Biocatalytic regioselective O-acylation of sesquiterpene lactones from chicory: a pathway to novel ester derivatives
O-acylation régiosélective biocatalytique des lactones sesquiterpéniques de la chicorée : une voie vers de nouveaux dérivés esters
Résumé
We report the first biocatalytic modification of sesquiterpene lactones (STLs) found in the chicory plants, specifically lactucin (Lc), 11β,13dihydrolactucin (DHLc), lactucopicrin (Lp), and 11β,13-dihydrolactucopicrin (DHLp). The selective O-acylation of their primary alcohol group was carried out by the lipase B from Candida antarctica (CAL-B) using various aliphatic vinyl esters as acyl donors. Perillyl alcohol, a simpler monoterpenoid, served as a model to set up the desired O-acetylation reaction by comparing the use of acetic acid and vinyl acetate as acyl donors. Similar conditions were then applied to DHLc, where five novel ester chains were selectively introduced onto the primary alcohol group, with conversions going from >99 % (acetate and propionate) to 69 % (octanoate). The synthesis of the corresponding O-acetyl esters of Lc, Lp, and DHLp was also successfully achieved with near-quantitative conversion. Molecular docking simulations were then performed to elucidate the preferred enzyme-substrate binding modes in the acylation reactions with STLs, as well as to understand their interactions with crucial amino acid residues at the active site. Our methodology enables the selective O-acylation of the primary alcohol group in four different STLs, offering possibilities for synthesizing novel derivatives with significant potential applications in pharmaceuticals or as biocontrol agents.
Nous rapportons la première modification biocatalytique de lactones sesquiterpéniques (STL) présentes dans la chicorée, à savoir la lactucine (Lc), la 11β,13dihydrolactucine (DHLc), la lactucopicrine (Lp) et la 11β,13-dihydrolactopicrine (DHLp). La lipase B de Candida antarctica (CAL-B) a procédé à la O-acylation sélective de leur groupe alcool primaire en utilisant divers esters vinyliques aliphatiques comme donneurs d'acyle. L'alcool périllylique, un monoterpénoïde plus simple, a servi de modèle pour mettre en place la réaction d'O-acétylation souhaitée en comparant l'utilisation de l'acide acétique et de l'acétate de vinyle comme donneurs d'acyle. Des conditions similaires ont ensuite été appliquées au DHLc, où cinq nouvelles chaînes ester ont été sélectivement introduites sur le groupe alcool primaire, avec des conversions allant de >99 % (acétate et propionate) à 69 % (octanoate). La synthèse des esters O-acétyliques correspondants de Lc, Lp et DHLp a également été réalisée avec succès, avec une conversion quasi quantitative. Des simulations de docking moléculaire ont ensuite été réalisées pour élucider les modes de liaison enzyme-substrat préférés dans les réactions d'acylation avec les STL, ainsi que pour comprendre leurs interactions avec les résidus d'acides aminés cruciaux dans le site actif. Notre méthodologie permet l'acylation O sélective du groupe alcool primaire dans quatre STL différentes, offrant des possibilités de synthèse de nouveaux dérivés avec des applications potentielles significatives dans les produits pharmaceutiques ou comme agents de biocontrôle.
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