Enantiyomerik saflıkta 1-fenil?1-propanolün lipaz katalizörlüğünde esterleşme tepkimesi ile kinetik rezolüsyonu
Kinetic resolution of enantıomericaly pure 1-phenyl-1-propanol by lipase catalyzed esterification
Yazar: AYŞE PINAR AKLAN
Danışman: DOÇ. DR. EMİNE BAYRAKTAR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, türevleri ilaç sanayisinde kullanılan 1-fenil-1-propanolün su aktivitesi kontrollü ortamda lipaz katalizli esterleşme tepkimesi ile kinetik rezolüsyonu gerçekleştirilmiş ve tepkimeye etki eden lipaz kaynağı, açil verici türü, çözücü türü, sıcaklık, moleküler elek miktarı ve su aktivitesi parametreleri incelenmiştir. Çalışmaların ilk aşamasında, öncelikle farklı serbest (Candida antartica Lipaz B, Porcine pancreatic Lipaz, Candida antartica Lipaz A, Pseudomonas flouresans) ve tutuklu enzimler (Novozym 435, Lipozym TL IM, Lipozym RM IM, Amona Lipase PS-CI(immobilized on ceramic)) ile çalışılarak enzim kaynağı seçilmiş ve tutuklamanın enzim aktivitesini arttırdığı gözlenmiştir. Daha sonra sırası ile açil verici türü (miristik asit, lauric asit, kaprik asit, hekzanoik asit, valerik asit, stearik asit), çözücü türü (oktan, siklohekzan, 2-2-4-trimetilpentan, tersiyer butil metil eter), moleküler elek miktarı (0-500 g) ve sıcaklık (0-50?C) parametreleri incelenmiş ve 1-fenil-1-propanolün kinetik rezolüsyonunda, en uygun koşullar olarak Novozym 435 katalizörlüğünde 40?C'de 300 mg moleküler elek (aw=0.32), trimetilpentan çözücü ve kaprik asit açil verici olarak kullanıldığında %68 dönüşümde elde edilen ee değeri %92 olarak belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise tepkime farklı su aktivitesi değerlerinde gerçekleştirilmiştir. Bu deneylerde, su aktivitesinin tepkime boyunca sabit tutulabildiği doygun tuz çiftleri [Na2HPO4(7/12) (aw:0.90), Na2SO4(10/0)(aw:0.76) Na2HPO4(2/7)(aw:0.69), C2H3NaO2(3/0)(aw:0.33), MnCl2(2/4) (aw:0.33), MgCl2(6/0) ( aw:0.06)] ile aw kontrolü ve başlangıç su aktivitesinin belirlendiği doygun tuz çözeltileri [(K2Cr2O7 (aw:0.98), NaCl (0.75), (MgNO3).6H2O (aw:0.54), CH3COOK (aw:0.23), LiBr (aw:0.15), LiCl (0.11)] ile aw kontrolü yöntemleri kullanılmıştır. Doygun tuz çiftleri kullanılan deneyler dört farklı substrat derişiminde(50mM, 168 mM, 250 mM ve 330 mM) gerçekleştirilmiş ve substrat derişiminin tepkime başlangıç hızına (r0) ve ee'ye etkisi incelenmiştir. Tuz çiftleri ile aw kontrolünün yapıldığı deneylerde, her substrat derişimi için en yüksek ee değerleri aw 0.33 de elde edilmiş ve en iyi sonuçlara düşük substrat derişiminde (50mM), %55 dönüşümde en yüksek ee (%91) MnCl2 (6/0)(aw:0.33) tuzu ile ulaşılmıştır. Doygun tuz çiftleri ile yapılan deneylerde su aktivitesi değeri arttıkça r0 `ın arttığı fakat ee'nin azaldığı gözlenmiştir. LiBr (aw:0.11) tuzu ile %49 dönüşümde ee % 88 olarak elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler:1-fenil-1-propanol, kinetik rezolüsyon, su aktivitesi, tuz çifti, doygun tuz çözeltisi

Abstract:
In this study; the kinetic resolution of 1-phenyl-1-propanol an important intermediate in pharmaceutical industry, was carried out by lipase cayalyzed esterification reaction under controlled water activity and the effects of lipase resourse, acyl donor type, solvent type, temperature, moleculer sieve amount and water activity parameters were investigated. At the first stage of the studies, primarily lipase resourse was selected by working with the native (Candida antartica Lipase B, Porcine pancreatic Lipase, Candida antartica Lipase A, Pseudomonas flouresans) and immobilized lipases (Novozym 435, Lipozym TL IM, Lipozym RM IM, Amona Lipase PS-CI (immobilized on ceramic)).It is observed that the enzyme activity is increased by immobilization. Later on, the acyl donor type (myristic acid, lauric acid, capric acid, hexanoic acid, valeric acid, stearic acid), solvent type (octane, cyclohexane, 2-2-4-trimethylpentane, ter-buthylmethylether), moleculer sieve amount (0-500 mg) and temperature (0-50 ?C) parameters were investigated. In the kinetic resolution of 1-phenyl-1-propanol with the catalysis of Novozyme 435, when 300 mg moleculer sieve (aw = 0.33) at 40?C 2-2-4-trimethylpentane as solvent and capric acid as acyl donor were used, obtained ee% value 92% at the 68% conversion was specified as the best conditions. In the second stage of the study; the reaction was carried out at different water activity values. In those reactions, salt hydrated pairs that holds the water activity constant during the esterification reaction period [Na2HPO4(7/12) (aw:0.90), Na2SO4(10/0) (aw:0.76) Na2HPO4 (2/7) (aw:0.69), C2H3NaO2(3/0)(aw:0.33), MnCl2(2/4)(aw:0.33), MgCl2(6/0) (aw:0.06)] was used to control aw and secondly saturated salt solutions [(K2Cr2O7 (aw:0.98), NaCl (aw:0.75), MgNO3.6H2O (aw:0.54), CH3COOK (aw:0.23), LiBr (aw:0.15), LiCl (aw:0.11)] was used to set the initial aw. The reactions in which salt hydrated pairs used, was carried out at four different subtrat concentration to investigate the effect of substrat concentration on the ee value and the initial rates (r0). For every substrate concentration maximum ee value was obtained at aw=0.33 and best results obtained at low substrate concentration (50 M) at 55% conversion, 91% ee and with MnCl2(6/0). In the reactions which are carried out with saturated salt solutions, it was observed that ee value was decreased when the aw value increased. The best result obtained with saturated salt solutions are 88% ee with the convertion 49%.Key Words: 1-phenyl-1-propanol, kinetic resolution, water activity, salt hydrated pair, saturated salt solutions