Enantiyomerik saflıkta 1-fenil-1-propanolün transesteleşme tepkimesiyle biyoreaktörde kinetik rezolüsyonu
Kinetic resolution of enantiomerically pure 1-phenyl-1-propanol by transesterification in a bioreactor
Yazar: PINAR BAKIŞ
Danışman: DOÇ. DR. EMİNE BAYRAKTAR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, 1-fenil-1-propanolün dolgulu yatak biyoreaktörde enantiyomerik saflıktaüretimi incelenmiştir. İlaç etken maddesi olarak kullanılan 1-fenil-1-propanol, rasemikkarışımından Novozym 435 biyokatalizörlüğünde transesterleşme tepkimesiyle eldeedilmiştir. Rasemik 1-fenil1-propanolün lipaz katalizli transesterleşme tepkimesinin,çift substratlı Ping Pong Bi Bi kinetik modeline uyduğu belirlenmiş ve bu modeldekikinetik sabitler bilgisayar programı ile bulunmuştur. 1-fenil 1-propanolün üretiminekolonda kalma süresinin, L/D oranının, moleküler elek/enzim oranının etkileriaraştırılmıştır. Enzimin kullanılabilirliliğinin tepkime süresiyle değişimi (12, 24, 48, 72,96, 120 saat) tespit edilmiştir.Rasemik 1-fenil1-propanolün lipaz katalizli transesterleşme tepkimesinin kinetikmodelinde yer alan kinetik sabitler; m gözA K , 113 mM, m gözB K , 300mM, Vm,göz 18.9mmol/Ldk olarak bulunmuştur. L/D oranı 5 olan kolonda kalma süresinin etkisiincelenmiş, %60 dönüşümde, ee(s)>%99 ve 15,8 E değerlerine kalma süresinin 1.85 dkolduğu durumda ulaşılmıştır. Moleküler elek/enzim oranının (1/2, 1/1, 3/2, 2/1) etkisiaraştırıldığında en iyi sonuçlara % 63 dönüşümde % 96 ee(s), 13.2 E ile molekülerelek/enzim oranı 1/2 iken ulaşılmıştır. Yüksek kalma sürelerinde düşük enzimmiktarlarında çalışıldığında, kalma süresinin 4 ve 5,5 dk olduğu durumlarda sırasıyla%61 dönüşüm ee(s)>%99 22,2 E ve %60 dönüşüm ee(s)>%99 24 E değerleri eldeedilmiştir. L/D oranı farklı (5, 10, 15) 3 kolonda 3 farklı kalma süresinde (2.6, 1.2, 0.70dk) çalışılmıştır. Her zaman yüksek enantiyomerik aşırılık değerlerine ( ee(s)>%99)ulaşılmıştır. L/D oranı 15/1 olan kolonda %57 dönüşümle ee(s)>%99 34 E değerlerinkalma süresi 1.2 dk iken ulaşılmıştır. Enzimin kullanım süresinin incelendiğiçalışmalarda, enzim uzun sürelerde tepkime ortamında bekletilmiş (12, 24, 48, 72, 96,120 saat) ve deneyler sürekli sistemde gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonunda 72 saatekadar lipaz aktivitesi belli ölçüde azalırken, enantiyomerik aşırılık ve dönüşümdeönemli değişiklikler gözlenmemiştir. Ancak 96. saatten sonra enzimin hem aktivitesihem de enantiyoseçimliliği önemli ölçüde azalmıştır.2007, 100 SayfaAnahtar Kelimeler: Kiral, rezolüsyon, enantiyoseçimlilik, transesterleşme, 1-fenil-1-propanol, dolgulu yatak biyoreaktör.

Abstract:
In this study, the production of enantiomerically pure 1-phenyl-1-propanol wasperformed in a packed-bed bioreactor. 1-phenyl-1-propanol which has been used ascancer and stimulating drugs was produced using Novozym 435 with transesterificationreaction. Kinetic resolution of transesterification reaction of 1-phenyl-1-propanol byenzyme fitted a Ping Pong Bi Bi mechanism. The kinetic parameters were obtained by acomputer program. The effects of residence time (?), L/D ratio, molecular sieve/enzyme weight ratio on production of 1-phenyl-1-propanol were investigated. Thechanges in the enzyme activity and enantioselectivity with reaction time (12, 24, 48, 72,96, 120 h) were determined.The kinetic constants for the lipase-catalyzed transesterification of 1-phenyl-1-propanolwere found to be m appA K , =113 mM, m appB K , = 300mM, Vm,app=18.9 mmol/Ldk. Theeffects of ? in the bioreactor (L/D ratio 5) were investigated and the values of ee(s)(enantiomeric excess)>%99 and E=15 (enantiomeric ratio) were obtained at theresidence time1.85 min, respectively. The experiments were also performed todetermine the effect of molecular sieves/enzyme ratio (1/1, 1/2, 2/1, 3/2) and maximumee and E value were obtained at the high ? and low enzyme amount as >%99 of ee(s),22.2 of E for 4 min of ? and >%99 of ee(s), 24 of E for 5.5 min of ?. It was studiedat different L/D ratio (5, 10, 15) and different ? (2.6, 1.2, 0.7 min), the ee(s) wasobtained as >% 99 in all experiments. E value was 34 for 1.2 min of ? in L/D ratio 15bioreactor. In order to investigate the enzyme using time, enzyme was added into thereaction media for different times (12, 24, 48, 72, 96, 120 h) and experiments wasperformed using these enzyme in the continuous system. Lipase activity decreased butenantioselectivity did not almost change until 72 h. But after 72 h, lipase activity andenantioselectivity decreased.2007, 100 pagesKey Words: Chiral, resolution, enantioselectivity, 1-phenyl-1-propanol,transesterification, bioreactor, packed bed reactor.