Sviluppo e caratterizzazione di un bioreattore a base di ω-transaminasi per la sintesi di ammine chirali di interesse farmaceutico

Le ammine chirali rappresentano importanti intermedi per la sintesi di un vasto range di composti di interesse farmaceutico. In particolare in questo progetto di tesi è stato sviluppato e ottimizzato un processo biosintetico che porta alla produzione enantioselettiva della (R)-1-(4-metossifenil)propan-2-ammina, più comunemente denominata (R)-4-metossiamfetamina, precursore del formoterolo, farmaco anti-asmatico. L’impiego della biocatalisi per la produzione di questo composto offre l’opportunità di una sintesi più “green” evitando l’utilizzo di metalli di transizione tossici e condizioni di reazione drastiche che vengono invece impiegate nel tradizionale approccio chemo-catalitico. Per prima cosa è stata messa a punto la sintesi e la caratterizzazione di un bioreattore a base di omega-transaminasi da Aspergillus Terreus immobilizzando covalentemente l’enzima su un supporto monolitico a base di silice funzionalizzato con gruppi epossidici (percentuale di immobilizzazione valutata spettrofotometricamente: 56,36%). Per la sintesi del composto è stato messo a punto un metodo cromatografico in grado di accoppiare on-line, tramite una valvola di commutazione a 6 vie, il risultante omega-transaminasi-IMER (Immobilized Enzyme Reactor), attraverso cui viene fatta continuamente flussare la miscela di reazione, con un secondo sistema dotato di colonna analitica per il monitoraggio della reazione stessa fino al raggiungimento dell’equilibrio. La massima percentuale di conversione raggiunta dopo 24 ore è stata 19,76% ed è stata ottenuta aggiungendo alla miscela di reazione la piruvato decarbossilasi, enzima in grado di rimuovere il co-prodotto di reazione (piruvato) e favorire l’equilibrio della stessa. I parametri della reazione sono stati successivamente ottimizzati mediante l’impiego di un disegno sperimentale. La miscela è stata quindi analizzata mediante uno spettrometro LC/MS che ha confermato l’identità strutturale del composto amminico sintetizzato. È stato infine messo a punto un metodo di separazione della (R)-4-metossiamfetamina dalla miscela di reazione, mediante una colonna semipreparativa, che ha permesso di condurre un saggio sull’ammina pura al fine di verificare l’eccesso enantiomerico del composto sintetizzato di nostro interesse (ee dell’enatiomero-(R) del 92,7%).