hrvatski

Matematički model dinamičke kinetičke rezolucije katalizirane halogenhidrin-dehalogenazom

Optički čiste tvari su vrijedni prekursori u farmaceutskoj industriji i industriji finih kemikalija, stoga pretvorba racemičnih smjesa u enantiomerno čiste produkte predstavlja izazov. Jedna od metoda deracemizacije je dinamička kinetička rezolucija (DKR) koja se zasniva na kinetičkoj rezoluciji u kombinaciji s in situ racemizacijom sporije reagirajućeg enantiomera supstrata. Halogenhidrin dehalogenaze (HHDH) u metaboličkim putovima kataliziraju reverzibilnu dehalogenaciju vicinalnih halogenhidrina do epoksida. U radu je razvijen matematički model DKR rac-2- bromometil-2-metil-oksirana i dobivanja (S)-5- bromometil-5-metiloksazolidin- 2-ona uz enzim HheC iz Agrobacterium radiobacter AD1. Ispitivana DKR se sastoji od tri reakcijska stupnja: i. favorizirano nastajanje (S)- oksazolidinona reakcijom (S)- epoksida i cijanatnih iona, ii. nastajanje 1, 3-dibromo-2-metil-2-propanola iz (R)-epoksida i bromidnih iona, te iii. nastajanje rac-epoksida iz dibromoalkohola. Matematički model sastoji se od kinetičkog modela i bilanci tvari u reaktoru. Određivanjem kinetike reakcije DKR utvrđen je različit afinitet enzima prema enantiomerima. U i. stupnju reakcije za (S)- epoksid utvrđeno je da supstrati prate Michaelis-Menteničinu kinetiku uz inhibicijski učinak (S)-epoksida na enzim pri višim koncentracijama. Za (R)-epoksid utvrđeno je da prati kinetiku 1. reda, a cijanatni ioni Michaelis-Menteničinu kinetiku. Bromidni ioni te suprotni enantiomeri epoksida u oba slučaja imaju inhibicijski učinak na enzim. U ii. stupnju DKR oba epoksida prate kinetiku 1. reda, a bromidni ioni Michaelis- Menteničinu kinetiku uz inhibiciju u slučaju (S)-epoksida. U slučaju (S)-epoksida također postoji inhibicijski učinak suprotnim enantiomerom i cijanatnim ionima. Otkriveno je da je reakcija zatvaranja dibromoalkohola odnosno iii. stupanj DKR spontan kemijski proces pri kojem rac- epoksid nastaje prema kinetici 1. reda. Optički čisti (S)-5-bromometil-5- metiloksazolidin-2-on može se dobiti uz pažljivo odabrane reakcijske uvjete. DKR je potrebno provoditi pri niskim koncentracijama rac-epoksida, radi inhibicije supstratom (S)- epoksidom u i. stupnju, te niskim koncentracijama bromidnih iona, koje su dovoljne za provođenje ii. stupnja i ne inhibiraju enzim u i. stupnju.

dinamička kinetička rezolucija, halogenhidrin dehalogenaza, epoksid, oksazolidinon, kinetika enzimske reakcije, matematičko modeliranje

nije evidentirano