ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

TMHMA ΧΗΜΕΙΑΣ

Υποψήφιος Διδάκτωρ

Μπαριωτάκη Άννα

Τίτλος Διδακτορικής Διατριβής

Χημειοενζυμική Σύνθεση Οπτικώς Καθαρών Φυσικών Προϊόντων και Χειρόμορφων Ενδιαμέσων

Επιβλέποντες

Επιβλέπων Καθηγητής : Σμόνου Ιουλία

Μέλη Επιτροπής :

(1) Σμόνου Ιουλία

(2) Στρατάκης Εμμανουήλ

(3) Ξενάκης Αριστοτέλης

Στοιχεία Διατριβής

Έναρξη Διδακτορικής Έρευνας : 10/02/2011

Ημερομηνία Υποστήριξης Διδακτορικής Διατριβής: 23/06/2015

Εγκεκριμένος Π/Υ: 45.000

Περίληψη

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν στερεοεκλεκτικές ενζυμικές αναγωγές με NADPH εξαρτώμενες κετορεδουκτάσες για την σύνθεση σημαντικών χειρόμορφων ενδιαμέσων και πιο συγκεκριμένα για την σύνθεση οπτικά καθαρών υδροξυ-κετο εστέρων, διυδροξυ εστέρων και α- ή γ-υποκατεστημένων υδροξυ-κετο εστέρων. Επίσης πραγματοποιήθηκε η χημειοενζυμική προσέγγιση για τη σύνθεση του φυσικού προϊόντος (R)-Goniothalamin. Σε όλα τα προϊόντα των ενζυμικών αναγωγικών αντιδράσεων πραγματοποιήθηκε προσδιορισμός της απόλυτης στερεοδομής τους με φασματοσκοπία NMR. Οι εργασίες αυτές πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια του Προγράμματος ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΙΙ.Αρχικά ολοκληρώθηκε η ενζυμικά καταλυόμενη αναγωγή του υποστρώματος 3,5-διόξο-εξανικού τριτ-βουτυλεστέρα προς τον σχηματισμό οπτικά καθαρών διαφορετικών στερεοϊσομερών διυδρόξυ-κετο εστέρων σε μία διαδικασία δύο σταδίων σε μία φιάλη, χωρίς την απομόνωση του ενδιαμέσου. Οι ενζυμικές αναγωγές πραγματοποιήθηκαν με χρήση κετορεδουκτασών οι οποίες εμφάνισαν εξαιρετική τοποεκλεκτικότητα και διαστερεοεκλεκτικότητα. Ακολούθησε η μελέτη των ενζυμικά καταλυόμενων αναγωγών του 2-μεθυλο-3,5-διόξο-εξανικού τριτ-βουτυλεστέρα προς το σχηματισμό οπτικά καθαρών διαφορετικών στερεοϊσομερών 2-μεθυλο-5-υδροξυ-3-κετο τριτ-βουτυλεστέρων με υψηλή χημική και οπτική καθαρότητα.Επίσης, μελετήθηκαν οι ενζυμικά καταλυόμενες αναγωγές του 4-μεθυλο-3,5-διόξο-εξανικού τριτ-βουτυλεστέρα προς το σχηματισμό 4-μεθυλο-5-υδροξυ-3-κετο εστέρων και 4-μεθυλο-3-υδροξυ-5-κετο εστέρων με υψηλή τοποεκλεκτικότητα και υψηλά ποσοστά εναντιομερικής και διαστερεομερικής περίσσειας. Ακόμη, πραγματοποιήθηκε η χημειοενζυμική προσέγγιση για τη σύνθεση του φυσικού προϊόντος (R)-Goniothalamin.Τέλος, παρουσιάζεται η μελέτη ενός νέου φωτοκαταλύτη, του graphitic Carbon Nitride, στην οξείδωση της κυκλοεξανόλης προς το σχηματισμό κυκλοεξανόνης.

Λέξεις κλειδιά

Βιοκατάλυση, ενζυμική αναγωγή, ενζυμική οξείδωση, κετορεδουκτάσες, οξειδορεδουκτάσες, NADPH, cascade, one-pot, 3,5-διοξο- εξανικός τριτ-βουτυλεστέρας, 4-μεθυλο-3,5-διοξο-εξανικός τριτ-βουτυλεστέρας, 2- μεθυλο-3,5-διοξο-εξανικός τριτ-βουτυλεστέρας, (R)-Goniothalamin, κυκλοεξανόνη, οξείδωση κυκλοεξανόλης, graphitic Carbon Nitride (g-C3N4)

Παραδοτέα - Δημοσιεύσεις

1. Bariotaki A, Kalaitzakis D, Smonou I. “Biocatalytic reduction of tert-butyl 3,5-dioxo-hexanoate”. 17ο Ευρωπαϊκό Συμπόσιο Οργανικής Χημείας, 10-15 Ιουνίου 2011, Χερσόνησσος, Κρήτη, Ελλάδα

2. Bariotaki A, Kalaitzakis D, Smonou I. “Biocatalytic reduction of tert-butyl 3,5-dioxo-hexanoate”. COST Action CM0701 “Cascade Chemoenzymatic Processes – New Synergies between Chemistry and Biochemistry”, Certosa di Pontignano, University of Siena, 27 April-1 May 2011, Italy

3. Bariotaki A, Kalaitzakis D, Orfanopoulos M, Smonou I. “Biocatalytic synthesis of δ-hydroxy-β-keto esters and β,δ-dihydroxy esters”. Biotrans 2011, 2-6 October 2011, Giardini Naxos, Sicily, Italy

4. “Enzymatic one-pot synthesis of dihydroxy esters”. Anna Bariotaki, Dimitris Kalaitzakis, Ioulia Smonou, at MECP12, Multistep Enzyme – Catalyzed Processes 2012 at University of Graz, Austria, 10-13 April 2012.

5. “Enzymatic Reductions for the Regio- and Stereoselective Synthesis of Hydroxy-keto esters and Dihydroxy Esters”. Bariotaki, A., Kalaitzakis, D., Smonou, I. Organic Letters, 2012, 14, 1792.

6. “Enzymatic one pot synthesis of Pharmaceuticals Precursors”, Ioulia Smonou, Dimitris Kalaitzakis, Anna Bariotaki, at International Conference on Chemistry for Health, Athens, Greece, 9-14/9/2012.

7. «Μελέτες Ενζυμικών Αναγωγών των β,δ-δικετοεστέρων», Άννα Μπαριωτάκη, Δημήτρης Καλαϊτζάκης, Ιουλία Σμόνου, Διημερίδα «Ηράκλειτος ΙΙ», Πανεπιστήμιο Κρήτης, Ηράκλειο, 4-5/12/2012. 

8. Oxone Mediated Oxidative Cleavage of Ketoesters and 1,3-Diketones in Aqueous Medium, Stergiou Anastastios, Bariotaki Anna, Kalaitzakis Dimitris and Smonou Ioulia, Journal of Organic Chemistry, 2013, accepted. 

9. "Enzymatic reductions of α or γ-subs tuted-β, δ-dikeo esters". Anna Bariotaki, Dimitris Kalaitzaks, Ioulia Smonou, at ESOC2013, 18th European Symposium on Organic Chemistry, Marseille, France, 7-12 July 2013. Poster presenta on 

10."Χημεοενζυμική Προσέγγιση για την Σύνθεση του Φυσικού Προϊόντος (R)-Goniothalamin". Ημερίδα Οργανικής Χημείας στη Μνήμη της Δρ. Μαρίας Χαζημαρινάκη, 23 Νοεμβρίου 2013, Τμήμα Χημείας, Πανεπιστήμιο Κήτης. Ομιλία 

11. "Oxone-Mediated Oxida ve Cleavage of b-Ketoesters and 1,3-Diketones to a-ketoesters and 1,2-diketones in Aqueous Medium", Stergioy Anastasios, Bariotaki Anna, Kalaitzakis Dimitris and Smonou Ioulia, Journal of Organic Chemistry, 2013, 78, 7268-7273. 

12. “Exploring the potential of bioreductions for the synthesis of high-added value compounds.” Anna Bariotaki, Tassos Stergiou, Dimitris Kalaitzakis and Ioulia Smonou at MECP14, 3rd Multistep Enzyme Catalyzed Processes, Madrid, Spain, 7-10 April 2014. Poster presentation  

13. “Chemoenzymatic synthesis of the natural product (R)-Goniothalamin utilizing ketoreductases” Ioulia Smonou*, Anna Bariotaki and Dimitris Kalaitzakis, 4ο Πανελλήνιο Συνέδριο Πράσινης Χημείας και Βιώσιμης Ανάπτυξης, 30 Οκτωβρίου-1 Νοεμβρίου 2014, Ιωάννινα, Ελλάδα 

14. Bariotaki Anna, Kalaitzakis Dimitris, Smonou Ioulia. “Enzymatic Reductions for the Regio- and Stereoselective Synthesis of Hydroxy-keto esters and Dihydroxy Esters”. Organic Letters, 2012, 14, 1792. DOI: 10.1021/ol3003833.  

15. Stergiou Anastasios, Bariotaki Anna, Kalaitzakis Dimitris, Smonou Ioulia. “Oxone-Mediated Oxidative Cleavage of b-Ketoesters and 1,3-Diketones to a-ketoesters and 1,2-diketones in Aqueous Medium”. Journal of Organic Chemistry, 2013, 78, 7268−7273.