Lipaz enzimi biyokatalizörlüğünde enantiyomerik saflıkta 1-fenil-1-propanolün transesterleşme tepkimesiyle kinetik rezolüsyonu
Kinetic resolution of enantiomerically pure 1-phenyl-1-propanol by transesterification with lipase biocatalyzed
Yazar: NİHAL İŞBAKAN
Danışman: DOÇ. DR. EMİNE BAYRAKTAR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kanser tedavisinde, solunum açıcı ve uyarıcı ilaç aktif maddesi olarakkullanılan enantiyomerik saflıkta 1-fenil-1-propanolün enantiyoseçimli olarak üretimiincelenmiştir. Lipaz katalizli optikçe saf 1-fenil-1-propanolün üretimine enzim, açilverici, çözücü türü, açil verici/alkol mol oranı, sıcaklık, moleküler elek miktarı etkisi vekatkı maddesi etkisi incelenmiştir. Tepkimenin enantiyomerik aşırılığını,enantiyoseçimliliğini ve lipazın aktivitesini arttırmak için enzime organik çözücü vesüperkritik CO2 (SC-CO2) ile önişlem uygulanmıştır.Enzim türünün etkisini belirlemek için üç farklı lipaz denenmiştir ve yapılan çalışmalarsonucunda tepkimenin enantiyoseçimliliği üzerine lipaz türünün önemli etkileri olduğubelirlenirken, bu üç lipaz enzimi arasından en uygun olanının Porcine pancreatic lipaz(PPL) olduğu sonucuna varılmıştır. PPL katalizli transesterleşme tepkimesinde, enyüksek enantiyoseçimliliğe vinil laurat veya vinil butiratla, çözücü olarak; izooktankullanıldığında, yaklaşık 24 saat sonra, açil verici/alkol oranı mol oranı 2/1 iken,moleküler elek miktarı 100 mg, sıcaklık 40ºC iken ulaşılmıştır. Vinil laurat kullanılandeneylerde %30 dönüşümde, %32 ee(S), % 83 ee(P), 9.3 E değerine, vinil butiratkullanılanlarda ise %40 dönüşümde %48 ee(S) ve %70 ee(P), 9.4 E değerineulaşılmıştır. Enantiyoseçimliliği iyileştirmek için, tepkime ortamına % 5 (v/v) DMSO(dimetil sulfooksit), %2 (w/v) Tween-80, 50 mg (%50 w/w enzim) NaCl eklenerekkatkı maddelerinin etkisi belirlenmiştir. Fakat bu katkı maddelerinin tepkimeninenantiyoseçimliliği üzerinde olumsuz etkilere neden olduğu görülmüştür. Organikçözücü ile önişlem yönteminde, ilk olarak eklenen çözücü hacminin enantiyoseçimliliğeve lipaz aktivitesine etkisi belirlenmiştir. 2-Propanol, aseton ve etanol kullanılandeneylerde PPL'in aktivitesi 5 ml aseton kullanıldığında 0.3 U/mg'dan 0.4 U/mg'akadar yükseltilmiştir, fakat önişlemin enantiyoseçimliliği oldukça düşürdüğügözlenmiştir. SC-CO2 ile muamele edilen PPL'in aktivitesi azalırken, çözücü olarakizooktan, açil verici olarak vinil laurat kullanılan SC-CO2 önişlemli PPL katalizlitepkimelerde; %37 dönüşümde, %48 ee(S), % 82 ee(P) ve 16 E değerine ulaşılmıştır.2006, 107 Sayfa1-fenil-1-propanol, PPL, transesterleşme, önişlem,Anahtar Kelimeler:enantiyoseçimlilik, kiral, rezolüsyon

Abstract:
The derivatives of 1-phenyl-1-propanol have been used as cancer and stimulating drugs.In this work, the effects of enzymes, solvents, acyl donors, amount of added molecularsieves, acyl donor/alcohol molar ratio, temperature and additives on theenantioselectivity of lipase catalyzed transesterification of 1-phenyl-1-propanol wereinvestigated. In order to improve activity and enantioselectivity, pretreatments withacetone, 2-propanol, ethanol and supercritical carbon dioxide (SC-CO2) on PPL wereapplied.To investigate the effect of lipase type, three different lipases were used. Among them,Porcine pancreatic lipase was found to be the most agreeable one. On theenantioselectivity of lipase catalyzed transesterification, the best results were obtainedwhen vinyl laurate and vinyl butyrate as acyl donors, isooctane as solvent, 100 mgmolecular sieve were used and acyl donor/alcohol ratio was 2/1 at 40ºC. When vinyllaurate was used as acyl donor, 32 % ee(S), 83 % ee(P) and 9.3 E were obtained for 30% conversion. When vinyl butyrate was used as acyl donor 48 % ee(S), 70 % ee(P) and9.4 E were obtained for 40 % conversion. To improve enantioselectivity, 5 % (v/v)DMSO, 2 %(w/v) Tween-80, 50 mg (%50 w/w enzyme) NaCl were separately addedinto reaction medium as additive. But, these additives affected the enantioselectivitynegatively. In the pretreatment method, the importance of organic solvent volume onactivity and enantioselectivity was demonstrated. 2-Propanol, acetone, ethanol wereused on the pretreatment and the best result was obtained when 5 ml acetone was used.The activity increased from 0.3 U/mg to 0.4 U/mg, but enantioselectivity decreased.The method of pretreatment with SC-CO2 decreased the activity but increased theenantioselectivity. The conversion, ee(S), ee(P) and E values obtained were 37%, 48%,82%, 16, respectively.2006, 107 pagesKey Words: 1-phenyl-1-propanol, PPL, transesterification, pretreatment,enantioselectivity, chiral, resolution