BAYRAKTAR, Emine (Tez Danışmanı)LURÇİ, Binnaz (Yazar)2019-02-0720072019-02-07http://hdl.handle.net/20.500.12575/30965Bu çalışmada, farmasotik önemi bulunan ve birçok değerli ilaç etken maddesinin çıkış bileşeni olan optikçe saf benzoinin, rasemik benzoin asetattan hidroliz tepkimesi ile enzimatik olarak üretimi amaçlanmıştır. Enantiyomerik olarak saf α-hidroksi ketonlar, sahip oldukları önemli fonksiyonel gruplar nedeniyle asimetrik sentezin vazgeçilmez yapı taşlarıdır ve biyolojik olarak etkin çeşitli moleküllerin asimetrik sentezinde başlangıç maddeleridir.Optikçe aktif benzoini yüksek enantiyomerik aşırılıkta üretmek için gerçekleştirilen hidroliz tepkimesini katalizleyen bir grup lipaz denenmiş ve en uygun lipazın Rhizopus arrhizus kaynaklı lipaz olduğu görülmüştür (ee(P)=% 51). Tepkime süresinin etkisini görmek amacıyla 48 saatlik deneyler yapılmış ve 4.saatten sonra dönüşümün artmasından dolayı ee(P) düşmüştür. Sıcaklığın (30, 37, 45 ve 50oC) ve karıştırma hızının (150, 200 ve 250 rpm) etkisi incelenmiş ve yaklaşık % 50 dönüşüm için 30oC’de % 51, 250 rpm’de % 67 ee(P) değerine ulaşılmıştır. Ancak, 250 rpm’de çalışma zorluğu olduğu için deneyler 200 rpm’de (ee(P)=% 51) gerçekleştirilmiştir. Yine aynı enzim ile pH etkisi incelenmiş ve pH 6’da en yüksek ee(P) (% 51) değeri elde edilmiştir. Rasemik benzoin asetattın lipaz katalizörlüğünde gerçekleştirilen hidroliz tepkimesini en çok etkileyen üç parametre (substrat derişimi, pH ve enzim miktarı) için RSM ile belirlenen 20 adet deney yapılmış ve üç bağımsız değişkenin enantiyomerik aşırılığa etkisini gösteren denklem çözülerek optimum koşullar belirlenmiştir. Optimum koşullar olarak belirlenen 75 mM substrat derişimi, pH 4.65 ve 75 mg enzim ile deney yapılmış, % 53 enantiyomerik aşırılığa ulaşılmıştır. Ayrıca, rasemik benzoin asetatın hidroliz tepkimesi ile enantiyomerik saflıkta benzoin üretimine mikrodalga etkisi farklı sıcaklıklarda (60, 70, 80 ve 90oC) ve farklı pH’larda (6, 6.3, 6.5, 7) incelenmiş ve 2 dk gibi kısa bir sürede tüm sıcaklıklarda ve pH 6, 6.3 ve 6.5’te yaklaşık % 50 dönüşüm ve % 50 ee(P) değerine ulaşılmıştır.Lipaz katalizörlüğünde gerçekleştirilen hidroliz tepkimesi ile elde edilen enantiyomerik aşırılığın fazla yükseltilememesinden dolayı optikçe saf benzoin üretimi, Rhizopus oryzae mikroorganizması katalizörlüğünde gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Çoğalan mikroorganizmalar ses ötesi dalgalar kullanılarak parçalanmış ve gerçekleştirilen hidroliz tepkimeleri sonucu ee(P) değeri % 89’a yükseltilmiştir. Mikroorganizma kullanılan deneylerde pH etkisi 20 ve 30 kHz’lik ultrasonik homojenizerler kullanılarak incelenmiştir. 20 kHz’lik homojenizer kullanıldığında pH 6’da % 96 ee(P) değerine ulaşılırken 30 kHz’lik homojenizer kullanıldığında pH 4’te % 89 ee(P) değerine ulaşılmıştır. Tüm tepkimeler sonunda (S)-benzoin elde edilmiştir.AbstractIn this study, the production of optically pure benzoin from rac-benzoin acetate by enzymatic hydrolysis was aimed. It has pharmaceutical importance and is an important structucal unit in many drugs. Enantiomerically pure α-hydroxy ketones are building blocks in asymmetric synthesis for their important functional group and important starting metarials in the asymmetric synthesis of biologically active compounds.Different lipase type were used for production of optically active benzoin in high enantiomeric excess (ee) and the lipase from Rhizopus arrhizus was found the most agreeable one (ee(P)=51 %). To investigate the effect of reaction time, experiments were carried out for 48 hours. Because of increasing conversion over 50 % after 4 hours, ee value decreased. Because of this reason the next experiments were carried out 4 hours. The effect of temperature (30, 37, 45 ve 50oC) and stirring rate (150, 200 ve 250 rpm) were investigated and the best results were found at 30oC 51 % ee(P), at 250 rpm 67 % ee(P). But the experiments were carried out at 200 rpm (ee(P)= 51 %) because of the difficulty of study at 250 rpm. Also, the effect of pH was investigated with the same enzyme and the highest ee(P) (51 %) was observed at pH 6. Three parameters (concentration of substrate, pH and amount of enzyme) chosen as the most effective parameters, 20 experiments which were determined by Response Surface Methodology (RSM) were carried out. The optimum conditions were substrate concentration 75 mM, pH 4.65 and enzyme quantity 75 mg. 53 % enantiomeric excess was obtained at this conditions. The effect of microwave on the production of enantiomerically pure benzoin with lipase catalyzed hydrolysis reaction was investigated at different temperatures (60, 70, 80 and 90oC) and pH (6, 6.3, 6.5 and 7). 50 % conversion and 50 % ee(P) were achieved at all temperatures and pH value of 6, 6,3, 6,5 in a short time like 2 minutes.Enantiomeric excess of lipase catalysed hydrolysis reaction wasn’t increased so much. For this reason, enantiomerically pure benzoin production was investigated with Rhizopus oryzae fungus. The grown cells were smashed by ultrasound so the cells were homogenized. Enantiyomeric excess was increased to 89 % using the homogenized cells in hydrolysis reaction. The effect of pH in experiments with fungus was also investigated by using ultrasonic homogenizer (20 and 30 kHz). 89 % ee(P) was obtained at pH 4 by using 30 kHz ultrasonic homogenizer and 96 % ee(P) was obtained at pH 6 by using 20 kHz ultrasonic homogenizer. (S)-benzoin was obtained in all reactions.trBİLİM, Kimya mühendisliği, TEKNOLOJİThesis