APPLICATION OF MUTANT VARIANTS OF SECONDARY ALCOHOL DEHYDROGENASE FROM THERMOANAEROBACTER ETHANOLICUS IN RACEMIZATION OF ENANTIOPURE SECONDARY ALCOHOLS IN ORGANIC SOLVENTS. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF PHD_THESIS_IBRAHIM_KARUME_APPROVED_COPY.pdf Download (6MB) | Preview

Arabic Abstract

دُرست التفاعلات الإنتقائية الفراغية لعمليات اختزال الكيتونات وأكسدة الكحولات على نطاق واسع. في هذه الدراسة تم استخدام أنزيم كحول ثنائي نازع للهيدوجين من Thermoanaerobacter ethanolicus ( TeSADH) بإحداث طفرات مختلفة تشمل W110A , W110G, W110V و I86A/W110A . وتم دراسة هذه التفاعلات في أوساط عضوية مختلفة وأشارت الدراسة الى اعتماد نشاط الأنزيم وانتقائيته على طبيعة الوسط المستخدم. سمحت قابلية TeSADH للعمل بأوساط عضوية بتراكيز عالية لمزج عمليات الروسمة المحفزة ب W110A TeSADH المثبت مع تفاعل الفصل الحركي المحفز بأنزيم lipase B Candida antarctica (CALB) ليؤدي إلى فصل حركي ديناميكي لكحولات راسمية باستخدام أنزيمين في الهكسان. بالنسبة لتفاعلات الإرجاع بواسطة المحفز TeSADH في الوسط المائي, تزايدت الإنتقائية الفراغية للأنزيم مع زيادة تركيز 2- بروبانول، بينما تناقصت الإنتقاءية الفراغية لتفاعلات الأكسدة مع تناقص تركيز الأسيتون. سمح تركيز الأسيتون 3% (حجم/حجم) كعامل مرافق باستنفاذ كامل لمزيج راسمي من الكحولات إلى الكيتونات المرافقة، والتي بدورها أتبعت بتفاعلات اختزال عالية الإنتقائية الفراغية باستخدام 2- بروبانول (30% ،حجم /حجم) لإنتاج كحولات (S) بانتقائية عالية. التحكم بالإنتقائية الفراغية لتفاعلات الإختزال والاكسدة بواسطة TeSADH مكنت ولأول مرة من تحويل مزيج راسيمي إلى كحول S في خطوتين بوعاء واحد وباستخدام أنزيم واحد, وكذلك سمحت لتحويل الكحول الثانوي R إلى التشكيل S بانتقائية عالية (من70 إلى 99% ee).

English Abstract

The stereoselectivity of redox reactions of ketones and their corresponding alcohols was extensively studied. Various mutants of Thermoanaerobacter ethanolicus secondary alcohol dehydrogenase (TeSADH); W110A, W110G, W110V and I86A/W110A were used in this study. Medium engineering studies revealed a strong dependence of the enzyme’s activity and stereoselectivity on the nature of solvent and cosolvent used. The tolerance of W110A TeSADH to elevated concentrations of organic media allowed coupling of racemization catalyzed by xerogel-immobilized W110A TeSADH with Candida antarctica lipase B-catalyzed kinetic resolution in a dual enzymatic dynamic kinetic resolution of racemic alcohols in hexane. For TeSADH-catalyzed reduction reactions in aqueous media, enzyme’s enantioselectivity increased as the concentration of 2-propanol increases, while for oxidation reactions, the enantioselectivity decreased by reducing the concentration of acetone. Acetone concentration of 3% (v/v) as a cosubstrate allowed complete depletion of racemic alcohols to the corresponding ketones, which was followed by high stereoselective reduction using 2-propanol (30%, v/v) to predominantly produce S configured alcohols. Controlling enantioselectivity of TeSADH-catalyzed redox reactions allowed for a single enzymatic deracemization approach of racemic alcohols in two steps and one pot. It also allowed for stereoinversion of the configuration of R alcohols by using a single mutant of TeSADH. S configured alcohols were produced in 70 to >99% ee.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Chemistry
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor:	El Ali, Bassam. M
Committee Members:	Ali, Shaikh. A and Mouanda, Alexis. N and Hamdan, Samir. M
Depositing User:	IBRAHIM KARUME (g201202320)
Date Deposited:	16 Jan 2017 07:40
Last Modified:	01 Nov 2019 16:36
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140187