Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2007
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: NURAY ÇELEBİ
Danışman: NURAY YILDIZ
Özet:Bu çalışmada, farmasötik endüstrisi için potansiyel öneme sahip kiral hidroksi ketonlardan 6-hidroksi-3-metoksisiklo-2-hekzen-1-on ve benzoinin lipaz enzimi kullanılarak süperkritik karbon dioksit (SCCO2) tepkime ortamında sentezi ilk kez araştırılmıştır. Enantiyomerik aşırılığa, ortam basıncı (70-150 bar), sıcaklığı (35-45 °C), pH (5-9) ve ortamdaki organik çözücülerin (Dimetil sülfoksit (DMSO), Aseton, N,N-Dimetilformamit (DMF), Tetrahidrofuran (THF), Asetonitril, n-Hekzan, Siklohekzan) etkileri incelenmiştir. Benzoinin süperkritik akışkan ortamında sentezinde 10 ticari lipazın (Porcine pancreas, Candida antarctica, Rizopus arrhizus, Pseudomonas cepacia, Aspergillus, Rhizopus niveus, Hog pancreas, Pseudomonas fluorescens, Mucor Miehei, Candida cylindracea) taraması yapılmıştır. İncelenen on adet lipazdan sadece dört tanesi (Porcine pancreas, Candida antarctica, Candida cylindracea, Aspergillus) ile ürün dönüşümü sağlanabildiği ince tabaka kromatografisi (TLC) ile belirlenmiştir. Porcine pancreas ve Candida antarctica lipazı ile S-benzoin, Candida cylindracea (CCL) ve Aspergillus lipazları kullanıldığında ise R-benzoin enantiyomerik aşırılıkta elde edilmiştir. En yüksek enantiyomerik aşırılık (ee) Candida cylindracea lipazı ile elde edildiğinden işletim parametrelerinin enantiyomerik aşırılığa etkisi Candida cylindracea lipazı kullanılarak araştırılmıştır. 70 bar basınçta sıcaklık arttıkça enantiyomerik aşırılığın değişmediği, 80 ve 90 bar basınçta ise sıcaklık ile azaldığı görülmüştür. 35 ºC ve 40 ºC’de basınç arttıkça 90 bar’a kadar enantiyomerik aşırılık artmış, 90 bar’dan sonra ise kritik noktadan uzaklaşılması ile azaldığı görülmüştür. 45 ºC’de ise basınçla azaldığı belirlenmiştir.Benzoin sentezinde en uygun deney koşullarını belirlemek için Yanıt Yüzey Yöntemi (RSM, Design Expert 6) kullanılmıştır. Benzoinin enantiyomerik aşırılıkta üretimini etkileyen parametrelerden pH, sıcaklık ve basınç için RSM ile deney koşulları tasarlanmış ve deneyler gerçekleştirilmiştir. Modelden elde edilen optimizasyon sonucuna göre 40 °C sıcaklık, 78, 9 bar basınç ve 6,4 pH değerinde enantiyomerik aşırılık % 62 olarak elde edilmiştir. Belirlenen koşullarda deneyler tekrarlanmış ve optimizasyon ile elde edilen enantiyomerik aşırılık değerine ulaşılarak modelin doğruluğu test edilmiştir.Modelden elde edilen optimum koşullarda organik çözücü etkisi incelenmiş en yüksek enantiyomerik aşırılık değerinin (ee= % 63) DMSO ile elde edildiği belirlenmiştir. Bu koşullarda tepkime ortamına kinetik rezolüsyonu artıran katkı maddeleri (4-Dimetilaminopridine (DMAP) ve trietilamin) eklenmiştir. Enantiyomerik aşırılığa trietilaminin negatif, DMAP’ın ise pozitif etki yaptığı bulunmuştur. Optimum koşullarda DMSO’ya DMAP eklendiğinde enantiyomerik aşırılığın % 80’e ulaştığı belirlenmiştir.6-hidroksi-3-metoksisiklo –2 hekzen-1-on’un SCCO2 ortamında 6-asetoksi enondan sentezinde ise benzoin sentezinde kullanılan on adet enzim taranmış; ancak, TLC analizi ile ürün oluşumu gözlenememiştirAbstracta-Hydroxy ketones are important compounds for pharmaceutical industry. In this study synthesis of benzoin and 6-hydroxy-3-methoxycyclo-2-hexen-1-one were studied in supercritical carbon dioxide (SCCO2) reaction medium. Effects of pressure (70-90 bar), temperature (35-45° C), pH (5-9) and organic solvents (Dimethyl sulfoxide (DMSO), Acetone, N,N-Dimethylformamide (DMF), Tetrahydrofuran (THF)), Acetonitrile, n-Hexan, Cyclohexan) on enantiomeric excess (ee) were investigated.In a screening test, ten commercially available lipases were studied. The aim for this screening was to obtain benzoin and 6-hydroxy-3-methoxycyclo-2-hexen-1-one with high enantiomeric excess. It was determined that four of them, Porcine pancreas, Candida antarctica, Aspergillus, and Candida cylindracea catalyzed the reaction and the others, Pseudomonas florescens, Hog pacreas, Mucor miehei, Rhizopus niveus, Pseudomonas cepacia, and Rhizopus arrhizus could not produce the benzoin. The (S)-enantiomer reacted faster than the (R)-enantiomer, affording (S)-benzoin when Porcine pancreas and Candida antarctica lipase. The (R)-enantiomer reacted faster than the (S)-enantiomer forming the (R)-benzoin. The best resullt was achieved with Candida cylindracea lipase, so effects of operating variables on ee was studied with Candida cylindracea lipase.Enantiomeric excess decreased with increasing temperature at 80 and 90 bar, in which there was no change in ee at 70 bar. Enantiomeric excess increased by increasing pressure at the temperatures 35°C and 40°C, while it decreased by increasing pressure at 45°C. First, the enantiomeric excess increased with increasing pressure at 35 ºC.Response Surface Method (RSM, Design Expert 6) was used to obtain optimum conditions for benzoin synthesis by model. Optimum conditions was found as 40 °C, 79 bar, 6,4 pH and at these conditions ee was obtained as 62 %. Experiments duplicated and same results were achieved. Therefore accuracy of the model was tested.Effects of organic solvents on ee was performed at optimum conditions and most suitable organic solvent was found as DMSO (ee= % 63). In order to increase the enantiomeric excess, 4-Dimethylaminopyridine (DMAP) and trietilamin were added to DMSO and it was seen that DMAP has positive effect on ee (80 %), however trietilamin has negative effect on ee.