Rasemik naproksen esterden enantiyoseçimli hidroliz ile S-naproksen üretiminde reaksiyon parametrelerinin incelenmesi
Investigation of reaction parameters for the production of S-naproxen from rasemic naproxen ester by enantioselective hydrolysis
Yazar: DENİZ MUTLU
Danışman: PROF.DR. SERPİL TAKAÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
ÖZETYüksek Lisans TeziRASEMİK NAPROKSEN ESTERDEN ENANTİYOSEÇİMLİ HİDROLİZ İLES-NAPROKSEN ÜRETİMİNDE REAKSİYON PARAMETRELERİNİN İNCELENMESİDeniz MUTLUAnkara ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim DalıDanışman: Prof. Dr. Serpil TAKAÇCandida rugosa lipazı (CRL) biyokatalizörlüğünde rasemik Naproksen metil esterden iki fazlısistemde S-Naproksen üretiminde; çözücü türü, tampon/çözücü hacim oranı (T/Ç), pH, sıcaklık,substrat derişimi, enzim derişimi, karıştırma hızı ve katkı maddeleri ilavesininenantiyoseçimlilik ve aktivite üzerine etkileri incelenmiştir. Çözücü olarak izooktan, hekzan,siklohekzan ve toluen kullanılmış; 120 st sonunda en yüksek enantiyomerik aşırılık (ees ve eep),enantiyomerik oran (E) ve dönüşüm (x) değerlerine sırasıyla %91.3, %95.2 130.3 ve %48.9olarak log P değeri en yüksek çözücü olan izooktan varlığında ulaşılmıştır. Aynı çözücülerinCRL'nin hidrolitik aktivitesi üzerine etkileri incelendiği zaman da en yüksek aktivite izooktanvarlığında elde edilmiştir. Tampon/çözücü hacim oranının S-Naproksen üretimine etkisiizooktan varlığında T/Ç= 2, 1/2, 1 ve 1/8 değerlerinde incelenmiş ve 120 st sonunda en yüksekees, eep, E and x değerleri sırasıyla %97.1 (T/Ç=2), %95.2 (T/Ç=1/2), 133.5 (T/Ç=1) ve %50(T/Ç=2) olarak bulunmuştur. T/Ç oranının CRL enziminin hidrolitik aktivitesine etkisi ise 2 ve1/2 değerlerinde incelenmiş ve her çözücü için T/Ç=2'de elde edilen aktivitenin daha yüksekolduğu belirlenmiştir. Sulu tampon fazı pH'ının S-Naproksen üretimine etkisi pH=4, 6, 7.5 ve 9değerlerinde incelenmiş; pH=4 en yüksek enantiyoseçimliliği veren pH olarak bulunmuştur.pH=4'de 120 st sonunda elde edilen ees, eep, E ve x sırasıyla %95.9, %94.4, 135.4 ve %50'dir.pH'ın CRL'nin hidrolitik aktivitesi üzerine etkisinde ise en yüksek aktivite pH=7.5'da, en düşükaktivite pH=9'da elde edilmiştir. Sıcaklığın S-Naproksen üretim tepkimesindekienantiyoseçimliliğe ve CRL aktivitesine etkisi T=30, 37, 45 ve 50ºC'de incelenmiş; 120 stsonunda en yüksek değerler ees, eep, E ve x için sırasıyla %95.3, % 94.4, 131.2 ve %50 olarakT=45ºC'de gözlenmiştir. CRL'nin hidrolitik aktivitesi ise 24 st sonunda 37ºC'de en yüksek,50ºC'de en düşük bulunmuştur. Hidroliz tepkimesinin girdisi rasemik Naproksen metil esterderişiminin enantiyoseçimliliğe etkisi 5, 7.5, 10 ve 15 g dm-3 derişimlerinde incelenmiş ve enyüksek ees, eep, E ve x sırasıyla %95.74, %92.5, 99.3 ve %50.3 olarak 10 g dm-3'de eldeedilmiştir. CRL enzim derişiminin S-Naproksen üretimine etkisi ise 0.01, 0.02, 0,04 ve 0,06 gcm-3 değerlerinde incelenerek 120 st sonunda en yüksek değerler ees, eep, E ve x için sırasıyla%96.3 (0.06 g cm-3), %96.5 (0.01 g cm-3), 157.8 (0.01 g cm-3 ) ve %54.3 (0.06 g cm-3) olarakbulunmuştur. N=200, 250 ve 300 rpm karıştırma hızlarında gerçekleştirilen tepkimede 120 stsonunda elde edilen en yüksek değerler ees, eep, E ve x için sırasıyla %93.6 (250 rpm), % 95.3(250 rpm), 122.3 (200 rpm) ve %51.2 (300 rpm)'dir. NaCl, LiCl, KCl, ZnCl2, MgCl2,Trietilamin ve Triton-X 100 gibi katkı maddelerinin tepkime ortamına katılmasıyla dönüşümartmasına rağmen enantiyoseçimlilik azalmıştır.2005,88 sayfaANAHTAR KELİMELER: Candida rugosa lipazı, enantiyoseçimli hidroliz, S-Naprokseni

Abstract:
ABSTRACTMaster of Science ThesisINVESTIGATION OF REACTION PARAMETERS FOR THE PRODOCTION OFS-NAPROXEN FROM RASEMIC NAPROXEN ESTER BY ENANTIOSELECTIVEHYDROLYSISDeniz MUTLUAnkara UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Chemical EngineeringSupervisor: Prof.Dr.Serpil TAKAÇThe effects of organic solvent type, volume ratio of aqueous phase/organic solvent (A/O),aqueous phase pH, temperature, substrate concentration, enzyme concentration, agitation rate,and additives on the enantioselectivity and activity of Candida rugosa lipase (CRL) in theproduction of S-Naproxen by the hydrolysis of racemic Naproxen methyl ester in biphasicsystem were investigated. Isooctane, hexane, cyclohexane and toluene were used as solventsand the highest enantiomeric excess (ees and eep), enantiomeric ratio (E), and conversion (x)were obtained in the presence of isooctane as 91.3%, 95.2%, 130.3, and 48.9%, respectively, atthe residence time of 120 h. The highest hydrolytic activity was also observed when isooctanewas used as organic solvent, which was followed by cyclohexane, hexane, and toluene insequence. The effect of aqueous phase/organic solvent volume ratio on the hydrolysis ofracemic Naproxen methyl ester was investigated for A/O (v/v) = 1/8, 1/2, 1 and 2 values byusing isooctane as organic solvent. The highest ees, eep, E, and x obtained at the residence timeof 120 h were 97.1% (A/O=2), 95.2% (A/O=1/2), 133.5 (A/O=1), and 50% (A/O=2),respectively. The variations in hydrolytic activity and stability were investigated for A/O=1/2and A/O=2. The activity of A/O=2 is greater than A/O=1/2 for all organic solvents. Hydrolysisof racemic Naproxen methyl ester was carried out in the aqueous phase/isooctane biphasicsystem (A/O=2) for the aqueous phase pH values of 4, 6, 7.5 and 9. pH=4 led to the highestenantioselectivity. The highest ees, eep, E and x achieved at pH=4 as 95.9%, 94.4%, 135.4 and50%, respectively, at the residence time of 120 h. On the other hand, the highest and lowesthydrolytic activity of CRL were obtained at pH=7.5 and pH=9, respectively. The effect oftemperature on the S-Naproxen production was investigated for T=30, 37, 45 and 50ºC; and thehighest ees, eep, E, and x were obtained at 45oC. The ees, eep, E and x values achieved at T=45ºCwere 95.9%, 94.4%, 135.4 and 50%, respectively, at the residence time of 120 h. However, thehighest and lowest activities of CRL were observed at 37 and 50ºC, respectively. The influenceof substrate concentration was investigated for 5, 7.5, 10 and 15 g dm-3. The highest ees, eep, Eand x values were achieved for 10 g dm-3 substrate concentration. The effect of enzymeconcentration was investigated for 0.01, 0.02, 0,04 and 0,06 g cm-3 and the highest ees, eep, Eand x values achieved were 96.3% (0.06 g cm-3), 96.5% (0.01 g cm-3), 157.8 (0.01 g cm-3) and54.3% (0.06 g cm-3), respectively. The effect of agitation rate was investigated for N=200, 250ve 300 rpm. The highest ees, eep, E and x values obtained at the 120 h of residence time were93.6% (250 rpm), 95.3% (250 rpm), 122.3 (200 rpm) and 51.2% (300 rpm), respectively. Usingadditives such as NaCl, LiCl, KCl, ZnCl2, MgCl2, trietilamine and Triton-X 100 increased theconversion; however, decreased the enantioselectivity.2005, 88 pagesKEY WORDS: Candida rugosa lipase, enantioselective hydrolysis, S-Naproxenii