Naslov
Matematički model dinamičke kinetičke rezolucije katalizirane halogenhidrin-dehalogenazom
(Mathematical model of dynamic kinetic resolution catalyzed by halohydrin dehalogenase)

Autori
Milčić, Nevena

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
25.09

Godina
2018

Stranica
68

Mentor
Findrik Blažević, Zvjezdana

Neposredni voditelj
Sudar, Martina

Ključne riječi
dinamička kinetička rezolucija, halogenhidrin dehalogenaza, epoksid, oksazolidinon, kinetika enzimske reakcije, matematičko modeliranje
(dynamic kinetic resolution, halohydrin dehalogenase, epoxide, oxazolidinone, enzymatic reaction kinetics, mathematical modeling)

Sažetak
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.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo, Biotehnologija

POVEZANOST RADA