Show simple item record

dc.contributor.advisorJacobsen, Elisabeth Egholm
dc.contributor.authorNæss, Snorre Bergmo
dc.date.accessioned2021-09-28T18:27:40Z
dc.date.available2021-09-28T18:27:40Z
dc.date.issued2020
dc.identifierno.ntnu:inspera:52692076:35512404
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2785427
dc.descriptionFull text not available
dc.description.abstractHovedmålet med denne masteroppgaven var å undersøke muligheten å bruke cytokrom P450 enzymfamilien til å oksidere det naturlige monoterpenet (S)-limonen ((S)-1) til det cytotoksiske monoterpenoidet (S)-perillyl alkohol ((S)-2), med hensikten å skaffe en grønn reaksjonsvei til det lovende medisinen. Skjema 0.1: Monooksygenase av (S)-1 til (S)-2 som katalysert av ett cytokrom P450 enzym. Den foreløpige beste metoden for å omdanne (S)-limonen ((S)-1) til (S)-perillyl alkohol ((S)-2) er ved syntese i mikrobielle systemer, men CYP enzymene, spesielt 2C19 og 2C9, er svært lovende og CYP enzymer har tidligere gjennom proteinteknikk katalysert spesifikke reaksjoner ved høy aktivitet. Enzymet CYP 2C19 i ett CypExpressTM system var forsøkt brukt til å produsere (S)-perillyl alkohol ((S)-2) fra (S)-limonene ((S)-1), men bare cis-, trans- (5R)-karveol ((1R,5R)3, (1S,5R)3) og (1S,2S,4S)-1-metyl-4-(prop-1-en-2-yl)sykloheksan-1,2-diol ((1S,2S,4S)8)) var identifisert som produkter med andre ukjente (S)-limonen ((S)-1) derivater fra GC analyse. Konversjonen av (S)-limonen ((S)-1) ble bestemt til å være utilstrekkelig under reaksjonsforholdene, som illustrert i Skjema 0.2. Skjema 0.2: Oksidering av (S)-1 til (1R,5R)3, (1S,5R)3, (1S,2S,4S)8 sammen med andre derivater av (S)-1. Det samme systemet, med samme metode ble brukt til å undersøke monooksygeneringen av (R)-limonen ((R)-1), men omdannelsen ble bestemt til å være like utilstrekkelig som ved (S)-limonen ((S)-1), analyse ved GC viste trans- og cis-(5S)-karveol ((1R,5S)- og (1S,5S)-3), diolet (4R)8 og diverse ukjente (R)-limonen ((R)-1) derivater. (S)-Perillaldehyd ((S)-5) ett mulig biprodukt av en CYP2C19 katalysert monooksygenering av (S)-limonen ((S)-1), var redusert til (S)-perillyl alkohol ((S)-2) ved bruk av KRED 228, som illustrert i Skjema 0.3. Reaksjonen ble bestemt til stoppe etter tre dager med analyse ved GC. Skjema 0.3: Reduksjon av (S)-5 til (S)-2 katalysert av KRED 228 ved bruk av NADPH som kofaktor, med NADPH regenerert av glukose-6-fosfat og glukose-6-fosfate dehydrogenase. (S)-perillyl alkohol ((S)-2) var forsøkt syntetisert fra (S)-limonen ((S)-1) gjennom allylisk oksidering, ved bruk av selendioksid i eddiksyre for å danne (S)-(4-(prop-1-en-2-yl)sykloheks-1-en-1-yl)metyl acetat ((S)-10)s som ett mellomprodukt. Analyse ved GC bestemte tilstedeværelse av (1S,2S,4S)8, men videre isolasjon av acetat (S)-1 derivatene var ikke utført.
dc.description.abstractThe aim of this thesis was to investigate possibilities using cytochrome P450 enzyme superfamily to oxidize the natural monoterpene (S)-limonene ((S)-1) to the cytotoxic monoterpenoid (S)-perillyl alcohol ((S)-2), in an effort to provide a green pathway to the production of the promising drug. Scheme 0.1: Monooxygenase of (S)-1 to (S)-2 performed by a cytochrome P450 enzyme. Currently the best pathway to (S)-perillyl alcohol ((S)-2) from (S)-limonene ((S)-1) is by whole cell synthesis, but the CYP enzymes, especially 2C19 and 2C9, show great promise and CYP enzymes have previously been engineered to catalyze specific reactions with high activity. The CYP 2C19 enzyme in a CypExpressTM system was used in an attempt to produce (S)-perillyl alcohol ((S)-2) from (S)-limonene ((S)-1), however only cis-, trans- (5R)-carveol ((1R,5R)3, (1S,5R)3) and (1S,2S,4S)-1-methyl-4-(prop-1-en-2-yl)cyclohexane-1,2-diol ((1S,2S,4S)8)) were identified as products along with other unknown (S)-1 derivatives by GC analysis. The conversion of (S)-limonene ((S)-1) was determined to be inadequate given the reaction conditions, as illustrated in Scheme 0.2. Scheme 0.2: Oxidation of (S)-1 to (1R,5R)3, (1S,5R)3, (1S,2S,4S)8 along with other derivatives of (S)-1. The same system was used to investigate the monooxygenation of (R)-limonene ((R)-1), however, the conversion was determined to be equally inadequate and analysis by GC showed trans- and cis-(5S)-carveol ((1R,5S)- and (1S,5S)-3), diol (4R)8 along with other derivatives of (R)-limonene ((R)-1) as products. (S)-Perillaldehyde ((S)-5) a possible byproduct of the CYP2C19 catalyzed monooxygenation of (S)-limonene ((S)-1), was reduced to (S)-perillyl alcohol ((S)-2) by use of KRED 228, as illustrated in Scheme 0.3. The reaction was determined to stop after three days by GC analysis. Scheme 0.3: Reduction of (S)-5 to (S)-2 catalyzed by KRED 228 using NADPH as a cofactor, with NADPH regenerated by glucose-6-phosphate and glucose-6-phosphate dehydrogenase. (S)-limonene ((S)-1) was attempted synthesized to (S)-perillyl alcohol ((S)-2›) through allylic oxidation, using selenium dioxide in acetic acid to form (S)-(4-(prop-1-en-2-yl)cyclohex-1-en-1-yl)methyl acetate (S)-10 as an intermediate. Analysis by GC determined the presence of (1S,2S,4S)8, however further isolation of acetate (S)-1 derivatives were not performed.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleA study on the Cytochrome P450 catalyzed production of (S)-perillyl alcohol from (S)-limonene
dc.typeMaster thesis


Files in this item

FilesSizeFormatView

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record