Synthesis of enantiopure β-blockers (S)-betaxolol and (S)-esmolol, and limonene valorization using biocatalysis

Hovedmålet i denne masteroppgaven var å syntetisere (S)-betaxolol ((S)-10) og (S)-esmolol ((S)-15) ved å bruke Candida antarctica lipase B (CALB) som en enantioselektiv biokatalysator. Et annet mål i oppgaven var å teste ut biokatalytisk oksidasjon av limonen (16) for bærekraftig produksjon av mer v...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Troøyen, Susanne.
Other Authors: Jacobsen, Elisabeth Egholm.
Format: Master Thesis
Language:English
Published: NTNU 2022
Subjects:
Online Access:https://hdl.handle.net/11250/3000898
Description
Summary:Hovedmålet i denne masteroppgaven var å syntetisere (S)-betaxolol ((S)-10) og (S)-esmolol ((S)-15) ved å bruke Candida antarctica lipase B (CALB) som en enantioselektiv biokatalysator. Et annet mål i oppgaven var å teste ut biokatalytisk oksidasjon av limonen (16) for bærekraftig produksjon av mer verdifulle stoffer. Flere synteseveier til (S)-betaxolol ((S)-10) fra utgangstoffet 4-(2-hydroksyetyl)fenol (1) ble prøvd ut, som vist i Skjema 0.4. 1-Klor-3-(4-(2-(syklopropylmetoksy)etyl)fenoksy)propan-2-ol (8a) og 1-brom-3-(4-(2 (syklopropylmetoksy)etyl)fenoksy)propan-2-ol (8b) ble syntetisert i hhv. 26% og 25% utbytte via to forskjellige ruter. Det ble også forsøkt å beskytte fenolen 1 med en tetrafluoropyridylgruppe (TFP), men alkyleringen som fulgte var ikke vellykket. CALB ble brukt til kinetisk oppløsning av 8a og 8b. Dette ga (R)-8a i 38% utbytte og 99% enantiomert overskudd (ee), og (R)-8b i 27% utbytte og 58% ee. Dermed ble det bestemt at klorhydrinen 8a var det beste substratet for CALB. (R)-8a ble omdannet til (S)-betaxolol ((S)-10) i 95% utbytte og 99% ee. Totalt utbytte for (S)-10 var 9%. (S)-Esmolol ((S)-15) ble syntetisert gjennom fire steg, som vist i Skjema 0.5. Utgangstoffet metyl-3-(4-hydroksyfenyl)propanoat (11) ble omdannet til metyl-3-(4-(oksiran-2-ylmetoksy)fenyl)propanoat (12) i 68% utbytte. Epoksid 12 ble omdannet til metyl-3-(4-(3-klor-2-hydroksypropoksy)fenyl)propanoat (13) i 96% utbytte. CALB ble brukt til kinetisk oppløsning av 13. Dette ga (R)-13 i 43% utbytte og 97% ee. (R)-13 ble omdannet til (S)-esmolol ((S)-15) i 92% utbytte of 97% ee. Totalt utbytte for ((S)-15) var 26%. Perillylacetat (18) ble syntetisert i 62% utbytte fra perillylalkohol (17). Det ble utviklet en metode for GC-analyse av limonen oksidasjonsprodukter. Limonen (16) ble oksidert ved hjelp av selendioksid, som ga 1-metyl-4-(prop-1-en-2-yl)bensen (16b) som hovedprodukt. Det ble forsøkt å oksidere (R)- og (S)-limonen (16) ved hjelp av cytokrom P450, av typen CypExpress(TM) 2C19, 2C9 and 2D6. Disse oksidasjonene var ikke ...