FOLYTONOS, ÁTFOLYÁSOS RENDSZEREK ALKALMAZÁSA

Hasonló dokumentumok
β-aminosav származékok enzim katalizált kinetikus rezolválása

Ph.D. értekezés tézisei BIOKATALIZÁTOROK ÉS BIOKATALITIKUS FOLYAMATOK VIZSGÁLATA ÉS SZINTETIKUS ALKALMAZÁSA KÉSZÍTETTE: BÓDAI VIKTÓRIA TÉMAVEZETOK:

Tetrahidro-β-karbolin és tetrahidroizokinolin vázas származékok kinetikus és dinamikus kinetikus rezolválása

I. Bevezetés. II. Célkitűzések

Biokatalízis: modellezéstől az alkalmazásig. Tézisfüzet. Szerves Kémia és Technológia Tanszék

Szegedi Tudományegyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola. Gyógyszerkémia, gyógyszerkutatás Ph.D program Programvezető: Prof. Dr.

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM ALKOHOLOK RESZOLVÁLÁSÁNAK VIZSGÁLATA. Ph.D. értekezés tézisei

folyadékkromatogr Pannon Egyetem, Vegyipari Mveleti Intézeti Tanszék Richter Gedeon Vegyészeti Gyár Nyrt. VIKKK II-2 téma

Szén-dioxid, mint oldószer a modern iparban. Székely Edit BME KKFT

Galla Zsolt. Gyógyászati szempontból jelentős enantiomerek előállítása lipáz katalizált acilezéssel és hidrolízissel

Enzim-katalizált (biokatalitikus) reakcióutak tervezése. Schönstein László Enzimtechnológiai Fejlesztő Csoport Debrecen, November 11.

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

Szabó Andrea. Ph.D. értekezés tézisei. Témavezető: Dr. Petneházy Imre Konzulens: Dr. Jászay M. Zsuzsa

β-szubsztituált β-aminosav enantiomerek direkt enzimatikus úton történı elıállítása

OTKA Zárójelentés T Új sztereoszelektív biokatalitikus folyamatok és biokatalizátorok

Izocinkona alkaloidok a heterogén katalitikus enantioszelektív hidrogénezésben

Zárójelentés a Sonogashira reakció vizsgálata című 48657sz. OTKA Posztdoktori pályázathoz. Novák Zoltán, PhD.

Monoterpénvázas 1,3-diaminok és 3-amino-1,2-diolok sztereoszelektív szintézise és alkalmazásai

SZABADALMI IGÉNYPONTOK. képlettel rendelkezik:

ENZIMKATALIZÁLT RESZOLVÁLÁS SZUPERKRITIKUS SZÉN-DIOXIDBAN

PhD értekezés tézisei. Funkcionalizált β-aminosavak szintézisei gyűrűnyitó/keresztmetatézis reakcióval. Kardos Márton

A gyógyszerek és a kiralitás

HORDOZÓS KATALIZÁTOROK VIZSGÁLATA SZERVES KÉMIAI REAKCIÓKBAN

Készült a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémia és Technológia Tanszékén

ZÁRÓJELENTÉS. OAc. COOMe. N Br

Cikloalkán-vázas heterociklusok és 1,3-bifunkciós vegyületek szintézise

Veszprémi Egyetem, Vegyipari Mveleti Tanszék. Veszprém, 2006.január 13.

A GAMMA-VALEROLAKTON ELŐÁLLÍTÁSA

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM

ETÁN ÉS PROPÁN ÁTALAKÍTÁSA HORDOZÓS PLATINAFÉM- ÉS RÉNIUM- KATALIZÁTOROKON

PANNON EGYETEM. Rézkatalizált azid-alkin cikloaddíció: szintézis és katalizátorfejlesztés. A PhD értekezés tézisei

Biokatalitikus Baeyer-Villiger oxidációk Doktori (PhD) értekezés tézisei. Muskotál Adél. Dr. Vonderviszt Ferenc

Kulcsár Edina, Nagy Endre Pannon Egyetem, MIK, Műszaki Kémiai Kutató Intézet, 8200 Veszprém, Egyetem u. 2

Doktori értekezés tézisei. Dalicsek Zoltán. Kémiai Doktori Iskola Vezetı: Prof. Inzelt György

Palládium-katalizált keresztkapcsolási reakciók fejlesztése

Tienamicin-analóg 2-izoxacefémvázas vegyületek sztereoszelektív szintézise

FOSZFIN-FOSZFIT TÍPUSÚ KIRÁLIS LIGANDUMOK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS ALKALMAZÁSA ENANTIOSZELEKTÍV KATALITIKUS SZINTÉZISEKBEN. A DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

SZENNYVÍZKEZELÉS NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSSAL

SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIÁK

JÁTÉK KISMOLEKULÁKKAL: TELÍTETT HETEROCIKLUSOKTÓL A FOLDAMEREKIG*

HETEROCIKLUSOS VEGYÜLETEK ELŐÁLLÍTÁSA MIKROPÓRUSOS ZEOLIT JELENLÉTÉBEN

AMINOKARBONILEZÉS ALKALMAZÁSA ÚJ SZTERÁNVÁZAS VEGYÜLETEK SZINTÉZISÉBEN


Szabó Dénes Molekulák és reakciók három dimenzióban

Káplán Mirjana Környezettudomány MSc

Cherepanova Maria. Szubsztituált ciszpentacin és nyíltláncú β 2,3 -aminosavak sztereoszelektív szintézisei oxidatív gyűrűnyitáson keresztül

Biszfoszfonát alapú gyógyszerhatóanyagok racionális szintézise

PhD értekezés tézisei. Aliciklusos β-aminosavak szelektív funkcionalizálása nitril-oxidok 1,3-dipoláris cikloaddíciójával. Nonn Mária Melinda

Fluorozott ruténium tartalmú katalizátorok előállítása és alkalmazása transzfer-hidrogénezési reakciókban

HETEROGÉN KATALITIKUS ASZIMMETRIKUS HIDROGÉNEZÉSEK

MIKROBIÁLIS EREDETŰ LIPOLITIKUS ENZIMEK ALKALMAZÁSA BIOKATALIZÁTORKÉNT

XII. Reakciók mikrohullámú térben

ÉLELMISZERTUDOMÁNYI KAR

HIDROFIL HÉJ KIALAKÍTÁSA

Vízben oldott antibiotikumok (Fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Vezető kutató: Farkas Viktor OTKA azonosító: típus: PD

Kromatográfiás módszerek

Doktori Értekezés Tézisei

EGYSEJTŰ REAKTOROK BIOKATALÍZIS:

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

Szegedi Tudományegyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola. Gyógyszerkémia, Gyógyszerkutatás PhD program. Programvezető: Prof. Dr.

Új típusú csillag kopolimerek előállítása és funkcionalizálása. Doktori értekezés tézisei. Szanka Amália

Enantioszelektív szintézisek króm(ii) aminosavkomplexeivel

Ciklodextrinek alkalmazása folyadékkromatográfiás módszerekben Dr. Szemán Julianna

Neme Férfi Születési dátum Állampolgárság román

Szilárdsav-katalizátorok készítése és alkalmazása Friedel-Crafts típusú acilezési reakciókban

Nagyhatékonyságú oxidációs eljárások a szennyvíztisztításban

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

Bevezetés a biokémiába fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 4. hét

I. Szerves savak és bázisok reszolválása

H-8200, Veszprém, Egyetem u. 10., Hungary. H-1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3-9., Hungary

ASZIMMETRIKUS KATALITIKUS REAKCIÓK MODULÁRIS FOSZFÁN-FOSZFORAMIDIT LIGANDUMOKKAL

Versenyző rajtszáma: 1. feladat

Szakmai önéletrajz. Nyelvvizsga: Angol orvosi szaknyelv középfok (Bizonyítvány száma: D A 794/1997), orosz alapfok.

Kondenzált piridazinszármazékok funkcionalizálása és ligandumként való alkalmazása

NEHÉZFÉMEK ELTÁVOLÍTÁSA IPARI SZENNYVIZEKBŐL Modell kísérletek Cr(VI) alkalmazásával növényi hulladékokból nyert aktív szénen

Forró Enikı Új enzimes stratégiák laktám és aminosav enantiomerek szintézisére címő MTA doktori értekezésének opponensi véleménye

A Kémiai Laboratórium feladata

Gábor Krajsovszky. List of Publications

SERTRALINI HYDROCHLORIDUM. Szertralin-hidroklorid

oligopeptidekkel katalizált aszimmetrikus aldolreakciók sztereoszelektivitásának szabályozása Gurka András Attila

3. A membránokkal végzett műveletek az iparban (2, 3)

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Mobilitás és Környezet Konferencia

Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. Aldol kondenzáció

Funkcionalizált, biciklusos heterociklusok átalakításai sztereokontrollált gyűrűnyitó metatézissel

Platina alapú kétfémes katalizátorok jellemzése

KARBONIL-VEGY. aldehidek. ketonok O C O. muszkon (pézsmaszarvas)

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Per-Form Hungária Kft Budapest, Komócsy u. 52. Felnőttképz. nyilv. szám: Akkredit. lajstromszám: AL-1666/

A kromatográfia és szerepe a sokalkotós rendszerek minőségi és mennyiségi jellemzésében. Dr. Balla József 2019.

Áttekintő tartalomjegyzék

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

GALANTAMIN-SZÁRMAZÉKOK SZINTÉZISE

Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában

Minta-előkészítési módszerek és hibák a szerves analitikában. Volk Gábor WESSLING Hungary Kft.

Helyettesített karbonsavak

Tájékoztató képzési programról. XLIII. Kromatográfiás tanfolyam Csoportos képzés, amely nem a felnőttképzési törvény hatálya alá tartozó képzés.

Szegedi Tudományegyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola Gyógyszerkémia, gyógyszerkutatás program Programvezető: Prof. Dr.

Átírás:

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS BIOMÉRNÖKI KAR OLÁH GYÖRGY DOKTORI ISKOLA FOLYTONOS, ÁTFOLYÁSOS RENDSZEREK ALKALMAZÁSA RACÉM ALKOHOLOK, AMINOK ÉS AMINOSAVAK ELŐÁLLÍTÁSÁRA ÉS ENZIMKATALIZÁLT REZOLVÁLÁSÁRA Tézisfüzet Szerző: Témavezető: Konzulens: Falus Péter Dr. Nagy József Dr. Poppe László SZERVES KÉMIA ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK 2015

1. Bevezetés A XXI. században a szerves kémia egyik legnagyobb kihívása a biológiailag aktív vegyületek gazdaságos szintézise. A gyógyszeripar mellett a növényvédőszergyártásban, a műanyag-, a kozmetikai-, és az élelmiszeriparban is rendkívül fontos az enantiomerek nagytisztaságú előállítása és felhasználása. 1,2 A felesleges enantiomer jelenléte akár jelentős problémákat is okozhat, hiszen azok legtöbb fizikai és kémiai tulajdonságai ugyan megegyeznek, ám biológiai hatásukban jelentős különbség mutatkozhat. 3 Egyik leghírhedtebb példa erre a Contergan botrány néven elhíresült eset, amikor az (R)-Thalidomide hatóanyagot mely nyugtató, altató hatású nem választották el enantiomerpárjától, az (S) Thalidomidetól, mely teratogénnek bizonyult. 4 Az enantiomerek eltérő biológiai hatásának oka sok esetben nem tisztázott. A Contergan 1957 és 1961 között volt forgalomban, ezalatt körülbelül 12 000 gyerek született halva vagy csonka végtagokkal, az (S)-enantiomer teratogén hatásának okát viszont csak napjainkban sikerült megfejteni. 5 Az optikailag aktív aminok, alkoholok és aminosavak, melyek gyógyszerhatóanyagok fontos építőkövei lehetnek, egyik korszerű és környezetbarát előállítási lehetősége a folyamatos üzemű reaktorban történő enzimkatalizált kinetikus rezolválás. A biokatalízis jelentőségére utal az enzimek ipari léptékben történő felhasználása, például a BASF az Egyesült Államokban lipázok felhasználásával gyárt 3000 tonna/év kapacitású folyamatos üzemben királis aminokat. 6 Doktori munkám során racém aminok előállítási valamint racém aminok, alkoholok és aminosavak rezolválási lehetőségeit vizsgáltam folytonos, átfolyásos rendszerek felhasználásával. 1. Ketonok reduktív aminálása szakaszos és folytonos, átfolyásos üzemben. Az eredeti Leuckart 7 és Leuckart-Wallach 8 reakciók módosítása révén új és általánosítható 1 L. Poppe, L. Novák, Selective Biocatalysis: A Synthetic Approach, Wiley-VCH, Weinheim, 1992. 2 K. Faber, Biotransformations in Organic Chemistry (4 th edition), Springer, Berlin, 2004. 3 R. T. Coutts, G. B. Baker, Chirality, 1989, 1, 99. 4 H. Nishimura, T. Tanimura, Clinical Aspects of The Teratogenicity of Drugs, NY: American Elsevier Publishing Company, New York, 1976. 5 T. Ito, H. Ando, T. Suzuki, T. Ogura, K. Hotta, Y. Imamura, Y. Yamaguchi, H. Handa, Science, 2010, 327, 1345. 6 T. C. Nugent, Chiral Amine Synthesis: Methods, Developments and Applications, Wiley-VCH, Weinheim, 2010. 7 R. Leuckart, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1885, 18, 2341. 8 O. Wallach, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1891, 24, 3992. 2

módszert dolgoztunk ki racém aminok előállítására Zn és Pd/C katalizátor segítségével. A Pd/C katalizátorral végzett reakciókat folytonos, átfolyásos reaktorban is megvalósítottuk. 2. Racém aminok kinetikus rezolválása folytonos, átfolyásos rendszerekben. Különbözőféleképpen rögzített lipáz készítményekkel végzett N-acilezési reakcióban racém aminok kinetikus rezolválását valósítottuk meg. A folyamatos üzemben végzett kinetikus rezolválások során vizsgáltuk az enantiomer szelektivitás és a produktivitás hőmérsékletfüggését, valamint az enzimrögzítés módja és a szubsztrátum minőségének szelektivitásra és produktivitásra gyakorolt hatását. 3. Szekunder alkoholok kinetikus rezolválása folytonos, átfolyásos rendszerekeben. Az irodalomban korábban nem vagy csak alig tárgyalt indolvázat tartalmazó szekunder alkoholokat állítottunk elő, melyeket lipáz-katalizált O-acilezési reakcióba vittünk. Folytonos, átfolyásos üzemben vizsáltuk a porduktivitás és a szelektivitás hőmérsékletfüggését, végül, szintén folyamatos üzemben, preparatív léptékben is előállítottuk az enantiomertiszta (R)-és (S)-alkoholokat valamint az (R)-acetátokat. 4. Racém N-Boc védett fenilalanin tioetilészter dinamikus kinetikus rezolválása folytonos, átfolyásos rendszerben. A szilárd hordozóhoz rögzített proteázzal, benzil aminnal, mint amidálószerrel és 1,8-diazabiciklo[5.4.0]undek-7-énnel, mint racemizálószerrel megvalósított dinamikus kinetikus rezolválás végrehajtásához először megkerestük külön-külön a kinetikus rezolválás és a racemizációs részlépések hőmérséklet optimumát, majd a részlépések egyesítésével megvalósítottuk a dinamikus kinetikus rezolválást folytonos, átfolyásos rendszerben. 2. Kísérleti módszerek A gázkromatográfiás (GC) méréseket Agilent 4890D, Agilent 5890D és YoungLin ACME 6100 készülékeken végeztük, Hydrodex-β-6TBDM (25 m 0,25 mm 0,25 mm film, t-butil-dimetilszililezett β-ciklodextrin; Macherey&Nagel) és Hydrodex-β- TBDAc (25 m 0,25 mm 0,25 mm film, acetilezett és t-butil-dimetilszililezett β- ciklodextrin; Macherey&Nagel) enantiomer szelektív királis állófázist tartalmazó kolonnákkal. Vivőgázként hidrogént használtunk (fejnyomás 12 psi, split 50:1). Az injektor és a FID detektor hőmérséklete: 250 C. A reakciók követéséhez a GC-hez szükséges mintákat közvetlenül a reakcióelegyekből vettük, majd diklórmetánnal 3

hígítottuk megfelelő koncentrációra (1 2 mg/ml). A nagyhatékonyságú folyadékkromatográfiás (HPLC) méréseket fotodióda-soros detektorral (DAD) felszerelt HP 1090 készüléken végeztük, Daicel Chiralpak IB (150 2,1 mm, 5 μm szemcseméret, szilika-gélre rögzített trisz(3,5-dimetilfenilkarbamát)-tal módosított cellulóz töltet) enantiomer szelektív királis állófázist tartalmazó kolonnával. A reakciók követéséhez a HPLC-hez szükséges mintákat közvetlenül a reakcióelegyből vettük, majd hexán/izopropanol 98/2 eluenssel hígítottuk a megfelelő koncentrációra (1 1,5 mg/ml). A folyamatos üzemű reakciók kivitelezéséhez a ThalesNano X-Cube TM (002/2006), illetve a kutatócsoport saját tervezésű és fejlesztésű laborreaktorát használtunk. A CatCart oszlopokat (70 mm 4 mm ID, ThalesNano) a ThalesNano módszerének megfelelően töltöttük meg katalizátorokkal, és fém ezüst szűrő membránokkal (Sterlitech Silver Membrane Filter, Sigma Aldrich, No Z623237, pórus méret: 0,45 μm) és teflon (PTFE) tömítések segítségével zártuk le. 3. Eredmények 3.1. Ketonok egylépéses reduktív aminálása Ismert, hogy ketonokból oximokat lehet előállítani hidroxilamin-hidrokloriddal, oximból pedig aminokat. Elsőként ennek a két reakciónak az összekapcsolását valósítottuk meg egy one pot rendszerben, oxim intermedieren keresztül ammóniumformiáttal. Az optimalizálás során kiderült, hogy a reakció hidroxilamin-hidroklorid nélkül, egy lépésben is lejátszódik. Attól függően, hogy a karbonilcsoport hol helyezkedik el, különböző katalizátor és eltérő hőmérséklet bizonyult optimálisnak. Ha a karbonilcsoport egy aromás gyűrűtől α-pozícióban helyezkedik el, akkor Zn katalizátor használata és magas hőmérséklet szükséges. Ha a kiindulási keton nem tartalmaz aromás gyűrűt vagy a karbonilcsoport az aromás gyűrűtől nem α-pozícióban helyezkedik el, akkor a 10%-os Pd/C katalizátor használata és szobahőmérséklet szükséges (1. ábra). 4

1. ábra Ketonok reduktív aminálása Így egy új, és könnyen általánosítható módszert dolgoztunk ki ketonok egylépéses, one pot reduktív aminálására. 3.2. Ketonok reduktív aminálása folytonos, átfolyásos rendszerben Azokban az esetekben, amikor a reduktív aminálás során 10%-os Pd/C katalizátor alkalmazandó, a reakció megvalósítható folytonos, átfolyásos rendszerben is (1a-d). A katalizátorral töltött és 40 C-ra termosztált oszlopon átfolyatva a metanolban oldott keton ammónium-formiátos reakcióelegyét jó termeléssel kaptuk a kívánt amint (2. ábra). 2. ábra Ketonok reduktív aminálása folytonos, átfolyásos rendszerben Ezzel a módszerrel elsőként valósítottuk meg alifás és cikloalifás ketonok ammónium-formiáttal történő egylépéses reduktív aminálását folyamatos üzemben. 3.3. Racém aminok és szekunder alkoholok lipáz katalizált kinetikus rezolválása Behatóan tanulmányoztuk mind szakaszos, mind pedig folytonos, átfolyásos üzemben racém aminok (rac-2a, c, e, g) és szekunder alkoholok (rac-5a-c) N- és O- acilezési reakcióit etil-acetáttal illetve vinil-acetáttal különböző lipáz katalizátorok jelenlétében (3. ábra). 5

3. ábra Különböző racém aminok és szekunder aminok lipáz katalizált kinetikus rezolválása szakaszos és folytonos, átfolyásos rendszerben Azt találtuk, hogy az acilezőszer, az oldószer illetve az enzim minősége mellett annak rögzítési módja is nagyban befolyásolja a produktivitást és a szelektivitást is. Széles hőmérséklettartományban (0 70 C) vizsgáltuk, hogy az enzim hőmérsékletfüggő paraméterei hogyan változnak az emelkedő hőmérséklettel. Továbbá kimutattuk, hogy adott kinetikus rezolválási reakciót folytonos, átfolyásos rendszerben elvégezve minden esetben magasabb produktivitás értékeket kapunk azonos hőmérsékleten, azonos konverzió mellett. 3.4. Racém aminok és szekunder alkoholok lipáz katalizált preparatív léptékű kinetikus rezolválása folytonos, átfolyásos rendszerben Optimalizált hőmérsékleten megvalósítottuk egyes racém aminok (rac-2a, c, e, g) és szekunder alkoholok (rac-5a-c) lipáz-katalizált preparatív léptékű N- és O-acilezését folyamatos üzemben. Racém aminok esetében folytonos, átfolyásos rendszerben, egyszeri átfolyással 40% fölötti konverzióval és 98-99%-os enantiomer tisztasággal kaptuk az (R)-acetamidot ((R)-3a, c, e, g), míg szekunder alkoholok esetében folytonos, recirkulációs rendszerben 42-45%-os konverzióval és 99% enantiomer tisztasággal jutottunk az (R)-acetáthoz ((R)-6a-c). 6

4. ábra Különböző racém aminok és szekunder alkoholok lipáz-katalizált preaparatív léptékű kinetikus rezolválása folytonos, átfolyásos rendszerben 3.5. Racém β-aminosav származékok dinamikus kinetikus rezolválása folytonos, átfolyásos rendszerben Megvalósítottuk a racém N-Boc védett fenilalanin tioetilészter (rac-9) dinamikus kinetikus rezolválását folyamatos üzemben (5. ábra). A dinamikus kinetikus rezolválás két részlépését külön-külön optimalizálva vizsgáltuk a kinetikus rezolválás és a racemizáció hőmérsékletfüggését. A benzil-aminnal történő enzimkatalizált amidáláshoz etil-módosított szilika-gélre adszorbeált proteázt (Subtilisin A) használtunk 50 C-on, a racemizációt pedig 150 C-on 1,8-diazabiciklo[5.4.0]undek-7- én (DBU) báziskatalizátorral végeztük. A reakciókhoz 6 biokatalizátorral és 5 szilikagéllel töltött oszlopok alternáló sorba kötött rendszerét használtunk, melyeken a rac-9, a benzil-amin és a DBU terc-amil-alkoholos oldatát áramoltattuk át. Így a dinamikus kinetikus rezolválás két részlépését térben szétválasztva, eltérő hőmérsékleten, de azonos áramlási sebesség mellett valósítottuk meg. 5. ábra A racém N-Boc védett fenilalanin tioetilészter (rac-9) folyamatos üzemű dinamikus kinetikus rezolválása A módszer általánosíthatósága miatt ezen az elven további aminosav származékok 7

mellett egyéb racém vegyületek dinamikus kinetikus rezolválása is megvalósítható folytonos, átfolyásos reaktorban. 3.6. A Subtilisin A proteáz rögzítése felületmódosított szilika-gélekre Ismert, hogy a proteázok állás közben fokozatosan elvesztik aktivitásukat, hiszen saját magukat is hidrolizálják. A kereskedelemben kapható Subtilisin A vizes oldata (Alcalase) fél év alatt jelentős aktivitáscsökkenést szenved el, mely az egyik legjelentősebb korlát a biokatalitikus felhasználhatóságát illetően. Felületmódosított szilika-gélekre történő adszorpcióval létrehoztunk több olyan készítményt is mellyel a katalizátor élettartama jelentősen megnőtt: 12 hónapos tárolást követően a készítmények produktivitásuk jelentős részét megőrizték, miközben szelektivitásuk sem csökkent számottevően. Ezen biokatalitikus tulajdonságokat a racém N-Boc védett fenilalanin tioetilészter (rac-9) benzil-aminnal történő kinetikus rezolválása során vizsgáltuk alaposabban (6. ábra), és azt találtuk, hogy több készítménnyel egy év után is 35-40% körüli konverzió érhető el 24 óra után szakaszos üzemben, miközben a termék enantiomer tisztasága sem csökken 95% alá. 6. ábra Racém N-Boc védett fenilalanin amidálása benzil-aminnal különböző felületmódosított szilika-gélekre rögzített Subtilisin A jelenlétében szakaszos üzemben 4. Tézisek 1. Új és általánosítható módszert fejlesztettünk ki ketonok egylépéses reduktív aminálására ammónium-formiát jelenlétében. A karbonil funkcióscsoport helyzetétől függően más katalizátor és eltérő hőmérséklet alkalmazandó. Ha a karbonilcsoport egy aromás gyűrűtől α-pozícióban helyezkedik el, akkor Zn katalizátor használata és magas hőmérséklet szükséges. Ha a kiindulási keton nem tartalmaz aromás gyűrűt vagy a karbonilcsoport az aromás gyűrűtől nem α-pozícióban helyezkedik el, akkor a 10%-os Pd/C katalizátor használata és szobahőmérséklet szükséges. [2] 2. Elsőként valósítottuk meg alifás és cikloalifás ketonok egylépéses reduktív 8

aminálását folytonos, átfolyásos rendszerben 10%-os Pd/C katalizátor és ammónium-formiát jelenlétében. [2] 3. Bizonyos racém aminok és szekunder alkoholok folyamatos üzemű lipázkatalizált N- és O-acilezési reakciójában széles hőmérséklettartományban megmértük az enzimek hőmérsékletfüggő tulajdonságait (produktivitás, szelektivitás), és kimutattuk, hogy a produktivitás minden esetben magasabb folyamatos üzemben a szakaszos üzemben tapasztalthoz képest. [3, 4] 4. Megvalósítottuk néhány racém amin és szekunder alkohol folyamatos üzemű Candida antarctica B lipáz enzimmel katalizált N- és O-acilezési reakcióját preparatív léptékben. A módszerrel magas enantiomer tisztasággal jutottunk mind az (S)-, mind pedig az (R)-enantiomerekhez. [1, 4] 5. Új és általánosítható módszert dolgoztunk ki β-aminosav tioetilészterek benzilaminnal történő folyamatos üzemű dinamikus kinetius rezolválására felületmódosított szilika-gélre adszorbeált proteáz biokatalizátor és 1,8- diazabiciklo[5.4.0]undek-7-én báziskatalizátor jelenlétében. A dinamikus kinetikus rezolválás két részlépése (kinetikus rezolválás és racemizáció) térben elkülönülve, eltérő hőmérsékleten játszódott le, ezzel elsőként valósítottuk meg aminosavszármazékok folyamatos üzemű dinamikus kinetikus rezolválását alternáló sorba kötött reaktorok kombinációjával. [16] 6. Kifejlesztettünk több stabil, produktív és szelektív enzimkészítményt egy proteáz, a Subtilisin A felületmódosított szilika-gélre történő adszorpciójával. Az általunk készített biokatalizátorok eltarthatósága felülmúlja a kereskedelmi forgalomban kapható enzim vizes oldatának eltarthatóságát, miközben magas produktivitással és szelektivitással katalizálják egyes aminosav-származékok benzil-aminnal történő amidálási reakcióját. [16] 5. Alkalmazási lehetőségek A ketonok reduktív aminálására kidolgozott általános módszer kiterjeszthető további 9

ketonokra is, és a karboxil-csoport pozíciójától függően Zn vagy 10%-os Pd/C katalizátor használandó szakaszos illetve folytonos üzemben. Mivel a folyamatos üzemű eljárások méretnövelhetősége sokkal egyszerűbb, mint a szakaszos üzeműeké, így az általunk leírt folyamatos üzemű amin előállítás akár ipari méretekben is megvalósítható. Az optikailag aktív intermedierek előállítása mind a gyógyszeriparban, mind pedig a finomkémiai iparban egy folyamatosan bővülő terület. A biokatalízis az enantiomer szelektív szintézisek egyik széleskörűen használt eszköze, így az utóbbi években az enzimkatalizált kinetikus rezolválások egyre népszerűbbé váltak a racemátok szétválasztására. Az általunk leírt akár szakaszos, akár folytonos, átfolyásos üzemű dinamikus kinetikus és kinetikus rezolválási módszerek könnyen alkalmazhatóak egyéb racém aminok, alkoholok vagy aminosavak rezolválására. A reakciók során előállított enantiomertiszta vegyületek potenciális bioaktivitásuk mellett fontos építőkövei lehetnek különböző gyógyszerhatóanyagoknak. 6. Közlemények 6.1. Az értekezés tárgyát képező közlemények [1] P. Falus, Z. Boros, G. Hornyánszky, J. Nagy, F. Darvas, L. Ürge, L. Poppe: Synthesis and Lipase catalysed kinetic resolution of racemic amines, Studia Universitatis Babeş-Bolyai Seria Chemia, 2010, 55, 289. [IF: 0,231, FP: 95%] [2] P. Falus, Z. Boros, G. Hornyánszky, J. Nagy, F. Darvas, L. Ürge, L. Poppe: Reductive amination of ketones: novel one-step transfer hydrogenations in batch and continuous-flow mode, Tetrahedron Letters, 2011, 52, 1310. [IF: 2,683, FP: 95%, I: 9] [3] Z. Boros, P. Falus, M. Márkus, D. Weiser, M. Oláh, G. Hornyánszky, J. Nagy, L. Poppe: How the mode of Candida antarctica lipase B immobilization affects the continuous-flow kinetic resolution of racemic amines at various temperatures, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2013, 85-86, 119. [IF: 2,823, FP: 10%, I: 7] [4] P. Falus, Z. Boros, P. Kovács, L. Poppe, J. Nagy: Lipase-Catalyzed Kinetic 10

Resolution of 1-(2-Hydroxycyclohexyl)Indoles in Batch and Continuous-Flow Systems, Journal of Flow Chemistry, 2014, 4, 125. [IF: 1,878, FP: 95%, I: 1] 6.2. Az értekezés tárgyát képező konferencia előadások [5] P. Falus, Z. Boros, G. Hornyánszky, J. Nagy, L. Ürge, F. Darvas, L. Poppe: Ketonok új típusú fémkatalizált reduktív aminálásai szakaszos és folyamatos reaktorban, XXXIII. Kémiai Előadói Napok, 2010. október 25 27, Szeged, Magyarország. [6] P. Falus, Z. Boros, G. Hornyánszky, J. Nagy, L. Ürge, F. Darvas, L. Poppe: Synthesis of chiral amides in chemo-enzymatic cascade system, XVI. Nemzetközi Vegyészkonferencia, 2010. november 11 14, Kolozsvár, Románia. [7] G. Hornyánszky, P. Falus, Z. Boros, J. Nagy, L. Poppe: Királis savamidok előállítási és funkcionalizálási lehetőségeinek vizsgálata kemo-enzimatikus kaszkád rendszerben, MKE 1. Nemzeti Konferencia, 2011. május 22 25, Sopron, Magyarország. [8] Z. Boros, P. Falus, G. Hornyánszky, J. Nagy, L. Ürge, F. Darvas, L. Poppe: Continuous-flow systems for synthesis, kinetic resolution and dynamic kinetic resolution of amines, Biotrans, 10 th International Symposium on Biocatalysis, 2011. október 2 6, Giardini Naxos, Szicília, Olaszország. [9] P. Falus, Z. Boros, L. Poppe: Királis savamidok előállítási lehetőségeinek vizsgálata kemo-enzimatikus kaszkád rendszerben, XXXIV. Kémiai Előadói Napok Tudományos Szimpózium, 2011. november 2 4, Szeged, Magyarország. [10] G. Hornyánszky, Z. Boros, P. Csuka, P. Falus, M. Márkus, D. Weiser, M. Oláh, J. Nagy, L. Poppe: Optikailag aktív savamidok enzimatikus előállítása és átalakítása biológiailag aktív vegyületekké, XVIII. Nemzetközi Vegyészkonferencia, 2012. november 22 25, Félixfürdő, Románia. [11] Z. Boros, E. Abaháziová, M. Oláh, L. Nagy-Győr, P. Falus, V. Bódai, P. Sátorhelyi, B. Erdélyi, Gy. Szakács, L. Poppe: Átfolyásos reaktorokban végzett biotranszformációkhoz alkalmazható lipázok tisztítása szelektív adszorpcióval, MKE Vegyészkonferencia, 2013. június 26 28, Hajdúszoboszló, Magyarország. 11

6.3. Az értekezés tárgyát képező poszterek [12] Z. Boros, P. Falus, D. Weiser, K. Kovács, G. Hellner, M. Márkus, E. Abaháziová, M. Oláh, B. G. Vértessy, L. Poppe: Silica-based enzyme immobilization methods for lipase-catalyzed kinetic resolutions of racemic amines and alcohols in continuous-flow bioreactors, biocat2012 6 th International Congress on Biocatalysis, 2012. szeptember 2 6, Hamburg, Németország. [13] P. Falus, Z. Boros, M. Oláh, V. Bódai, P. Sátorhelyi, B. Erdélyi, P. Kovács, Gy. Szakács, J. Nagy, L. Poppe: Indolvázat tartalmazó heterociklusos szekunder alkoholok előállítása, és lipáz katalizált kinetikus rezolválása szakaszos és folyamatos reaktorokban, MKE Vegyészkonferencia, 2013. június 26 28, Hajdúszoboszló, Magyarország. [14] Z. Boros, E. Abaháziová, M. Oláh, L. Nagy-Győr, P. Falus, V. Bódai, P. Sátorhelyi, B. Erdélyi, L. Poppe: Novel surface-functionalized silica-based supports for selective adsorption of enzymes, Biotrans, 11 th International Symposium on Biocatalysis, 2013. július 21 25, Manchester, Egyesült Királyság. [15] P. Falus, Z. Boros, M. Oláh, V. Bódai, P. Sátorhelyi, B. Erdélyi, P. Kovács, Gy. Szakács, J. Nagy, L. Poppe: Preparation and kinetic resolution of indolecontaining heterocyclic secunder alcohols in batch and continuous-flow systems, Biotrans, 11 th International Symposium on Biocatalysis, 2013. július 21 25, Manchester, Egyesült Királyság. [16] S. Servi, P. Falus, Z. Boros, L. Cerioli, G. Bajnóczi, D. Weiser, J. Nagy J, D. Tessaro, L. Poppe: A continuous-flow methodology for the amidation of rac-n- Boc amino acid thioesters in DKR conditions, Transam 2.0 - Chiral Amines Through (Bio)Catalysis, 2015. március 4 6, Greifswald, Németország. 12