Kiral alkollerin enzimatik kinetik rezolüsyon yöntemiyle enantiyomerik saflıkta üretilmesi
The production of enantiomerically pure chiral alcohols via enzymatic kinetic resolution method
Yazar: AYŞE BOZAN
Danışman: PROF. DR. ÜLKÜ MEHMETOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada önemli sekonder alkollerden biri olan ve enantiyomerleri ilaç, ziraat, gıda, kozmetik gibi pek çok endüstride kullanılan 1-feniletanolün enzimatik kinetik rezolüsyon yöntemiyle enantiyomerik saflıkta üretilmesi amaçlanmıştır. Tüm deneylerde lipaz olarak Novozyme 435 (tutuklanmış lipaz), açil verici olarak vinil asetat kullanılmıştır. Çalışmanın birinci bölümünde geleneksel çözücülerin, ikinci bölümde yeşil çözücülerin tepkimeye etkisi incelenmiştir.
Çalışmanın birinci bölümde hekzan çözücü ortamında cevap-yüzey yöntemiyle (RSM) optimum tepkime koşulları tespit edilmiş olup 240 mM substrat ve 11 mg/mL tutuklanmış lipaz derişimlerinde, 42 ℃'de, 250 rpm'de 75 dk süresince gerçekleştirilen tepkime sonunda enantiyomerik aşırılık (ees) % 100 olarak sağlanmıştır. 
Çalışmanın ikinci bölümde öncelikle düşük ekotoksiklik ve biyobozunabilirlik gibi özelliklere sahip yeşil çözücüler (propilen karbonat (PK), dimetil karbonat (DMK) ve 2-metiltetrahidrofuran (MeTHF)) kullanılarak ön çalışmalar gerçekleştirilmiş, en iyi sonuçlar DMK ile sağlanmıştır. RSM ile, DMK ortamında optimum tepkime koşulları tespit edilmiş olup 1065 mM substrat ve 22.21 mg/mL tutuklanmış lipaz derişimlerinde, 40 ℃'de, 250 rpm'de 5.11 saat süresince gerçekleştirilen tepkime sonunda ees % 100, dönüşüm % 50 olarak sağlanmıştır.
Daha sonra dış ve iç kütle aktarım kısıtlamalarının etkili olup olmadığı araştırılmış ve ihmal edilebileceği belirlenmiştir. Tepkime mekanizmasının Ping Pong bi bi modeline uygun olduğu tespit edilerek Polymath 6.1 yazılımıyla kinetik sabitler bulunmuştur. 
Çalışmada elde edilen sonuçlar incelendiğinde DMK'nın hem yeşil çözücü özellikleri hem de performansı dikkate alınarak bu tepkimede geleneksel çözücülerin yerine geçebilecek nitelikte bir çözücü olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
In this work producing enantiomerically pure 1-phenylethanol, which is among important secondary alcohols and used in pharmaceutical, food, cosmetic and several other industries, was aimed. In all experiments, Novozyme 435 (immobilized lipase) was used as lipase, vinyl acetate was used as acyl donor. In the first section the effects of the traditional solvents, in the second section the effects of the green solvents on the reaction were investigated. 
In the first section, optimum reaction conditions were determined in hexane by response-surface methodology (RSM). 100 % enantiomeric excess (ees) was reached with 240 mM substrate and 11 mg/mL immobilized lipase concentrations during 75 min reaction time at 42 ℃ and 250 rpm. 
In the second section, firstly some pre experiments were performed by using the green solvents (propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC) and 2-methyltetrahydrofuran (MeTHF)) having properties such as low ecotoxicity and biodegradability. Best results were obtained by using DMC. Optimum reaction conditions were determined by RSM in DMC. 100 % ees and 50 % conversion were reached with 1065 mM substrate, 22.21 mg/mL immobilized lipase concentrations during 5.11 hours at 40 ℃ and 250 rpm.
Then external and internal diffusion limitations were investigated. It was determined that diffusion limitations could be neglected. Appropriate reaction mechanism was found as Ping Pong bi bi. Kinetic constants were determined by Polymath 6.1. 
When the results of this work was examined, it has been understood that DMC could replace traditional solvents in this reaction considering both its green solvent properties and its performance.