Lipaz enzimi biyokatalizörlüğünde kinetik rezolüsyon ile enantiyomerik saflıkta 1-fenil-1-propanolün üretimi
Production of enantiomerically pure 1-phenyl-1-propanol with lipase biocatalyzed kinetic resolution
Yazar: ASLI SOYER
Danışman: DOÇ.DR. EMİNE BAYRAKTAR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
ÖZETYüksek Lisans TeziLİPAZ ENZİMİ BİYOKATALİZÖRLÜĞÜNDE KİNETİK REZOLÜSYON İLEENANTİYOMERİK SAFLIKTA 1-FENİL-1-PROPANOLÜN ÜRETİMİAslı SOYERAnkara ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim DalıDanışman: Doç.Dr.Emine BAYRAKTARBu çalışmada, kanser tedavisi başta olmak üzere ilaç sanayide geniş kullanım alanına sahipolan enantiyomerik saflıktaki 1-fenil-1-propanolün elde edilebilmesi amacıyla, rasemik 1-fenil-1-propanolün transesterleşme ile kinetik rezolüsyonunda, substrat (alkol) derişimi, açilverici (ester) /alkol mol oranı, enzim miktarı, sıcaklık ve karıştırma hızı gibi değişkenlerinenantiyomerik aşırılığa etkisi Cevap Yüzey Yöntemi (Response Surface Methodology-RSM)kullanılarak sistematik olarak incelenmiştir.Çalışmada öncelikle, farklı enzimler (Pseudomanas cepacia, Pseudomanas stutzeri,Pseudomanas floresans, Lipozyme RM IM, Mucor meihei ve Novozym 435), farklı çözücüler(hekzan, heptan, toluen, THF ve izooktan) ve farklı açil vericiler (vinil asetat, vinil butirat,izopropenil asetat, vinil benzoat, etil asetat ve vinil laurat) ile rasemik 1-fenil-1-propanolüntransesterleşme ile kinetik rezolüsyonu incelenmiştir. Yapılan ön deneyler sonucunda en iyienantiyomerik aşırılık, açil verici olarak vinil laurat, lipaz kaynağı olarak Novozym 435 veçözücü olarak izooktan kullanıldığında elde edilmiş (%ee=71) ve bu koşullar RSM ile yapılanincelemelerde ön bilgi olarak kullanılmıştır. 1-fenil-1-propanolün kinetik rezolüsyonunda enetkili parametreler olduğu belirlenen beş parametre (alkol derişimi, açil verici /alkol moloranı, enzim miktarı, sıcaklık ve karıştırma hızı) için RSM ile belirlenen deney programıuygulanmış ve elde edilen denklemin çözümünden en yüksek enantiyomerik aşırılığın alkolderişimin 325 mM, açil verici/alkol mol oranının 0.8, enzim miktarının 156 mg, sıcaklığın47ºC, karıştırma hızının ise 166 rpm olduğu koşullarda elde edildiği belirlenmiştir. Eldeedilen bu koşullarda yapılan deney ile 3 saat sonunda %91 enantiyomerik aşırılığa ve53 enantiyomerik oran değerine ulaşılmıştır.Ayrıca, 1-fenil-1-propanolün kinetik rezolüsyonuna mikrodalganın etkisini incelemekamacıyla, Novozym 435 enzimi ve açil verici olarak vinil laurat varlığında heptan, hekzan,kloroform, THF ve 1-propanol çözücüleri kullanılarak çalışmalar yapılmış ve yüksekenantiyomerik aşırılık değerine ulaşılamamıştır. Ancak, RSM sonucunda bulunan maksimumkoşullarında çözücü olarak heptan kullanılması durumunda 5 dakikalık mikrodalgauygulanmasında 60ºC'da %87 enantiyomerik aşırılık elde edilmiştir.2007, 80 SayfaAnahtar Kelimeler: 1-fenil-1-propanol, kinetik rezolüsyon, lipaz, transesterleşme,enantiyomerik aşırılık, Cevap Yüzey Yöntemi (RSM)

Abstract:
ABSTRACTMaster ThesisPRODUCTION OF ENANTIOMERICALLY PURE 1-PHENYL 1-PROPANOL WITHLIPASE BIOCATALYZED KINETIC RESOLUTIONAslı SOYERAnkara UniversityGraduate school of Natural and Aplied ScienceDepartment of Chemical EngineeringSupervisor: Assoc.Prof.Dr.Emine BAYRAKTARIn this study, the effects of enzyme, solvent, acyl donor/alcohol molar ratio, temperature andstirring speed on the kinetic resolution of rasemic 1-phenyl 1-propanol, of which derivativeshave been used as cancer and stimulating drugs, with transesterification using ResponseSurface Methodology (RSM) were investigated.First of al, different lipase type (Pseudomanas cepacia, Pseudomanas stutzeri, Pseudomanasfloresans, Lipozyme RM IM, Mucor meihei and Novozym 435), different acyl donors (vinylacetate, vinyl butyrate, isopropenyl acetate, vinyl benzoate, ethyl acetate and vinyl laurate anddifferent solvents (hexane, heptane, tetrahydrofuran, toluene, isooctane) were used toinvestigate the kinetic resolution of 1-phenyl 1-propanol. The maximum enantiomeric excessas 71% was obtained with Novozym 435, vinyl laurate and isooctane. These conditions wereused on the RSM designed experiments. The effects of alcohol concentration, molar ratio ofacyl donor to alcohol, amount of enzyme, temperature and stirring speed were investigatedusing RSM. The optimum conditions were defined by solving the regression equation as 325mM alcohol, 0.8 acyl donor/alcohol molar ratio, 156 mg enzyme, 47ºC temperature and 166rpm stirring speed. Enantiomeric excess and enantiomeric ratio obtained in these conditionsare 91 % and 53 after 3 hours, respectively.Also, to investigate the microwave radiation on kinetic resolution of 1-phenyl 1-propanol theexperiments were achieved using Novozym 435, vinyl laurate with different organic solventshexane, heptane, tetrahydrofuran and 1- propanol and the value of high enantiomeric excesscould not be reached. On the other hand, enantiomeric excess was obtained as 87% applyingmicrowave radiation for 5 minutes at the maximum enantiomeric excess RSM conditionsusing heptane as a solvent at 60ºC temperature.2007, 80 PagesKey Words: 1-phenyl-1-propanol, kinetic resolution, lipase, transesterification,enantiyomeric excess, Response Surface Methodology (RSM)