View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

Konzentration / mM
30
25
20
15
10
5
9.2. Synthese von (R)-2-Hydroxy-1-phenylpropanon
organische Phase
2-HPP
Benzaldehyd
Benzoin
0
0 5 10 15
Zeit / h
20 25
Abbildung 9.3.: Batch zur BAL-katalysierten HPP-Bildung im Zweiphasensystem.
Wässrige Phase: 50 mM TEA-Puffer, pH = 8,0, 0,5 mM Mg 2+ ,
0,5mM ThDP, E0 =10UmL −1 ,V=2mL,T=20 ◦ C. MTBE-
Phase: 30 mM Benzaldehyd, 60 mM Acetaldehyd, V = 2 mL. Die
Datenpunkte sind durch visuelle Hilfslinien verbunden.
Der Verlauf der HPP- und Benzaldehydkonzentration in Abbildung 9.3 entspricht
grundsätzlich dem Verlauf, der bei Reaktionsführung im wässrigen, einphasigen System
beobachtet wird. Ein deutlicher Unterschied ist im Verlauf der Benzoinkonzentration
zu erkennen. Zu keinem Zeitpunkt der Reaktion ist eine signifikante Bildung
von Benzoin zu beobachten. Zur Erklärung dieser Beobachtung muss berücksichtigt
werden, dass die enzymatische Umsetzung nicht in der organischen, sondern in der
wässrigen Phase stattfindet, wo sich auch das Enzym befindet. Es können zwei Hypothesen
entwickelt werden, die sich darin unterscheiden, ob eine Phasentransferlimitierung
vorliegt oder nicht.
Die erste Hypothese geht davon aus, dass keine Phasentransferlimitierung vorliegt.
Die in der wässrigen Phase vorherrschenden Konzentrationen werden durch die Verteilungskoeffizienten
der beteiligten Reaktanden beeinflusst, d.h. sie sind im Falle des
vorliegenden Reaktionssystems in der wässrigen Phase deutlich niedriger als in der
organischen Phase. So entspricht die Konzentration an Benzaldehyd bei 30 mM in
der organischen Phase nur ca. 1 mM in der wässrigen. Bei Ausschluss einer Phasentransferlimitierung
kann die verminderte Benzoinbildung im Zweiphasenbatch unter
kinetischen Gesichtspunkten erklärt werden (vgl. Kapitel 4). Abbildung 9.4 auf der
nächsten Seite zeigt zusammenfassend die für die Erklärung relevanten Ergebnisse der
kinetischen Charakterisierung im homogenen Reaktionssystem. Links dargestellt ist
der Verlauf der Aktivitäten der HPP-Bildung (durchgezogene Linie) und der Benzoinbildung
(gestrichelte Linie) ausgehend von Benzaldehyd. Abbildung 9.4 rechts zeigt
die Aktivität der HPP-Bildung ausgehend von Benzoin.
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