka et al. 2003). Degraduojant ortho- keliu susidaro cis-

cis-mukoinė rūgštis, o meta- keliu – 2-hidroksimukoninės rūgšties 6-pusiau aldehidas.

4 pav. 4-Hidroksi ir 4-karboksianilinų degradacija.

NH2

COOH

OH

NH2

OH

OH

OHOH

OH

OHOH

COOH

NH2

OH

COOH

NH2

HOOC

COOH

OHC

OHCHO

HOOC

COOH

OH

COOHCOOH

2-Hidroksibenzoinė (salicilo) rūgštis augaluose (Mur et al. 2003) ir bakterijose (Sato

etal. 2003) hidroksilazės poveikyje degraduoja į pirokatecholį, kuris kaip aukščiau minėta

degraduoja ortho- ir meta- kaliais.

5 pav. Salicilo rūgšties degradacija.

OH

COOH OH

OH

ortho- kelias

meta- kelias 4-Hidroksibezoinė rūgštis degraduoja trimis skirtingais keliais. Pirmi du vyksta

susidarant bendram produktui protokatechoinei rūgščiai, bet toliau keliai išsiskiria. Pirmu

susidaro mažai vertingas 3-karboksi-cis-cis-mukonatas. Panaudojimas piridinų sintezei yra

apribotas. Antruoju keliu susidaro 2-hidroksimukonato pusiau aldehidas. Trečiuoju keliu

susidaro maleilpiruvatas, kurį galbūt galima panaudoti 4-hidroksidipikolino rūgščiai sintetinti

(Crawford 1976). 4-Hidroksibenzoinė rūgštis gali būti gaunama fenolį fermentiškai

karboksilinant, 4-oje padėtyje. Pats fenolis gali būti gaunamas anaerobiškai degraduojant

tirozinui (Strand). Fenoliui aerobinėmis salygomis degraduojant susidaro dihidroksibenzenai.

3

6 pav. 4-Hidroksibenzoinės rūgšties degradacija.

OH

COOH

OHOH

COOH

COOHCOOH

COOH

OHOH

COOH

OHCOOH

OH

OH

COOHCHO

OH

OHOOC COOH

Ligniną oksidavus permanganatu susidaro įvairios aromatinės rūgštys. Nedaug susidaro

ir α-keto-aromatinių rūgščių, kurios sekančiame etape yra oksiduojamos peroksidu (Javor et

al. 2003). Vienas iš oksidacijos produktų yra 4-metoksibenzoinė būgštis, kurioje

metoksigrupė gali būti pakeičiama hidroksi. 4,5-dioksigenazėspoveikyje susidaro 2-hidroksi-

4-karboksi-cis-cis-mukonato pusiau aldehidas. Iš šio junginio galima sintetinti piridin-2,5-

dikarboksilinę (liutidino) rūgštį ar 2-piranon-4,6-dikarboninę rūgštį (Shimoni et al. 2002),

kuri chemiškai gali būti paversta 6-hidroksipiridin-2,4-dikarboksiline rūgštimi. Yra bakterijų

galinčių skaidyti ir kitus lignino oksidacijos produktus. Vienas iš degradacijos produktų yra

3,4-dihidroksibenzoinė rūgštis, kurią skaido 3,4-dioksigenazė (Eggeling et al. 1980).

7 pav. Lignino oksidacijos produktų degradacija.

O

COOH

OH

COOH

OHO

COOH

OHOH

COOH

Ligninas

4

8 pav. 3,4-Dihidroksibenzoinės rūgšties degradacija.

OHOH

COOH

OHCHO

HOOC

COOH

OHHOOC

COOHHOOC

OO COOH

COOH

NOH

COOH

COOH

Bakterijos dalyvaujančios nitro aromatinių junginių degradacijoje, nitro junginius

redukuoja į hidroksilamino, kurie mutazių ir/ar liazių poveikyje verčiami aminofenoliniais

junginiais. Taip iš 4-hidroksilaminobenzoinės rūgšties susidaro 4-amino-3-hidroksibenzoinė

rūgštis (Naneau et al. 2003). Ši oksiduojama į 2-amino-karboksimukono 6-pusiau aldehidą,

kuris puikiai tinka liutidino rūgšties sintezei (Orii et al. 2004, Tanekana et al. 2002).

Degraduojant 4-nitrotoluolui susidaro 6-amino-m-krezolis, kuris po oksidacijos sudaro amino-

mukonato pusiau aldehidą, jį dehidratavus susidaro 5-metilpikolino rūgštis (Spiess et al.

1998).

9 pav. 4-Nitrobenzoinių darinių degradacija.

COOH

NO2 NHOH

COOH

NH2

OH

COOH

NH2

COOH

COOH

CHO

NO2 NHOH NH2

OHNH2

COOHCHO

OH

OH

COOH

m-Ksileno degradacijos tyrimai parodė, kad susidaro 3-oje padėtyje pakeistas katecholis.

Katecholo 2,3-dioksigenazės poveikyje susidaro junginys tinkamas 6-metilpikolino rūgšties

sintezei (Lindstrom et al. 2003). Degraduojant 3- ir 4-alkilfenoliams susidaro bendras

katecholis, kurio oksidacijos produktas taip pat tinka 6-alkilpikolino rūgšties sintezei (Jeoung

et al. 2003).

5

10 pav. meta- ir para- pakeistų benzeno darinių degradacija. R

OH

R

OH

OHOH

R R

OH

CHOCOOH

OHOH

O

OH

COOH

2-Aminofenolis puikiai tinka pikolino rūgščiai sintetinti, nes degradacijos metu susidaro

2-aminomukonato 6-pusiau aldehidas (Takenaka et al. 2002, Orii et al. 2004). Dergraduojant

anilinui ir anilino dariniams, pakeistiems 4-oje padėtyje CH3, COOH, Cl, SO3H grupėmis,

susidaro katecholiniai junginiai. Kurie metabolizuojami ortho- ir meta- keliais (Takenaka et

al. 2003). Susidarantys junginiai gali būti panaudoti pakeistų piridininių rūgščių sintezei.

Radikalas gali būti ne tik o-oje padėtyje ir degraduojamas junginys ne tik 2-aminofenolinis,

bet ir katecholinis (He et al. 2000).

11 pav. ortho- amino- ir hidroksi-pakeistų benzeno darinių degradacija. NH2

OHR

NH2

CHOCOOH

R

OH

OHR

OH

CHOCOOH

R

Dėka to, kad gamtoje egzistuoja mažai specifiniai fermentai, atsiranda platesnis jų

pritaikymas. Taip pavyzdžiui iš difenilacetileno yra gaminamas 6-fenilacetineno pikolino

rūgštis (Spain et al. 2003). Yra sukurta technologija cinomono rūgšties gamybai iš

fenilalanino. Fermentiškai galima iš cinamono rūgšties gauti p-koumarino rūgštį ir iš tirozino

tiesiogiai, ir vėliau kavos rūgštį. Iš tirozino galima gauti p-hidroksifenilacetonitrilą

(www.hort.purdue.edu), kurį galėtų oksiduoti nespecifinė monoksigenazė, susidarant

katecholiui.

6

12 pav. Aromatinių amino rūgščių metabolizmas į alkilnesočius benzeno junginius.

N

NH2

COOH

OHNH2

COOH

COOH

OH

N

OH

COOH

OHOH

COOH

NH2

COOH

Oksiduojant pastarąją nespecifine 2,3-katecholio dioksigenaze ir vėliau veikaint

amoniaku galima gauti alkilnesočias piridino rūgštis.

13 pav. Alkilkatecholio oksidacija 2,3-dioksigenaze.

OHOH

RR

OHCHO

COOH

R

OH

Visais aukščiau aptartais aromatinių junginių biodegradacijos būdais susidaro nesotūs

mukoninės rūgšties ar analogų aldehidai, ketonai ar rūgštys. Iš visų šių junginių galima

sintetinti piridinkarboksilines rūgštis. Sunkiausia sintezė yra susijusi su rūgštimis, nes jos

praktiškai nedalyvauja nukleofilinėje reakcijoje su amino grupe, todėl jos turi būti aktyvuotos.

2-oje padėtyje esanti hidroksi grupė (mukoninės rūgšties pusiau aldehide) turi būti pakeista į

amino, tam kad vyktų reakcija ir susidarytų piridino žiedas. Žemiau yra pateikta bendra

piridinkarboksilinių rūgščių sintezė iš pakeistų mukoninės rūgšties 6-pusiau aldehidų.

14 pav. Bendra piridinkarboksilinių junginių sintezė iš mukoninės rūgšties 6-pusiau aldehido darinių.

H

O

OHO

NH2

OH

O

NOH

O

O

OH

R

O

OHO

Nu

NO

OHR

H

O

R

OHO

Nu

NO

OH

R

R = HR = CH3R = AlkilR = COOHNu = NH2Nu = OH

7

Kitas piridinkarboksilinių rūgščių gavimo būdas yra iš metilpiridinių junginių bakterinės

transformacijos būdu. Bakterijos gali oksiduoti mono- ir dimetilpiridinų metilo grupę iki

hidroksimetilo grupių, o vėliau ir susidarant piridininėms rūgštims. (Kaiser et al. 1996;

Dobgilevič 1990). Metilpiridinus galima oksiduoti iki piridininių rūgščių ir chemiškai.

Tačiau didžiausia problema yra metilpiridinų gavyba.

15 pav. Pikolinų aerobinė degradacija.

N

CH3

N

OH

N

H

O

N

OH

O

Augaluose yra sintetinamos N-metil- nikotino ir pikolino rūgštys. Egzistuoja cheminės

N-metilintų piridinų modifikacijos kurių metu gaunami hidroksi- ir metilpiridinai. Pritaikius

šias chemines modifikacijas gamtoje sutinkamoms N-metilpiridinkarboksilinėms rūgštims,

galima būtų gauti hidroksi- ir metilpiridinkarboksilines ir dikarboksilines rūgštis (iš metil

darinių).

16 pav. N-metilpiridino oksidacija ir persigrupavimas.

N+

N O

N+

NN

N OH

+

Augalai ir kai kurios bakterijos sporose sintetina pimelo rūgšties darinius. Yra surastos

bakterijos, kurios sporose kaupia dipikolino rūgštį. Ištyrus šias bakterijas paaiškėjo, kad yra

fermentinė sistema produkuojanti dipikolino rūgštį iš α,ε-diketopimelo rūgšties (Doi et al.

1960). Vykdant ne oksidaciją, redukciją galima gauti dipipekolino rūgštį.

17 pav. Dipikolino ir dipipekolino rūgščių sintezė iš α,ε-diketopimelo rūgšties.

NH

HOOC COOH

NHOOC COOH

NHOOC COOH

O OHOOC COOH

NH3

Oksidazė

Redukcija

Piridoksino vitamino B6 struktūra yra labai tinkama piridinopolikarbiksilinių rūgščių

sintezei, tačiau šio junginio biosintezė yra labai menka. Tačiau tai, kad piridoksinas yra

sintetinamas iš gliukozės atveria naujas teorines šio junginio sintezės ir panaudojimo

galimybes. Gliukozė per kelias stadijas verčiama D-ribuliozės 5-fosfatu kuris dalyvauja

8

reakcijoje su aminu (ateinančiu iš gliutamino) ir sekančių reakcijų metu susidaro 2‘-

hidroksipiridoksinas (Kondo et al. 2004). Chemiškai piridoksinanalogus galima sintetinti iš

maleino rūgšties (gaunamo biosintezės būdu) ir oksazolo (gaunamo iš amino rūgščių)

(Dumond et al. 2003).

18 pav. Biocheminio ir cheminio piridoksalio sintezė schemos.

OH

OHOH

OH

OOH OH

OHOH

O

OPO4H2

OH

OH

O

OH

O

PO4H2

NOH

OH

OH

OHNH3

NO

MeO Et

O

O

OEt

O

Et

NMe

OH

OO

O

OEt

Et

+

O

NMe Me

R1R2

OR1 R2

NMe

R1R2

(-H2O)

NMe

OH R2

(-HR1)NMe

OHR1

R2

(-H2)

+

Rūgštinėje terpėje termiškai dehidratuojant (pentozę) ksilozę ir (heksozę) fruktozę

nesunkiai gaunamas furfuralis ir 5-hydroksimetilfurfuralis. Furfuraliams reaguojant su

aminais ir vėliau oksiduojant susidaro 3-hidroksi- ir 3-hidroksi-6-hidroksimetilpiridinas

atitinkamai (Lichtenthalen et al. 2004). Tokiu pačiu principu galima sintetinti ir

hidroksipiridino rūgštis.

19 pav. Piridino junginių sintezė iš furano junginių.

OOH

N

ONH

N

RO

NH

N

RO

NH

NH2

O

R

N+

O

O

NH2

R

O

OH

OH OH

OHOH O

OH H

O OOH NHR N

+

OH

O

RR = H, Me

OH

OHOH

OH

O

H OH

O ONH2

N

OH

9

Pipekolino junginių gavimas

Piperidinas yra šešianaris ciklinis, optiškai aktyvus aminas. Būdas sintetinti piperidino

junginius iš diketopimelo rūgšties aprašytas aukščiau. Kiti būdai yra iš 2-alikfurano, 5-alkil-

gama-butiro laktonų ir laktamų (gaunamų iš cukrų), 1,4-dikarboksilinių ir amino rūgščių

(Kadouri-Puchot et al. 2005).

20 pav. Pipekolino junginių gavimas iš 5-alkil-gama-butiro laktonų ir laktamų.

OO

Me

N3

NH

O

OHMe

O O

OHOH

OH

OH

OH

O OO

NH2

msNH

OH

O

OH

O OOH

OH

OH OHOH

O

OHOH OHO

OO

OMe

O

O

N3

NOO

O

Me

boc

NH

O

O

OMe

bocN2 N

O

O

OMe

boc

trimetilsilildiazometanas

21 pav. Pipekolino junginių gavimas iš 2-alkilfurano.

OOTBDSN3

NOMe

O

OTBDS

ts

OH

O

OHOH

OHOH

H

22 pax. Pipekolino rūgšties darinių gavimas iš amino rūgščių.

NH2

OH

O

NH2

NH

NH

O

OMe

O

boc

boc

NH

OO

OMe

3 steps

10

OH

OH

NH2

O

OH

OH

NH2

O

O

Bn2N

TBDS OH

O

Bn2N

TBDS

O

ON

OH

boc

OH

23 pav. Pipekolino rūgšties darinių gavimas iš 1,4-dikarboksilinių rūgščių.

OOH

NHO

O

t-Buboc

NO

O

O

O

t-Buboc

NOO

O

t-Bu

OH

bocN

O

O

t-Bu

OH

bocO

O

O

O

+

NH2

O

OMe

O

OMe O

OMe

N

O

Me

O

OMe

O

OH

bocN

O

OH

Oboc

+

NO

OH

OTBDS

ts

NH

O

OH

OH

O

NH

O

OH

OH

OHOH

O

N

OH

OH

Oboc

R

O

O

NH

OH

RO

Ot-Bu

PhF

O

NHOt-Bu

RO

PhF

NH

RO

OH

MeO

O NH t-Bu

O

PhF

H

O NH

O

t-BuPhF

Kai kurie polihidroksipipekolino jundiniai (cukrų analogai) pasižymi biologiniu

aktyvumu. Tokius junginius paprasčiausia yra sintetinti iš cukrų, juos modifikuojant. Tačiau

tokia sintezė yra daugiapakopė ir sudėtinga (Dhavale).

11

24 pav. Polihidroksipipekolino (amino cukrų) sintezė iš cukrų.

12

13

Kitas būdas sintetinti cukrų analogus yra naudojant trifenilfosfiną (Ph3P) (Lombardo

2005).

25 pav. Polihidroksipipekolino (amino cukrų) sintezė iš cukrų, naudojant (Ph3P).

OOBn

BnOOBn

OBn

OBn OH OHOBn

BnOOBn

OBn

OH OTBDPS

BnOOBn

OBn

OBn

ON3

OBn

BnOOBn

OBn

OHN3

OBnOBn

BnO

OBn

OTBDPSN3

OBn

OBnOBn

BnO

OBn

BnOOBn

OBn

COOEtOHN3

OBn

BnOOBn

OBn

COOEtNH2

OHNH

BnOOBn

OBn

OBn COOEt

PO(OMe)2OHN3

OBn

BnOOBn

OBn

PO(OMe)2NH2 OH

BnOOBn

OBn

OBnNH

PO(OMe)2

BnOOBn

OBn

OBn

NaBH4

98% 90%

TBDPSCl

87% PPh3,DIAD(PhO)2P(O)N3

92%

Decc-Martin TBAF

84%

79% IPr2NH, BuLiAcOEt

Lindtar, H2

72% 75%

PPh3, DIAD

Lindtar, H2

94% 77%

PPh3, DIAD

CH3P(O)(OMe)2,BuLi

65%

Pirolo junginių gavimas

Pirolai gali būti gaunami iš karbohidratų – kaitinant su amoniaku ar amonio druskomis,

tačiau kol kas tokia sintezė nėra efektyvi (išeiga apie 40%), todėl reikaligas technologijs

vystymas.

26 pav. Pirolo sintezė iš laktozės. OH

OH

OH

OH

HOOCCOOH

NH

HNO3 NH3/∆Lactose

Porfirino žiedo susidarymas, reaguojant pirolui su aldehidu, yra klasikinė organinės

chemijos reakcija, žinoma Rothenmund‘o vardu. Tokios stuktūros, taip pat ir linijiniai

kondensuoti polimerai tūri platų panaudojimą.

14

27 pav. Rothenmund‘o reakcija – porfirino sintezė.

NH R H

ONHNH

N

NR

R R

R

+

Iš karbohidratų gaunamas 5-hidroksimetilfurfuralis taipogi gali būti naudojamas 2,5-

pakeistiems pirolo junginiams gaminti. Sintezė vyksta per kelias stadijas: fotooksidacinis

pirolo žiedo atidarymas ir sočių 2,5-diketonų ciklizacija su amoniaku ar aminais.

28 pav. 2,5-Alkilpirolo sintezė iš 5-hidroksimetilfurfuralio.

OO

H OH

OOO

R R

O O OR

OR

NO

RO

R R'O O O

RO

R

1. NaBH42. Ac2Oor BnBr

O2

TiCl3

RNH2R = Ac, BnR' = H, Alkyl, Ph

Pirolai su hidrofiline tetrahidroksibutiliniu pakaitu gali būti gaunami vykdant tik vieną

reakciją – gliukozę kaitinant su acetilacetonu ir amonio karbonatu dimetilsulfokside, išeiga

47%. Tetrahidoksilinė grandinė gali būti sutrumpinta arba ciklizuota į furanoidinį žiedą.

29 pav. Pirolo junginių gavimas iš fruktozės ir acetilacetono.

O O

(NH4)2CO3/DMSO

NH

OOH OH

OHOH

D-Fructose ∆

NH

O

HOOC

NH

O

O

OH OH

Pirazolo junginių gavimas

Yra greitas metodas kaip per keturias reakcijas iš D-ksilozės, D-gliukozės ir

izomaltuliozės susintetinti 1-fenil-pirazol-3-karbaldehidą su hidroksimetil, dihidroksietil ir

gliukoziloksimetil pakaitais 5-oje padėtyje, atitinkamai. Tokios sintezės išeiga svyruoja nuo

55 iki 60%.

15

30 pav. Pirazolo sintezė iš mono- ir disacharidų.

OHOH

O

OH

OHCH2-

4 stepsN N

R

OH O

H

PhR = HR = HOCH2-

R =

D-XyloseD-GlucoseIsomaltulose

Kaip parodyta su D-ksiloze, reakcija su fenilhidrazinu vyksta beveik ekvivalentiškai

(išeiga 91%), acetilinimo ir ciklinimo vienu metu išeiga 79%, N-acetilfenilhidrazono

pašalinimas formaldehidu acto rūgštyje vyksta su 81% išeiga. Susidaręs hidroksimetil-pirazol-

aldehidas gali būti lengvai paverstas kitais universaliais pirazolo dariniais, kurie naudojami

farmacijoje ir poliamidų ir poliesterių gamyboje.

31 pav. Pirazolo sintezė monosacharidų.

NN

H

O

OR

Ph

NN

OH

O

Ph

O

OH

NN

H

O

Ph

O

H

NN

OHOH

PhNN

NH2NH2

PhNN

NH2OH

Ph

CH2O/H+

OH

NNHPh

NNHPhOH

OHNN

NNAcPhO

Ac

PhAc2O/∆

KMnO4BaMnO4

NaBH4NH3, Ni/H2

NH3, Ni/H2

D-Xylose PhNHNH2

32 pav. Piridazino sintezė iš 2,5-alkilfurano.

OO

H OH

OOO

R R

O O OR

OR

1. NaBH42. Ac2Oor BnBr

O2 N N OR

OR

N2H4

>80%

Di- ir triazo junginių gavimas

Dehidrinant gliukozę ir fruktozę yra gaunamas 5-hidroksimetil-2-furfuralis, kuris yra

tinkamas ne tik azo, bet ir sulfo ir diazo junginių sintezei. Sintezė vyksta ne iš furfuralio, bet

iš aciklinės, sočios okso rūgšties.

33 pav. 2-Okso-5-metil- sulfo, azo ir diazo junginių sintezė iš 4-oksopentano rūgšties.

16

NH

O

S O

N NH

OO

OH

H

O

O OOH

H+

-H2O

H+D-FructoseD-Glucose

NH3/H2/Ni

N2H4

PS5

Iš monosacharidų nesunkiai galima gauti imidazolus jiems reagujant su formamidinu ar

hidrazinu ir po to vieną anglies atomą teikiančiu junginiu. Tokių reakcijų produktai yra

imidazolai su 4-oje pozicijoje esančiu hidrofiliniu hidroksimetilo ar tetrahidroksibutilo

pakaitu, kuris gali būti sutrumpintas iki pageidaujamo ilgio.

34 pav. Imidazolo sintezė iš monosacharidų.

OH

OHNNH2

NNH2OH

OH

OH

OHNH

NOH

OH

NH2

N

OH

H NNH2 2

CA

D-Fructose

B

A: CH2O, aq. NH3, CuCO3/Cu(OH)2, 2 h,100oCB: HC(NH)NH2*AcOH/liq. NH3, 15 h, 75oCC: N2H4/HC(NH)NH2*AcOH/aq. AcOH, H3BO3, 3 h

H NH2

NH

CH3 OH

OX

D-GlucoseD-Fructose

A: NH3, 40oC, 15 barB: (NH4)2CO3, 65oC

A 51%

B 49%

60%38% 59%

Esant tokioms pat sąlygoms galima sintetinti iš pentozių ar disacharidų, kaip parodyta su

D-ksiloze ir izomaltulioze su priimtina išeiga (Lichtenthaler et al. 2004).

35 pav. 5-Pakeistų pirazolų sintezė iš mono- ir di- sacharidų.

OOH

OHOH

O

OH

NHN

OH

OH

OH

C65%

Isomaltulose

OH NHN

OH

OH

B49%

D

Fermentiškai oksidavus gliukozę ar fruktozę iki okso- cukrų ar cukrų rūgščių ir po to

reagu

6 pav. 1,2-Diazo junginių sintezė iš monosacharidų oksidacijos produktų ir hidrazinų.

-Xylose

ojant su hidrazinais gaunami 1,2-diazo penkianariai ir šešianariai junginiai.

3

17

H

OOOH

OHOH

OH

OHO

OOH

OH

OHOH

O

OOH

OHCOOH

OHN N

R

OH

OH

NH

N OHOH

O

NH

NOH

O

COOH

>80% H2NNHR H2NNH290% 50% H2NNH2

D-FructoseD-Glucose

Fermentation

Piranozės-2-oksidaei oksidavus gliukozę ar fruktozę gaunamas 2-okso-cukrus, kuris

lengv

matinių junginių sintezė iš 2-okso-aldehido.

ai raruoja su nesočiais aminais sudarydamas 1,4-diazo-aromatinius junginius

(Stottmeister et al. 2005).

37 pav. 1,4-Diazo-aro

OH O

O

OH

OH

OH

H2OOH NNH2

NNH2

OH

OH

OH

D-FructoseD-Glucose

H2NNH2 Pyranose-2-oxidase

OHOH

OH

OHN

N CN

CNNH2

NH2

CN

CN

N

NOHOH

OH

NH

N

OHOH

OH

OHN

N

NH2

NH2

OHOH

OH

OHN

N

N NH2

NH2 NH

NHNH2

H2NNH2/H2O/Cu

62%

67%

11%

Gliukozę oksidavus dehidrogenaze ar oksidaze iki gliukaro rūšties ir po to

dehidrogenaze iki 2-oksogliukaro rūgšties, gaunamas tinkamas junginys N-heterociklų

sintezei. Toksia okso rūgštis yra kiek mažiau aktyvi nei atitinkamas aldehidas, bet vis tiek

pakankamai lengvai reaguoja su hidrazinais. Fermentinės reakcijos vyksta beveik

ekvimoliariškai, todėl galutinių junginių išeigos priklauso nuo sekančių reakcijų (Brust 2001,

Rapp 2002).

18

38 pav. Triazo junginių sintezė iš 2-oksogliukaro rūgšties.

OH

O

OHOH

OHOH

H

OH

O

OHOH

OHOH

OH

OH

O

OOH

OHOH

OH

OH

O

NOH

OHOH

OHNH

R

N

NN

OH

OH

OHOH

O SNH2 Me

NH

NHN

OH

OH

OHOH

O O

N

NHN

OH

OH

OHOH

O XNH2

NH

NHN

OH

OH

OHOH

O S

52%

89% 1. MeI2. H2O

X = O90%

H2NNH-RX = S

92%

GDH or GOD GADH

X = O, 58%X = S, 52%

(GDH – gliukozės dehidrogenazė, GOD – gliukozės oksidazė, gliukaro rūgšties dehidrogenazė)

Oksazolo ir tiazolo junginių gavimas

Oksazolo ir tiazolo junginių sintezės vienas iš būdų buvo apžvelgtas ankstesniame

skyriuje. Kitas šių junginių sintezė būdas yra iš amino rūgščių (alternatyvaus būdo sintetinti iš

karbohidratų nėra). Tokios sintezės produktai turi papildomą okso grupę, kuria vėliau galima

redukuoti iki hidroksi ir pašalinti susidarant aromatiniai sistemai (Lin et al. 2004).

39 pav. Oksazolo sintezė iš amino rūgščių ir acto rūgšties anhidrido.

RNH2

OHO

O

O O

NOR

O

+

Serino ir cisteino hidroksi, merkapto ir amino grupių išsidėstymas yra patogus oksazolo

ir tiazolo sintezei. Tačiau tokios sintezės produktai turi pakaitą tik 5-oje pozicijoje (šalia

azoto) ir yra sotūs (Souza et al. 2005).

19

40 pav. Tetrahidro- oksazolo ir tiazolo sintezė amino rūgščių.

OH OH

NH2

O

ONH

O

OMe

SH OH

NH2

O

SNH

O

OMe

a) SOCl2, MeOH

b) K2CO3, Triphosgene, H2O/Toluene

a) b)

OHNH2

O

OHN

O O

O

Rboc

Tiazolo junginiai gali būti sintetinami ne tik iš cisteino, bet ir iš serino ir alkil pakaitus

turinčių amino rūgščių. Tokios sintezės produktai turi pakaitus 2-oje ir 5-oje pozicijoje, ir

susidarę dihidro junginiai su apie 90% išeiga gali būti oksiduoti ir sudaryti konjuguotą

sistemą (Brust 2001, Rapp 2002).

41 pav. Tiazolų sintezė iš amino rūgščių.

NH2

OOH

OH

NH2

OO

OH

EtNH

OO

OH

Et

OO

1

64% NH

OO

OTBDMS

Et

OO

NH

OO

OTBDMS

Et

SO

2

84%

3 84%

94%

4NH

OO

OH

Et

SO

S

N

O

OEt

OH

S

N

O

OEt

OH 5

64%

6

90%

1) 2,2-Dimethylacetoacetilic acidDMAP, DCC, CH2Cl2, 0oC2) TBDMSCl, imidazole, DMAP, CH2Cl23) Lawesson reagent, PhH4) TBAF, THF5) Burges-PEG, Dioxano-THF, 85oC6) MnO2, CH2Cl2

20

NH2

OOH

SH

NH2

OO

SH

EtNH

OO

SH

Et

OO

1,270%

3,4 50%

S

NOH OH

S

NO OH

H

60%5

1) BnCl, Et3N, EtOH2) 2,2-Dimetilacetoacetilic acid, DCC, HOBT, CH2Cl2, 0oC3) Na-NH3, -78oC4) TiCl4, CH2Cl25) MnO2, CH2Cl2

O

NHR

NHBoc

EtOH

OR

NHBoc

NH2

SH

O

OMe

NH

NHBoc

OR

OH

O

O

Me

NH

NHBoc

SR

OH

O

O

Me

NHBoc

R N

S

O

OMe

NHBoc

R N

S

O

OMe

NH2

SR

NHBocOH

OR

NHBoc

1,2

5,6,7

1,10

8

Method (b)40-50%

11,12

Method (c)35-44%

3

30-65%4Method (a)

984-88%

R = CH3; (CH3)CH; CH3CH2(CH3)CH; PhCH2

1) EtOCOCl-Et3N, -78oC; NH4OH, -30oC2) Et3O*PF6, CH2Cl23) Cisteinmethylase, EtOH4) Setinmethylase, HOBt, DCC5) TBSCl, imidazole, DMF6) Lewisson reagent, PhH, 80oC7) TBAF, THF8) Burgess reagent, THF, 65oC9) MnO2, CH2Cl210) Lewisson reagent, DME11) KHCO3, DME, BrCH2COCOOEt12) Trifluoracetic acid, pyridine, DME, 0oC

21

Glikozilintų N-heterociklinių junginių gaviams

N-heterociklų su hidrofiline glikozės liekana sintezė vykdoma iš disacharidų, kurių

vienas yra reakcijose nedalyvaujanti gliukozė, o kitas aktyvus (dažnai) fruktozė. Tokiai

sintezei tinkamas disacharidas yra izomaltuliozė. Reakcijose dalyvauja aktyvuota fruktozės

liekana ar fruktozė dehidratuota iki furfuralio. Reakcijos mechanizmai ir susidarantys

produktai yra tokie patys kaip ir reaguojant aktyvuotai fruktozei ir furfuraliui (Brust 2001,

Rapp 2002).

42 pav. Glikozilintų N-heterociklinių junginių sintezė iš izomaltuliozės.

O

OOH

OH

OH

OH

O

OHOH

OHOH

RNH

NH2

∆(NH4)2CO3

50%

O

OOH

OH

OH

OH

OH

NHN

R

OH

OH

R = H, Me, Ph

O

OHO

OH

OH

OH

OH

OH

OH

N

NNHPh

NHPhO

OHO

OH

OH

OH

OH

OH

OHN

N

O

OHO

OH

OH

OH

OH

OH

OH

O

O

HO

OHO

OH

OH

OH

OH

OH

OHN

N Cl

Cl

O

OHO

OH

OH

OH

OH

OH

OH

NNN

NH2

O

OHO

OH

OH

OH

OH

OH

OH

N

NN

NH2

NH2

NH2

/H2O

50% NaNO2/HCl

NH2

NH2

/H2O

Cl

Cl

NH2

NH2

/H2O

80%

NHNH2

NH

NH2

/H2O76%

+

85%

60%

NaNO2/HCl

22

Kaip minėta anksčiau sintetinti galima ir iš glikozil-O-5-hidroksimetilfuralio.

43 pav. Glikozilintų N-heterociklinių junginių sintezė iš furfuralio.

OHOOH

OH

OH

O

H

O

OHOOH

OH

OH

OO OH

OHOOH

OH

OH

OO

OH

OHOOH

OH

OH

NN OPh

OHOOH

OH

OH

X NH

O

X = S, NH

PhNHNH2/H2O

70%

NH2

NH2

>50%

O2/MeOH

93%

O2/CH2Cl2

95%

OOO

O

O

O

OH

RR

RR

OOO

O

O

NNH

O

OH

Ph

AcAc

AcAc

OOO

O

O

OO

Obn

RR

R R

R = H (70%)R = Ac (97%)

NH2

NHPh

50%Br2/H2O

85% NaBH4

O

O

O

OO

RR

RR

NN

OR

R = H, Bn

BnBr/KOH85%

O O

Obn

O

O

OO

bnbn

bnbn

OO

O

Obn

OO

O

O

bnbn

bn bn

N2H4

80%

mCPBA

90%

N2H4

60%

Fruktozės liekaną galima aktyvuoti ne tik fenilhidrazinu, ar ją pilnai dehidratavus iki

furfuralio, bet ir dalinai iki 2,4-diokso-3-heksen-1,6-diolio.Tokios reakcijos produktas yra

aktyvus nesotus diketonas. Visų sintezių greitis ir išeigos yra nulemtos tuo, kad tokio nesotaus

diketono reakcijos pusiausvyra yra pastumta į ciklinio okso pireno sussidarymo pusę.

23

44 pav. Glikozilintų N-heterociklinių junginių sintezė iš glikozilinto 2,4-diokso-3-heksen-1,6-diolio.

O

OO

OH

OH

OHOH

O

OH

O

OO

OH

OH

OHOH

O

OH

O

O

OH

OH

OHOH N

NOH

58%

N2H4/H2O

O

O

OH

OH

OHOH N

O OHPhHN

O

O

OH

OH

OHOH O

O OH

O

O

OH

OH

OHOH N

N OPh

PhNHNH2H2O

70%

-H2OPhNHNH2

-H2O

Policiklinių aromatinių junginių gavimas

Bicikliniai aromatiniai N-heterocikliniai junginiai gali būti sintetinami ne tik iš

aktyvuotų cukrų formų (okso-cukrų ar furfuralio) bet ir iš aminobenzeno darinių. Iš 2-

aminobenzoinės rūgšties chemiškai yra sintatinamas chinolinas ir chinazolinas. Chinolinas

chemiškai yra sintetinamas iš anilino (ar jo darinių) ir lengvai ir dideliais kiekiais gaunamo iš

atsinaujinančių energijos šaltinio glicerolio

(http://www.chempensoftware.com/organicreactions.htm).

24

45 pav. Biciklinių aromatinių N-heterociklinių junginių sintezė iš aminobenzeno darinių.

NH2OH OH

OH N+

NH2

COOH

N

OHR'

RO R

R'

+

NH2

COOHNH

OR

R'N

N

OR'

R

+

Grybams skaibant 2-hidroksi-1,4-benzoksazin-3-oninius darinius susidaro 2-

aminofenolis, iš kurio vėliau (jo gavimas aptartas aukščiau) grybai sintetina kuestiomycino

(2-amino-3H-fenoksazin-3-onas) darinius. Pastarieji yra aktinomicino analogai ir pasižymi

antibiotiniu poveikiu (Zikmundova et al. 2002).

46 pav. Fenoksazinonų sintezė iš 2-aminofenolio. OH

NH2

N

O O

NH2

N

O O

NH

O

N

O O

NH2

OH

N

O O

NH

OH

ON

O O

NH

O

O

Acetilinimas

Metilinimas

(Taškinėmis rodyklėmis parodytos galimos cheminės modifikacijos.

Kaip minėta anksčiau poliaromatinius junginius galima sintetinti ir esamų aromatinių

junginių, kondensuojant juos su kitais aromatiniais junginiais ar vykdant aktyvios grupės

prijungimą ir po to sekantį ciklinimą.

25

Išvados:

Šioje analitinėje studijoje yra apžvelgtas gerai žinomų augalų ir mikroorganizmų

metabolitų ir oksidacijos produktų panaudojimas cheminėje N-heterociklinių junginių

sintezėje.

Dauguma apžvelgtų metabolitų teikia daug vilčių būti panaudoti chemijoje. Šie junginiai

turi platų panaudojimą industrinėje, farmacinėje ir polimerų chemijos srityse. Daugumos šių

junginių panaudojimo sritys ir savybės dar nėra pilnai ištirtos, mažo prieinamumo ir dėl

didelės išgavimo kainos. Todėl būtinas biotechnologijų vystymas, plėtojimas ir reakcijų

sąlygų optimizavimas, kad šių junginių išeiginis kiekis būtų maksimaliai didelis ir išgavimo

kaina būtų maksimaliai maža.

Transgeninių organizmų sukonstravimas leistų žymiai efektyviau panaudoti pirminius

metabolitus bei padidintų galutinio metabolito išeiginį kiekį. Tačiau tam dar reikia surasti

tinkamesnias biologines sistemas, plačiau ištirti organinių junginių metabolizmus jose,

nustatyti metabolizmo fermentus ir genus.

26

Literatūros sąrašas:

Takenaka S., Okugava S., Kadowaki M., Murakami S., Aoki K. (2003) The metabolic

pathway of 4-aminophenol in Burkholderia sp strain AK-5 different from that of aniline and

aniline with C-4 substituent. App. and Env. Microbiol., Vol. 69, No. 9, p. 5410-5413

Crawford R. L. (1976) Pathways of 4-hydroxybenzoate degradation among species of

Bacillus. J. of Bacteriol., Vol. 127, No. 1. p. 204-210

Spain J. C., Nishino S. F., Witholt B., Tan L.-S., Duetz W. A. (2003) Production of 6-

phenylacetylene picolinic acid from diphenylacetylene by a toluene-degrading Acinetobacter

strain. App. of Env. Microbiol., Vol. 69, No. 7, p. 4037-4042

Souza M. V. N., Ferreira S. B., Mendonca J. S., Costa M., Rebello F. R. (2005) Metodos

de obtencao e aplicacoes sinteticas de tiazois, uma importance classe de composto

heterociclicos. Quim. Nova, Vol. 28, No. 1, p. 77-84.

He Z., Spain J. C. (2000) Rections involving in the lower pathway of degradation of 4-

nitrotoluene by Mycobacterium strain HL 4-NT-1. App. and Env. Microbiol. Vol. 66, No. 7,

p. 3010-3015

Orii C., Takenaka S., Murakami S. Aoki K. (2004) A novel coupled enzyme assay

reveals an enzyme responsible for the deaminationof a chemicaly unstable intermediate in the

metabolic pathway of 4-amino-3-hydroxybenzoic acid in Bordetella sp. strain 10d. Eur. J.

Biochem. Vol. 271, p. 3248-3254

Shimoni E., Baasov T., Ravid U., Shoham Y. (2002) The trans-anethole degradation

pathways in an Arthrobacter sp. J. of Biol. Chem. Vol. 277, No. 14, p. 11866-11872

Jeong J. J., Kim J. H., Hwang I., Lee K. (2003) 3- and 4-alkylphenol degradation

pathways in Pseudomonas sp. strain KL28: genetic organization of the lap gene cluster and

substrate specificities of phenol hydroxylase and catechol 2,3-dioxygenase. Microbiol. Vol.

149, p. 3265-3277

Takenaka S., Asami T., Orii C., Murakami S., Aoki K. (2002) A novel meta-cleavage

dioxygenase that cleaves a carboxyl-group-substituent 2-aminophenol. Purification and

characterization of 4-amino-hydroxybenzoate 2,3-dioxygenase from Bordetella sp. strain 10d.

Eur. J. Biochem. Vol. 269, p. 5871-5877

Zikmundova M., Drandarov K., Hesse M., Werner C (2002) Hydroxylated 2-amino-3H-

phenoxazin-3-one derivatives as products of 2-hydroxy-1,4-benzoxazin-3-one (HBOA).

Biotransformation by Chetosphaeria sp., and endophytic fungus from Aphelandra tetragona.

Vol. 57c, p. 660-665

27

Strand S. Anaerobic degradation of aromatic compounds. Ring cleavage without

oxygen.

Lochmeyer C., Koch J., Fuchs G. (1992) Anaerobic degradation of 2-aminobenzoic acid

(anthranilic acid) via benzoyl-coenzyme A (CoA) and cyclohex-1-enecarboxyl-CoA in a

dinitrifying bacterium. J. of Bacteriol. Vol. 174, No. 11, p. 3621-3628

Dumond Y. R., Gum A. G. (2003) Silane reduction of 5-hydroxy-6-methyl-pyridine-

3,4-dicarboxylic acid diethyl ester: synthesis of vitamin B6. Molecules Vol. 8, p. 873-881

Lichtenthaler F. W., Peters S. (2004) Carbohydrates as green raw materials for the

chemical industry. C. R. Chimie Vol. 7, p. 65-90

Pollard G. (2005) Catalysis in renewable feedstocks. BHR Solutions Project No: 180

2421

Dhavale D. D. Carbohydrates in the synthesis of biologically active compounds. Dep. of

Chem. Univer. of Pune. Pune – 411 007

Doi R. H., Halvorson H. (1960) Mechanism of dipicolinic acid stimulation of the

soluble reduced diphosphopyridine nucleotide oxidase of spores. Dep. of Bacteriol., Univ.of

Wisconsin, Madison, Wisconsin

Rapp S. (2002) Disaccharide als ausgangsverbindungen fur ungesattigte N- und O-

heterocyclen mit industriellem anwendungsprofil. Dissertation.

Lombardo M. (2005) Nuovi precorsori di organometalli allilici eterofunzionalizzati e

loro applicazioni nella sintesi stereocontrollata di legami carbonio-carbonio. Dipart. di Chim.,

Univ. degli Studi di Bologne, via Selmi 2, 40126, Bologna

Nadeau L. J., He Z., Spain J. C. (2003) Bacterial conversion of hydroxylamino aromatic

compounds by both lyase and mutase enzymes involves intramolecular transfer of hydroxyl

groups. App. and Env. Microbiol. Vol. 69, No. 5, p. 2786-2793

Jensen J. B., Egsgaard H., Onckelen H., Jochimsen B.U. (1995) Catabolism of indole-3-

acetic acid and 4- and 5-chloroindole-3-acetic acid in Bradyrhizobium japonicum. J. of

Bacteriol. Vol. 177, No. 20, p. 5762-5766

Lindstrom K., Jussila M. M., Hintsa H., Kaksonen A., Mokelke L., Makelainen K.,

Pitkajarvi J., Souminen L. (2003) Potential of the Galega – Rhizobium galegae system for

bioremediation of oil-contaminated soil. Food Technol. Biotechnol. Vol. 41, No. 1, p 11-16

Brust A. (2001) Reaktionskanale von zuckern zu hydrophilen N-heterocyclen des

imidazol-, chinoxalin-, pyridazin-, benzodiazepin- und benzothiazepin-typs. Dissertation.

28

Spiess T., Desiere F., Fischer P., Spain J. C., Knackmuss H.-J., Lenke H. (1998) A new

4-nitrotoluene degradation pathways in a Mycobacterium strain. App. and Env. Microbiol.

Vol. 64, No. 2, p. 446-452

Tsuji H., Ogawa T., Bando N., Sasaoka K. (1986) Purification and properties of 4-

aminobenzoate hydroxylase, a new monooxygenase from Agaricus bisporus. The J. of Biol.

Chem. Vol. 261, No. 28, p. 13203-13209

Kadouri-Puchot C. K., Comesse (2005) Recent advances in asymmetric synthesis of

pipecolinic acid and derivatives. Amino Acids Vol. 29, p. 101-130

Matthijs S., Baysse C., Koedam N., Tehrani K. A., Verheyden L., Budzikiewicz H.,

Schafer M., Hoorelbeke B., Meyer J.-M., Greve H., Cornelis P. (2004) The Pseudomonas

siderophore quinolobactin is synthesized from xantheruic acid, an intermediate if the

kynurenine pathway. Mol. Microbiol. Vol. 52, No. 2, p. 371-384

Lin C.-C., Pan Y., Patkar L. N., Lin H.-M., Tzou D.-L. M., Subramanian T., Lin C.-C.

(2004) Versatile approach for the synthesis of novel seven-membered iminocyclitols via ring-

closing metathesis dihydroxylation reaction. Bioorg. and Med. Chem. Vol. 12, p. 3259-3267

Kondo H., Nakamura Y., Dong Y.-X., Nikawa J., Sueda S. (2004) Biochem J. Vol. 379,

p. 65-70

Mur L. A. J., Santosa I. E., Laarhoven L.-J. J., Harren F., Smith A. R. (2003) A new

partner in the Danse macabre the role of nitric oxide in the hypersensitive response. Bulg. J.

Plant Physiol. P. 110-123

Sato H., Kudo S., Ohnishi K., Mizuguchi M., Goto E., Suzuki K. (2001) Nucleotide

sequence analysis of 5‘-flanking region of salicilate hydrohylase gene, and identification of a

LysR-type regulator, SalR. Eur. J. Biochem. Vol. 268, p. 2229-2238

Stottmeister U., Aurich A., Wilde H., Andesch J., Schmidt S., Sicker D. (2005) White

biotechnology for green chemistry: fermentative 2-oxocarboxylic acids as novel buiding

blocks for subsequent chemical synthesis. J. Ind. Microbiol. and Biotech. Vol. 32, p. 651-664

Eggeling L., Sahm H. (1980) Degradation of coniferyl alcohol and other lignin-related

aromatic compounds by Nocardia sp. DSM 1069. Archives of Microbiol. Vol. 126, No. 2, p.

141-148

He Z., Spain J. C. (2000) One-step production of picolinic acid from 2-aminophenols

catalyzed by 2-aminophenol 1,6-dioxygenase. J. of Ind. Microbiol. and Biotech. Vol. 25, No.

1, p. 25-28

http://www.hort.purdue.edu

http://www.chempensoftware.com/organicreactions.htm

29