„Badania nad syntezą chiralnych laktonów z zastosowaniem

Projekt stypendialny
SWIFT
(Stypendia Wspomagające Innowacyjne Forum Technologii)
POKL.08.02.01-24-005/10
Temat:
„Badania nad syntezą chiralnych laktonów z zastosowaniem enzymów
w środowisku cieczy jonowych”
Obszar technologiczny:
Technologie medyczne (ochrony zdrowia)
Imię, nazwisko:
AGNIESZKA DROŻDŻ
Instytucja, Wydział, Instytut/Katedra:
Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział Chemiczny, Instytut Technologii Chemicznej/Katedra
Technologii Chemicznej Organicznej i Petrochemii
Krótka charakterystyka badań
Celem projektu były badania nad opracowaniem nowych metod syntezy chiralnych laktonów w
reakcji selektywnego utleniania Baeyera-Villigera (BV). Został on zrealizowany poprzez
wykorzystanie enzymów lub innych chemicznych katalizatorów w postaci chiralnych kompleksów z
cieczamijonowymi lub aksjalnych źródeł chiralności takichjak 1,1'-bi-2-naftol (BINOL) bądź 3,3’difenyl-2,2'-bi-1-naftol(VANOL). Ze względu na rosnącezainteresowanie przemysłu w szczególności
farmaceutycznego synteząenancjomerycznie czystychzwiązków posiadających strukturę laktonową,
niezmiernie istotne są badania nad opracowaniemnowych metod charakteryzujących się wysoką
efektywnością.Wiele związków o charakterze laktonowym odznacza się szerokim spektrum
aktywności biologicznej, przy czym najlepiej poznane i opracowane jest ich działanie
antydrobnoustrojowe, cytostatyczne i antyfidantne. Pełnią one również funkcje feromonów w
świecie drobnoustrojów, owadów i organizmów wyższych. Odznaczają się one również ciekawymi
właściwościami sensorycznymi, zwłaszcza zapachowymi. Przykładem są
-butyrolaktony
wykorzystywane jako budulec do syntezy substancji biologicznie czynnych, takich jak alkaloidy,
antybiotyki makrocykliczne, ligniny laktonowe, środki przeciwnowotworowe oraz leki zwalczające
białaczkę.
W ramach projektu opracowanometodę polegającą na utlenianiu cyklicznych ketonów do laktonów
w obecności chiralnych kompleksów metali np.: Me2AlCl-BINOL lub VANOL w środowisku chiralnych
i achiralnych cieczy jonowychjako rozpuszczalników i katalizatorów zarazem. Przeprowadzone
badania wykazały, że ciecze jonowe mogą z powodzeniem zastąpić dotychczas stosowanie w reakcji
BV klasyczne rozpuszczalniki. Zastosowanie chiralnych i achiralnych cieczy jonowych pozwoliło
otrzymać odpowiednie laktony z wysokim nadmiarem enancjomerycznym w granicach od 43% do
74%. Druga metoda syntezy chiralnych laktonów polegała na wykorzystaniu enzymu oraz cieczy
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
jonowych jako efektywnego środowiska biotransformacji. Przeprowadzono cykl badań z użyciem
monooksygenazycykloheksanonowej wyizolowanej z Acinetobacter sp. Zaobserwowano, iż
szybszemu utlenieniu ulega z reguły wyżej podstawiony atom węgla, a specyficzność enzymu
umożliwia otrzymanie odpowiednich laktonów ze 100% enancjoselektywnością. Zastosowanie
wyspecjalizowanych enzymów w reakcji utleniania BV, pozwala na uzyskanie najwyższych czystości
enancjomerycznych laktonów ze wszystkich dotychczas poznanych układów katalitycznych.Trzecia
zaprezentowana przeze mnie metoda syntezy laktonów polegała na chemo-enzymatycznym
procesie utleniania BV. Strategia ta została opracowana w celu wygenerowania nadkwasu z
odpowiedniego kwasu in situ, w reaktorze w którym prowadzony jest proces utleniania BV.
Utlenianie kwasu do nadkwasu jest katalizowane za pomocą enzymu Novozyme-435.
Podsumowując, przeprowadzone badania przyczyniły się do rozwoju nowych łagodnych metod
utleniania, które w przyszłości mogą być wykorzystane w praktyce przemysłowej. Dzięki
zastosowaniu nowych alternatywnych rozpuszczalników powyżej opisane metody można zaliczyć do
przyjaznych dla środowiska.
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego