hrvatski

Evaluacija nitrilaza kao biokatalizatora za sintezu (r)-4-kloro-3-hidroksibutanske kiseline

Enzimi nitrilaze kataliziraju reakcije hidrolize nitrila u karboksilne kiseline i amonijak, bez stvaranja slobodnih amidnih međuprodukata. Iz tog razloga nitrilaza se može koristiti kao biokatalizator u reakcijama pretvorbe (R)-4-klor- 3-hidroksibutironitrila (KHB) u (R)-4-klor-3- hidroksibutansku kiselinu, pri čemu dolazi do spontane ciklizacije produkta u (R)-3-hidroksi-γ- butirolakton (HBL). HBL se koristi u sintezi različitih polimera, otapala i farmaceutika kao kiralni građevni blok. Enzimski katalizirani procesi sve se češće primjenjuju za sintezu HBL-a jer koriste blage reakcijske uvjete, postižu visoku selektivnost te mogu pružiti ekonomski isplativ postupak sinteze ove vrijedne kemikalije. Brojni, već postojeći kemijski putevi sinteze HBL- a, pokušavaju se što manje koristiti jer ih većina ima nedostatke poput skupih ili opasnih reaktanata, intenzivnih procesnih uvjeta, te niskih iskorištenja i selektivnosti, što uzrokuje poskupljenje procesa izdvajanja produkta. U ovom radu provedena je evaluacija 24 nitrilaze u reakciji sinteze HBL-a. Tijekom ispitivanja korišteni su isti početni uvjeti, koncentracija supstrata (KHB) i masena koncentracija nitrilaza te je reakcija praćena 6 sati. Enzim s najvećim iskorištenjem na produktu izabran je za sljedeći korak, kinetičko istraživanje. Određeni su kinetički parametri, nitrilazom katalizirane sinteze (R)-4-klor-3- hidroksibutanske kiseline iz (R)-4-klor-3- hidroksibutironitrila, iz kojih je razvijen matematički model.Sastoji se od kinetičkog modela i bilanci tvari u reaktoru. Utvrđeno je da enzim ima nizak afinitet prema supstratu te da reakcija prati Michaelis-Menteničinu kinetikuu inhibicijski učinak supstrata i produkta. Model je uspješno validiran provedbom reakcije u šest različitih kotlastih reaktora s različitim početnim uvjetima u reaktoru. Uzorci reakcijske smjese su analizirani na tekućinskom kromatografu visoke djelotvornosti i plinskom kromatografu. Iz navedenih eksperimenata procijenjena je konstanta deaktivacije te je zaključeno da početni uvjeti u reaktoru utječu na stabilnost enzima.

nitrilaza, kinetički model

nije evidentirano