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研究生:羅美芬
研究生(外文):Mei-Fen Luo
論文名稱:利用反應曲面法研究脂解酵素合成(S)-Naproxenmorpholinobuty酯類前驅藥之最適化
論文名稱(外文):Study on response surface methodology of lipase – catalyzed synthesis of (S)-Naproxen morpholinobutyl ester
指導教授:張春生
指導教授(外文):Chun-Sheng Chang
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:生物科技系
學門:生命科學學門
學類:生物科技學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:58
中文關鍵詞:脂解酵素反應曲面法轉硫酯化動態動力分割反應
外文關鍵詞:lipasethiotransesterificationresponse surface methodologydynamic kinetic resolution
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本研究利用脂解酵素在微水有機溶劑中催化(R,S)-Naproxen三氟乙硫酯與hydroxybutyl morpholine轉硫酯化動態動力分割製備(S)-Naproxen morpholinobutyl酯類前驅藥,希望藉由反應條件之最適化設計來提高轉硫酯化產物之總轉化率(XT,Q)及轉硫酯化產物之光學純度(eep,Q),以期望函數法折衷轉硫酯化產物之總轉化率及轉硫酯化產物之光學純度二應變數值作為多目標函數(D),探討轉硫酯化動態動力分割系統中之操作因子(包含:hydroxybutyl morpholine /(R,S)-Naproxen三氟乙硫酯、脂解酵素濃度、反應溫度、反應時間)對於目標函數(D)之影響程度及尋求反應系統之最適化條件。
結果顯示,藉由統計反應曲面迴歸分析,所獲得之目標函數(D)預測值為 0.9032,其最適化之合成條件為:hydroxybutyl morpholine與 (R,S)-Naproxen 三氟乙硫酯莫耳數比 2.0、脂解酵素濃度 77.29 mM、反應溫度 43.71 ℃、反應時間 237.38 小時。經實驗驗證所獲得之目標函數(D)值為 0.8158,顯示目標函數實驗值與理論值有些許差值,此部分與檢定係數R2值0.9158相符合。而轉硫酯化產物之總轉化率(XT,Q)及轉硫酯化產物之光學純度(eep,Q)分別可以達到90.69%及95.09%。
A lipase-catalyzed enantioselective dynamic kinetic resolution thiotransesterification between (R,S)-naproxen 2,2,2-trifluoroethyl thioester and hydroxybutyl morpholine in organic solvents was developed for the synthesis of (S)-naproxen morpholinobutyl ester prodrug. Response Surface Methodology (RSM) base on a five-level, four-variable central composite rotatable design (CCRD) was employed for optimization with respect to four import reaction variables –the ratio of concentrations of hydroxybutyl morpholine and racemic naproxen 2,2,2-trifluoroethyl thioester, Lipase MY concentrations, temperature and time. The prodrugs yield (XT,Q) and enantiomeric excess of product (eep,Q) were considered as two product quality variables. A desirability function was applied to combine these two qualities as a single objective function. The optimum reaction conditions predicted for achieving maximum desirability (0.9032) are: hydroxybutyl morpholine/ racemic naproxen 2,2,2-trifluoroethyl thioester as 2.0, Lipase MY concentration as 77.29 Mm, temperature as 43.71 ℃ and time as 237.38 h. At these conditions, the actual desirability (D) was reached 0.8158, the prodrugs yield(XT,Q) and enantiomeric excess of product(eep,Q) were 90.69% and 95.09%, respectively.
總目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝  iii
總目錄  iv
表目錄  vi
圖目錄 vii
符號說明 viii


第一章 前言 1
1.1 非類固醇消炎藥 1
1.2 前驅藥之原理 1
1.3 脂解酵素 2
1.4 動力分割及動態動力分割 7
1.5 影響轉硫酯化參數之分析 8
1.5.1 有機溶劑之種類 8
1.5.2 水活性之控制 12
1.5.3 基質濃度 13
   1.5.4 反應溫度 13
  1.5.5 三辛基胺濃度 13
  
1.6 反應曲面法 16
1.6.1 反應曲面法之簡介 16
1.6.2 反應曲面法之優點 17
1.6.3 反應曲面法之最適化步驟 17
1.7 多品質目標函數之決定 24
1.8 研究動機 25


第二章 研究方法與材料 27
2.1 實驗藥品 27
2.2 儀器設備 29
2.3 反應基質與產物酯類的合成步驟 30
2.3.1 合成外消旋 Naproxen三氟乙硫酯 30
2.3.2 Hydroxybutyl morpholine之合成 30
2.3.3 合成(S)-Naproxen morpholinoalkyl ester步驟 31
2.4 分析方法 31
2.4.1 反應基質與酯類產物之定量 31
2.4.2 轉硫酯化產物轉化率及轉硫酯化產物光學純度之定量 32
2.5 酵素反應 32
2.6實驗設計及統計分析 32


第三章 利用反應曲面法研究酵素合成(s)-Naproxen morpholinobutyl 酯類前驅藥之最適化 35
3.1 目標函數之決定 35
3.2 部分因子之實驗設計及其結果 35
3.3 陡升路徑之實驗設計及其結果 39
3.4 中心混成之實驗設計及其結果 39
3.5 利用模式預測最適點位置及驗證之結果 41
3.6 分析因子之影響效應 41

第四章 結論 53

第五章 參考文獻 55



表目錄
表1.1 六大類酵素及其催化反應型態 5
表1.2 一般常見有機溶劑log P值表 11
表1.3 常見鹽類溶液及鹽類水合對的水活性 15
表1.4 23因子設計表 19
表1.5 中心混成設計之補充實驗 22
表2.1 最適化探討之反應參數 34
表3.1 25-1 部分因子設計各因子嘗試濃度範圍之正規水準 36
表3.2 25-1 部分因子設計及其實驗結果 38
表3.3 根據25-1 部分因子設計之實驗結果所進行的陡升路徑實驗設計 40
表3.4 中心混成設計各因子嘗試範圍之正規水準 42
表3.5 中心混成設計與實驗數據 43
表3.6 統計迴歸分析之結果 44
表3.7 回應曲面模式之變異數分析 45
表3.8 驗證反應曲面模式之可靠性 46
表3.9 反應曲面法最適化結果 52






圖目錄
圖1.1 (S)-Naproxen之結構式 3
圖1.2 Candida rugosa lipase之立體結構圖 6
圖1.3 動力及動態動力分割之原理 9
圖1.4 鹽類預平衡控制水活性示意圖 14
圖1.5 陡升路徑示意圖 20
圖1.6 反應曲面法進行步驟流程圖 23
圖3.1 No.2實驗驗證點之HPLC分析圖譜 47
圖3.2 hydroxybutyl morpholine/(R,S)-Naproxen三氟乙硫酯濃度與反應時間對目標函數影響之反應曲面圖 50
圖3.3 脂解酵素濃度與反應時間對目標函數影響之反應曲面圖 51
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