Esterification of oleic acid with n-butanol in the presence of $Lipozyme^®$ was carried out at 25℃ in isooctane with various initial water activities. Initial reaction rate as well as equilibrium conversion decreased at high initial water activity. Therefore, removal of water present in the reaction mixtures was essential. A pervaporation process was applied to the lipase-catalyzed synthesis of n-butyl oleate to remove water. Pervaporation selectively separated water from the reaction mixture using a non-porous polymeric membrane, cellulose acetate. Therefore, pervaporation is potentially applicable to remove the water produced from various enzymatic processes, such as synthesis of various esters, peptides, and glycosides in solvent system as well as in solvent-free system.
Lipase-catalyzed esterification of n-butyl oleate was carried out in n-hexane as a model reaction. The optimal activity of Candida rugosa lipase was shown in the water activity ($a_w$) range of 0.52 to 0.65 at 30℃. The water produced from the esterification was removed by the tubular type pervaporation system. The rate of ester formed from enzymatic esterification was allowed to be the same rate of water removal by maintaining optimal aw of the reaction system using the on-off dewatering control device. The reaction rate and yield with aw control was increased two folds in comparison with those of the uncontrolled reaction.
The enantioselective esterification of racemic ibuprofen was carried out in n-hexane using lipase. Candida rugosa lipase was most suitable in the resolutio of racemic ibuprofen. The optimal water activity ($a^w$) of Candida rugosa lipase was 0.52 at 30℃. Dodecanol among various primary alcohols was suitable in the resolution of racemic ibuprofen. The water produced from the esterification was removed by tubular type pervaporation system. The on-off dewatering control using a computer was developed for a continuous control of the desired water activity ($a^w$). The rate of the reaction with aw control was faster than that without aw control. The yield and the purity of (S)-ibuprofen ester were 40% and 95% e.e., respectively after 72 h with the aw control, whereas 28% conversion and 90% e.e. without aw control. Therefore, the on-off dewatering control using pervaporation was useful tool for controlling the aw in enzymatic esterification in the organic solvent system.
고정화 리파제($Lipozyme^®$)를 이용하여 n-butanol과 oleic acid의 에스터 결합을 이소옥탄(isooctane)내에서 수행하였다. 반응온도는 25℃였다. 초기 반응속도와 반응평형 이후에 수율은 초기 수분활성도($A_w$)가 높을수록 감소하였다. 따라서, 반응 혼합액중의 수분의 제거는 필수적이었다. 수분을 제거하기 위해 판형 투과증발장치를 리파제 촉매의 에스터반응에 사용하였다. 비공성 cellulose acetate막을 사용한 투과증발에 의해 반응혼합물중의 수분을 선택적으로 제거하였다. 따라서, 투과증발장치는 에스터(ester), 펩타이드(peptide), 글리코사이드(glycoside)같은 수분을 발생시키는 여러 가지 효소반응에 다양하게 응용될 수 있다.
핵산(n-hexane)내에서 리파제를 이용한 n-butyl oleate 합성을 수행하였다. Candida rugosa 유래의 리파제의 최적활성은 30℃에서 수분활성도 0.52 에서 0.65 범위에서 나타났다. 에스터반응으로부터 생성된 수분을 제거하기 위해 관형 투과증발장치를 사용하였다. 컴퓨터를 이용한 on-off 탈수제어로 최적 수분활성도 범위에서 에스터반응으로 생성되는 수분의 속도와 같은 속도로 수분을 제거하였다. 따라서, 탈수제어로 부터 반응중의 수분활성도를 조절할 수 있었다. 수분활성도가 조절된 반응의 속도와 수율이 탈수하지않은 반응에 비하여 증가되었다.
핵산(n-hexane)내에서 리파제 촉매의 에스테르화 반응으로 라세믹 이뷰프로펜(Ibuprofen) 분리를 수행하였다. Candida rugosa 유래의 리파제의 최적활성은 30℃에서 수분활성도 0.52에서 나타났다. 최적 수분활성도에서 여러 primary alcohol중에 dodecanol이 라세믹 이뷰프로펜(Ibuprofen) 분리에 적합하였다. 반응혼합액 중의 수분을 제거하기 위해 관형 관형 투과증발장치를 사용하였다. 반응계의 수분활성도를 계속해서 유지하기위해, 컴퓨터를 이용한 on-off 탈수제어가 개발되었다. On-off 탈수제어에 의해 수분활성도가 조절된 경우 72 시간 이후의 (S)-형 이뷰프로펜 에스터의 순도와 수율은 각각 95%, 40%였다, 반면 수분조절이 안된 경우는 순도와 수율이 각각 90%, 28% 였다. 따라서, 투과증발장치에 의한 On-Off 탈수 제어는 효소적 에스터 반응에서 수분활성도를 효과적으로 조절할 수 있었다.
