PolyHIPEs: supporti monolitici innovativi per l’immobilizzazione di ω-transaminasi per la sintesi in flusso di ammine chirali di interesse farmaceutico

Transaminases are enantioselective enzymes, widely used for the synthesis of chiral amines, building blocks of pharmaceutical interest. In this thesis work, ω-transaminase from Aspergillus Terreus, an (R)-selective transaminase, was covalently immobilized on a monolithic polymeric support obtained by an high internal phase emulsion (HIPE). The produced IMER was used for the bioconversion of pro-chiral ketone, 4-phenyl-2-butanone, to (R)-1-methyl-3-phenylpropylamine, intermediate for the synthesis of antihypertensive drug, dilevalol. The influence of different variables on conversion percentage, such as pH, substrate/amino donor ratio, DMSO percentage in the reaction buffer, and the influence of DMSO percentage on the adsorption of substrate on the polyHIPE support, were evaluated in order to identify the best reaction conditions to ensure the isolation of chiral amine and the scale-up process. 10% DMSO, pH 8, substrate/amino donor 1/10 were identified as favourable conditions for the synthesis of (R)-1-methyl-3-phenylpropylamine. The same bioconversion was also performed in batch. Therefore, it was possible to evaluate the influence of immobilization method and support on the reaction yield. In the end, an assay with Marfey reactor, Na-(2,4-dinitro-5-fluorophenyl)-L-alaninamide, confirmed the enantioselectivity of the immobilized enzyme. The enantiomeric excess of the reaction was 99%.

Le transaminasi sono enzimi enantioselettivi, ampiamente utilizzate per la produzione di ammine chirali, importanti intermedi di interesse farmaceutico. Nel presente lavoro di tesi, ω-transaminasi (R)-selettiva da A. Terreus è stata immobilizzata covalentemente su un supporto monolitico polimerico ottenuto da un’ emulsione ad alta fase interna (HIPE). Il bioreattore sintetizzato è stato utilizzato per la sintesi in flusso di (R)-1-metil-3-fenilpropilammina, intermedio dell’antipertensivo β-dilevalolo, partendo dal chetone prochirale, 4-fenil-2-butanone. E’ stata valutata l’influenza di diverse variabili sperimentali sulla percentuale di conversione (pH, percentuale di DMSO nell’ambiente di reazione e rapporto substrato/amino donor) e della percentuale di DMSO sull’ adsorbimento del substrato sul supporto di polyHIPE, al fine di individuare le migliori condizioni biocatalitiche in vista di un futuro isolamento dell’ammina chirale di interesse e di uno scale-up del processo. Sono state individuate come condizioni favorevoli alla sintesi di (R)-1-metil-3-fenilpropilammina: 10% di DMSO, pH 8, substrato/amino donor 1/10. Inoltre, la medesima bioconversione è stata condotta in batch per valutare l’influenza dell’immobilizzazione e del supporto selezionato sulla resa di reazione. Infine, l’enantioselettività dell’enzima immobilizzato è stata confermata mediante derivatizzazione con reattivo di Marfey, Na-(2,4-dinitro-5-fluorofenil)-L-alaninamide. L’eccesso enantiomerico misurato è risultato pari al 99%.