Tugas kimia BioorganikAnis Wahyu Fadhilah / 4311411023

Review dari artikel :Enzymatic Synthesis of Amoxicillin with Immobilized Penicillin G AcylaseI. Alemzadeh1; G. Borghei 1, L. Va1 and R. Roostaazad 1

Sintesis Enzimatik Amoksisilin dengan Imobilisasi Penisilin G asilaseAbstrak. Sintesis amoksisilin dengan amobil penisilin G asilase (PGA) di media air telah diteliti. Parameter penelitian adalah: perjalanan waktu produksi amoksisilin, konsentrasi substrat: hydroxyphenylglycine metil ester (HPGM) dan asam 6-aminopeicillanic (6-APA) dan pengaruh enzim (PGA) konten dan pH, di bawah variabel dan kondisi konstan dan variasi suhu. Dalam studi dari dua konsentrasi substrat pada produksi amoksisilin, mengesankan Hasil yang diperoleh untuk rasio 1/3 6-amino asam penisilin (6-APA) dan hidroksil-phenylglycine metil ester (HPGM). Sintesis amoksisilin lebih disukai pada pH konstan daripada variabelsatu. Kondisi yang optimal diperoleh lainnya adalah: konsentrasi enzim: 5 g/L dengan 100U, waktu proses: 480 menit dan suhu: 350C. Hasil untuk sintesis amoksisilin dalam kondisi tersebut adalah 50%. Kata kunci: Amoksisilin; Enzim penisilin asilase; Media berair; Konten enzim.

PENDAHULUAN Semi-sintetik antibiotik B-laktam kebanyakan diproduksi oleh sintesis kimia. Dalam proses ini, sebuah amino B-laktam seperti asam 6-aminopenisilanat (6-APA), biasanya memiliki gugus karboksil yang dilindungi, bereaksi dengan diaktifkan turunan rantai samping diikuti oleh penghapusan gugus pelindung oleh hidrolisis. meskipun dari hasil yang tinggi bahwa proses ini telah dicapai, telah dikritik karena beberapa kelemahan ini. Reaksi biasanya melibatkan langkah-langkah yang mahal, seperti rendah suhu, dan pelarut organik beracun, seperti methylene chloride dan reagen sililasi. Juga, tinggi volume limbah dan produk sampingan telah membuat ini Proses yang tidak diinginkan. Amoksisilin adalah salah satu antibiotik B-laktam besar, dengan penjualan US $ 2.200 juta massal dirumuskan obat pada tahun 1994. Selain itu, sebagai spektrum luas antibiotik, penisilin semi-sintetik ini berlaku terhadap berbagai macam bakteri infeksi. Saat ini, amoksisilin diproduksi dalam industri melalui rute kimia. Karena kerugian tidak bisa signi dari proses ini, enzimatik sintesis amoksisilin telah menjadi lebih menarik karena peraturan lingkungan semakin ketat. Kondisi reaksi ringan dan larutan berair dapat digunakan dalam reaktor enzimatik. industri sintesis enzim penisilin semi-sintetik dan cephalosporins hanya mengambil langkah-langkah pertamanya nya.Karya ini merupakan studi optimasi sintesis enzimatik amoksisilin, untuk mengidentifikasi kondisi proses di mana proses hijau ini "mungkin menjadi kompetitif secara ekonomi. The kinetis dikontrol sintesis amoksisilin dari hidroksil-phenylglycine metil ester (HPGM) dan 6-amino asam penisilin (6-APA) dikatalisasi oleh penisilin G asilase (PGA) yang dipelajari. PGA dari Escherichia coli mensyaratkan bahwa phenylglycine gugus karboksil akan terprotonasi sementara, pada saat yang sama, kelompok amino dari inti B-laktam bersikap netral, tersedia untuk interaksi nukleofilik. Namun, untuk rentang pH di mana enzim aktif (pH 6-8), jumlah molekul substrat yang memiliki gugus reaktif dengan biaya yang tepat diabaikan. Penggunaan turunan p-hydroxyphenylglycine (baik ester atau amida) diperlukan karena langsung, sintesis termodinamika dikendalikan amoksisilin tidak disukai. Sintesis kinetis dikendalikan amoksisilin adalah strategi yang disajikan oleh beberapa penelitian [5,6]. Banyak peneliti telah mempelajari katalitik PGA dan jalur hidrolitik, yang Enzimatik Sintesis Amoksisilin.

Gambar 1. Kinetically dikendalikan sintesis amoksisilin menggunakan Penisilin asilase sebagai katalis. sudah dijelaskan. Juga, sepenuhnya mekanistik Model kinetik yang tersedia untuk kedua hidrolitik atau Reaksi sintetis. Gambar 1 menunjukkan kinetik sintesis dikendalikan amoksisilin dari HPGM dan 6-APA. Dua reaksi samping, juga dikatalisasi oleh PGA lengkap dengan sintesis amoksisilin. Imobilisasi enzim penisilin asilase adalah dipelajari dalam beberapa penelitian, yang mengkatalisis sintesis (reaksi I): Reaksi ini tidak dapat diubah, tetapi jika meningkat amoxicillin hidrolisis, jumlah produk akan berkurang. Dengan kopling HPGM dan APA, reaksi yang tidak diinginkan adalah: hidrolisis substrat, HPGM (reaksi II) dan hidrolisis produk, amoksisilin, (reaksi III). Kedua reaksi samping menyebabkan hydroxyphenylglycine (HPG). Antibiotik lainnya, seperti cephalexin disintesis oleh proses enzimatik dipelajari oleh peneliti lain. Dalam reaktor batch, kedua substrat awalnya mungkin sebagian besar larut. Selain itu, aktivitas enzim terbatas pada kisaran sempit suhu dan pH. Sebagai langkah terlebih dulu, konsentrasi dua substrat, HPGM dan 6-APA, harus diketahui dalam rangka untuk mencapai produksi yang dapat diterima dari produk. untuk memilih konsentrasi ini, beberapa titik harus melihat, seperti kelarutan dua substrat. Menurut kelarutan rendah substrat ini, kisaran sempit konsentrasi (10-90 mM) dapat diperiksa. Namun, titik kunci adalah rasio mereka konsentrasi. Dalam studi ini, beberapa konsentrasi dari HPGM dan 6-APA telah diperiksa dan Rasio cocok diperkenalkan. konsentrasi enzim merupakan salah satu faktor yang menentukan dalam sintesis enzimatik amoksisilin, karena, dengan jumlah rendah dari enzim, yang Reaksi tidak mencapai hasil yang baik untuk amoksisilin produksi. Juga, untuk jumlah tinggi enzim, yang kecepatan hidrolisis tinggi dan kontrol kinetik produksi amoksisilin akan kultus. Dengan kata lain, sebelum mencapai hasil tertinggi, hidrolisis amoksisilin mempercepat sintesis dan penurunan produktivitas. Suhu adalah parameter lainnya yang dapat dipelajari dalam produksi amoksisilin. Dalam penelitian ini, optimalisasi sintesis enzimatik amoksisilin termasuk parameter ecting produksi amoksisilin seperti waktu, substrat dan konsentrasi enzim, pH dan suhu yang dipelajari.

BAHAN DAN METODE bahan Amobil Penisilin G asilase The (PGA, EC 3.5.1.11) dari Escherichia coli bahan impor (Jerman): imobilisasi enzim: gel Glyoxyl-agarosa disiapkan seperti dilansir Guisan. Penisilin asilase diamobilisasi dalam glyoxyl-agarosegel manik-manik, berdasarkan prosedur yang telah dijelaskan oleh Alvaro et al., tetapi menggunakan asam fenilasetat (PAA), bukan dari penicillinG sulfoksida sebagai agen pelindung selama imobilisasi; waktu imobilisasi diperpanjang 20 h, ditetapkan sebagai optimal untuk biokatalis The glyoxyl-agarosa amobil penisilin asilase disimpan sebagai gel basah pada 5 C. Tidak ada enzim inaktivasi ataukebocoran telah terdeteksi selama penyimpanan berkepanjangan. Metal Hydroxyphenylglycine ester (HPGM), asam 6-aminopeicillanic (6-APA) dan Amoksisilin trihidrate diperoleh dari Zakariaye Razi Pharmaceutical Company (Iran). semua lainnya bahan kimia laboratorium kelas yang dibuat dari pemasok komersial berbeda-beda. Semua bahan itu dari kelas analitis murni. metode Aktivitas enzim Titrasi 6-APA, dilepaskan selama hidrolisis penisilin G dengan 0,1 M NaOH, memberikan dasar untuk evaluasi aktivitas enzim. untuk menentukan aktivitas enzim, jumlah enzim yang dikenal ditambahkan untuk diaduk 20 ml dari 10% Penisilin GK fosfat bufer, pH 8. Jumlah 6-APA yang diproduksi di dalam 10 menit dititrasi dengan 0,1 M NaOH. Satu Satuan Internasional (U) aktivitas enzim yang didefinisikan sebagai jumlah enzim yang menghidrolisis 2 g penisilin GK dalam 10 menit; pH 8,0 dan pada 28 C. Sintesis Reaksi dalam Air Reaksi sintesis dilakukan dengan menambahkan 6-APA dan HPGM untuk air dalam terus diaduk, thermo berjaket kapal di suhu berbeda-beda. The diinginkan jumlah enzim ditambahkan. Tingkat aduk adalah 100-300 rpm. PH dipantau dan sampel 20-50 L diambil dari campuran reaksi dalam Tentu sintesis dan ditambahkan ke yang sesuai jumlah eluen, dalam rangka untuk mencairkan sampel. itu sampel dihapus oleh seorang 0,45 m lter, dalam rangka untuk memisahkan padatan, menghentikan reaksi enzimatik dan menganalisis komposisi solusi. enzim ini adalah intraseluler dan imobilisasi adalah ekonomi. juga, mudah untuk memisahkan enzim amobil oleh ltration dari substrat dan produk. sampel meliputi: hydroxyphenylglycine metil ester, amoksisilin, dan penisilin hydroxyphenylglycine 6-amino asam sasaran analisis HPLC. Hasil reaksi didefinisikan sebagai berikut: Yield (%) = Konsentrasi Amoksisilin (mM) /Konsentrasi 6-APA (mM) x 100: analisa Konsentrasi amoksisilin (amox) ditentukan menggunakan HPLC: kolom C18 (Waters Nova-pak C18 60 A M, 3.6 * 150 mm) dengan 1,5 mL / menit mobile fase yang mengandung 5% metanol, 0,01 M fosfat dari pH 5 pada 25 C, dan = 230 nm.

HASIL DAN PEMBAHASAN Produksi amoksisilin Pertama, perlu untuk mengetahui perjalanan waktu produksi amoksisilin selama reaksi untuk memperkirakan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai hasil maksimum. Menurut Gambar 2, hasil maksimum dicapai setelah 400 menit. Kami terus semua tes hingga 500-600 menit. Optimasi Substrat Awal Sejumlah variabel eksperimental mungkin dalam uence yang sintesis enzimatik antibiotik B-laktam. Namun, tidak semua variabel ini mengerahkan kuat dalam uence. salah satu faktor yang paling penting dalam uencing produksi amoksisilin adalah konsentrasi substrat. untuk rasio terbaik dari substrat, sembilan reaksi pada konsentrasi erent (erent jumlah awal dari APA dan HPGM) telah diuji. Hasil dari eksperimen diberikan pada Gambar 3. Hasil menunjukkan jumlah produksi amoksisilin sebagai fungsi waktu. Dalam reaksi ini, pH awal diatur pada 6.5, sementara tidak ada kontrol pH lebih dilakukan selama reaksi. 0,25 g enzim (dalam 50 cc air) digunakan untuk semua tes. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 3 yang optimal tercapai ketika rasio konsentrasi 6-APA/HPGM adalah 1/3. Ada beberapa alasan mengapa peningkatan konsentrasi ester (HPGM), meningkatkan produksi amoksisilin. Pertama, dengan lebih asil-enzim pembentuk, kemungkinan meningkatkan peningkatan pembentukan antibiotik. Selain itu, ester itu diambil sebagai inhibitor kompetitif yang kuat amoksisilin hidrolisis, terutama pada pH 6,5 (LRB Goncalves, 2003). Selanjutnya, HPGM dalam reaksi sintesis dan reaksi hidrolisis dan jumlah HPGM berlebih.

PGA pada 25 C, pH awal 6,5, 0,5% enzim Cinitial dari 6-APA = 20 mM dan HPGM = 30 mM (N) dan Cinitial dari 6-APA = 20 mM dan HPGM = 40 mM. Yield merupakan perbandingan molar produk (amoksisilin) dibentuk untuk awal 6-APA. sangat erent perilaku untuk enzimatik produksi amoksisilin [7,10,11]. pH terhadap Produksi Amoksisilin Aktivitas enzim, stabilitas HPGM dan amoksisilin, dan kelarutan substrat merupakan faktor penentu memilih pH terbaik untuk memulai reaksi. Menurut hasil yang ditunjukkan pada Gambar 5 dan 6, HPGM dan Amoksisilin keduanya dihidrolisis dalam berbagai pH. Akibatnya, reaksi tidak dapat mengambil tempatkan dalam rentang pH. Selain itu, penisilin G asilase memiliki tertinggi aktivitas dalam kisaran pH 6-7,5 [7]. Menurut tiga faktor ini, kami memiliki kisaran sempit pH untuk melakukan eksperimen yang 6 sampai 7. Dalam Selain itu, memiliki kelarutan tinggi substrat, yang pH harus dekat iso-listrik pH nya yang 6.5. sebagai Akibatnya, kami sudah mulai semua tes dengan pH = 6,3. Jalannya pH selama waktu reaksi telah diselidiki sebelum. Namun, untuk mencapai konstan pH, kami telah menguji kursus ini dan hasilnya ditampilkan pada Gambar 7. PH ini mengambil Tentu saja sangat erent di Erent substrat awal jumlah. Hal ini digambarkan sebagai cukup masuk akal oleh model dalam pekerjaan lain. Namun, kami perlu untuk memprediksi jalannya pH pada kondisi reaksi kita untuk mencegah hidrolisis selama pengujian. Langkah berikutnya adalah untuk mempelajari pengaruh pH terhadap enzimatik sintesis amoksisilin menemukan apakah ada perlu untuk menstabilkan pH selama reaksi atau jika ada bukan variasi yang sangat tinggi dalam hasil. Gambar 8 menunjukkan menstabilkan pH selama reaksi pada produksi amoksisilin. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 8, dengan menstabilkan pH pada pH konstan = 6,3, produksi meningkat amoksisilin dan hasil reaksi meningkat sekitar Arsip SID Enzimatik Sintesis Amoksisilin 111 10%. Jadi, adalah lebih baik untuk melakukan tes pada pH konstan daripada pada satu variabel. Pengaruh temperatur terhadap Amoksisilin produksi pengaruh dari suhu rendah pada sintesis antibiotik Blactam telah ditentukan sebelumnya. Namun, sintesis amoksisilin pada suhu tinggi belum dilakukan belum. pada produksi, tiga reaksi kondisi erent bawah (suhu erent) telah diuji. Waktu untuk amoksisilin optimal Produksi tersebut dicapai setelah 480 menit. hasil dari eksperimen diberikan pada Gambar 9 (5C, 25C dan35 C).

Selain itu, yield untuk setiap reaksi diberikan dalam Produktivitas Tabel 3. Di suhu rendah juga disajikan pada Tabel 3; meningkatnya suhu 5-35 hasil dalam peningkatan produktivitas. Produktivitas adalah jumlah produk (amoksisilin) dibentuk per satuan waktu. Peneliti lain untuk sintesis enzimatik amoksisilin dalam kondisi yang ditentukan: 0,1 M APA, 0,1 M HPGM, T 25 C dan pH 6 menunjukkan hasil tentang 10% .Yield merupakan perbandingan molar produk (amoksisilin) dibentuk untuk awal 6-APA. Untuk sintesis enzimatik ampisilin, peneliti lain mempelajari pengaruh pH dan substrat konsentrasi pada sintesis. Hasil untuk reaksi mencapai 75% dari co-pelarut pada Sintesis kinetis Terkendali Amoksisilin dengan Imobilisasi Penisilin G asilase dipelajari menggunakan etilen glikol sebagai co-solvent (50%) v / v dengan yield yang dari 69,13. Yield merupakan rasio produk, amoksisilin, dibentuk untuk substrat awal, 6-APA yang dikonsumsi. Produktivitas adalah jumlah amoksisilin diproduksi per interval waktu. Hasil yang ditunjukkan pada Tabel 3 menunjukkan bahwa meningkatnya suhu dari 25 - 35 C, meningkat hasil sampai 50%, yang belum diperkirakan dalam pekerjaan sebelumnya. Sebagai menunjukkan percobaan, tinggi suhu untuk sintesis amoksisilin. Akhirnya, tes termasuk 20 mM 6-APA, 60 mM HPGM 5 enzim g / L dengan pH 6.3 dan konstan suhu 35 C dilakukan dan hasil dari 50% dicapai.

KESIMPULAN pengaruh parameteryang berbeda pada sintesis enzimatik amoksisilin dalam media berair telah diselidiki. Data yang diperoleh menunjukkan bahwa rasio substrat sangat penting dan efektif untuk hasil reaksi. Selain itu, konsentrasi enzim dari awal memainkan peran integral dalam tren reaksi dan waktu yang dibutuhkan untuk hasil maksimum. Selain itu, pH konstan menunjukkan hasil yang lebih baik dari pH variabel selama reaksi. Juga, hasilnya signifikan lebih baik pada 35 daripada di suhu rendah, seperti 5 atau bahkan suhu kamar. Akhirnya, hasil secara substansial meningkat oleh semua parameter yang dioptimalkan dalam satu tes. Tes termasuk 20 mM 6-APA, 60 mM HPGM dan 5 enzim g/L dengan pH 6.3 konstan dan suhu 350C dilakukan dan hasilnya mencapai 50%.