دراسة الارجاع اللاتناظري للأسيتوفينون ومشتقاتو والكيتونات الحاوية على الفسفور باستخدام محفزات بيوكيميائية نبتات نامية ومقارنتها بمحفيزات كيميائية(PMHS)في وجود(TBAF)

Abstract

أنجزت هذه الدراسة بهدف تثمين ما يحيط بنا في بيئتنا من غطاء نباتي واسع ومتنوع واستخدامه كمحفزات بيوكيميائية في مجال مهم جدا من مجالات الكيمياء ألا وهو الإرجاع اللاتناظري للكيتونات البروكيرالية بغرض تحضير مركبات كحولية نقية بصريا .حيث أصبح في الكيمياء اليوم هناك حاجة ملحة ومتزايدة لإنتاج مركبات نقية بصريا ذات الفائدة الكبيرة في مجال تصنيع الأدوية بالخصوص وتركيب المنتجات الطبيعية وفي المجال الفلاحى وغيره بشكل عام . كما أن الغاية من بحثنا بالإضافة لذلك المساهمة في تعزيز مجال الكيمياء الخضراء الذي يهتم بالحفاظ على الجانب البيئي والتقليل من أخطار المواد الكيميائية . في بحثنا هذا قمنا في الجزء الأول من العمل التطبيقي بالإرجاع اللاتناظري البيوكيميائي للأسيتوفينون Acetophenone (1a), ومشتقاته الهالوجينية (X=Cl,F,Br) 4'-haloacetophenone (2a-4a)-و مشتق النترو 4'-nitroacetophenone (5a) والكيتونات العضوية الحاوية على الفسفور مثل 2-diphenylphosphinoyl-1-phenyl ethane-1-one (6a), باعتبارها كيتونات نموذحية .وباستخدام ( الجمار) لب النخيل المثمرة (Phoenix dactylifera L) نوع دقلة بيضاء كمحفز بيوكيميائي حيث اتضح انه قام بإرجاع الكيتونات البروكيرالية للكحولات المقابلة بمردود جيد وإنتقائية ضوئية عالية والحصول على الكحولات الكيرالية المقابلة (R) و (S) بنسبة زيادة في الأنانتيومر(ee%) بلغت (77%-89%) كما يهدف هذا البحث ايضا الى دراسة العوامل المختلفة التي يمكن أن تؤثر على معدل التفاعل و إنتقائيته الفراغية حيث وجدنا مثلا أن مرافق المتفاعل المناسب لإجراء التفاعل هو الجلكوز (Glucose) كما أن الأيزو بروبانول استخدم في حالة الكيتونات الصلبة . حيث اظهر لب النخيل( الجمار) تراجع في مردود التفاعل عند درجات حرارة أكبر من (30°C) بينما عند درجة حرارة بين (30°C—25°C) كان مردود التفاعل يتراوح بين( (77—52%ونسبة زيادة في الأنانتيومر(ee%) بلغت (89%)كما لاحظنا عند استخدام محفزات بيوكيميائية أخري وفق نفس شروط التجربة مثل فطر الكمأة ( الترفاس) (Terfezia sp) كان مردود التفاعل يتراوح بين ( (37-16%ونسبة زيادة في الأنانتيومر(ee%) بلغت (50%)ونبات الخرشف (الأرضي شوكي أو القرنون) Cynara scolymus L)) كان مردود التفاعل يتراوح بين ( (42.7—21.5%ونسبة زيادة في الأنانتيومر(ee%) بلغت . (96.5%) و في الجزء الثاني قمنا بالإرجاع اللاتناظري الكيميائي للأسيتوفينون ومشتقاته باستخدام مرجعات كيميائية كالعامل المرجع (PMHS) polymethylhydrosiloxane في وجود TBAF.حيت تحصلنا على كحولات نقية بصريا بمردود في حدود (53-93%) ونسبة زيادة أناتيوميرية (ee%) تقدر بــــ(66-90%) وتشير الدراسةالى أن استخدام الخلايا النباتية الكاملة للنبتات (Phoenix dactylifera L) وفطر الكمأة ((Terfezia sp والخرشوف Cynara scolymus L)) من ناحية وحساسيتها من ناحية أخري إلا أنها جيدة ومرغوب فيها نظرا للإنتقائية الفراغية المميزة و للتكلفة المنخفضة للمحفزات البيوكيميائية المستخدمة وبطريقة صديقة للبيئة مقارنة بالمحفزات الكيميائية مثل PMHSالمرتفعة التكلفة و التي تتطلب مذيبات عضوية ومركبات كيميائية لها تأثيرات عل صحة الإنسان و على البيئة غير مرغوب فيها . (Phoenix dactylifera L)

This study was carried out in order to evaluate what surrounds us in our environment of vegetation cover, as well as to contribute in promoting the field of green chemistry that cares about preserving the environmental aspect and minimizing the dangers of chemicals. The present work is aimed mainly to investigate and find novel route for the most important, fundamental and practical asymmetric reduction reaction of prochiral ketones in order to produce non-racemic chiral alcohols, from which many industrially important chemicals such as pharmaceuticals, agrochemicals, and natural products. This study underscored the bioreduction of various acetophenones: Acetophenone(1a), 4'-nitroacetophenone(4a) and 4'-haloacetophenones (X=F, Cl, and Br) (2a-4a) and ketones containing phosphorus functionalities 2-diphenylphosphinoyl-1-phenyl ethane-1-one (6a), were chosen as the model substrates for simple ketones, nitro and halogen-containing aromatic ketones respectively. Cynara scolymus L., Terfezia sp and Phoenix dactylifer L. were chosen as the biocatalysts. It was found that thes kinds of prochiral ketones could be reduced by these plants tissue with high enantioselectivity. Both R- and S-form configuration chiral alcohols could be obtained. The ee and chemical yield could reach about 89.0 and 77.2% respectively for acetophenone, 82.0 and 52.0% respectively for 4'-nitroacetophenone and 96.5 and 65.5% respectively for 4'-halo-acetophenones (X=F, Cl, and Br) reduction reaction with favorable plant tissue. This work is also aimed to investigate and find optimal conditions by changing various kinetic parameters on reaction conversion such as duration of reaction, effect of buffer pH, effect of co-substrate and its concentration, effect of speed of agitation, effect of temperature, effect of substrate concentration, and substrate profile. The enantioselectivity was analyzed systematically over wide range. Among various co-substrates, glucose found to be the best for regeneration of co-factors. Phoenix dactylifera L. was chosen as the biocatalysts and the acetophenone derivatives could be reduced by this plant tissue with high enantioselectivity and only R-form configuration chiral alcohols could be obtained. The ee and chemical yield could reach about 89.0 and 68.6% respectively for acetophenone, 79.3 and 34.4% respectively for 4'-nitroacetophenone and (64.0-77.0)% and (44.2-65.5)% respectively for 4'-haloacetophenones (X=F, Cl, and Br). In the second part we reduced acetophenoneby a chemical catalyst that the chemical catalyst TBAF in the presence of PMHS and (s)-(-)-1,1'-Bis(2-naphthol) and the ee and chemical yield could reach about (66-90%) and (53-93%) respectively.

The results obtained in the present study suggest that the Cynara Scolymus L, Terfezia sp and Phoenix dactylifera L can be used as biocatalysts in synthesis many enantiomerically pure pharmaceuticals