View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

9. Biotransformationen im Zweiphasensystem
cematspaltung von Benzoin ein interessantes Reaktionssystem für die Anwendung des
organisch-wässrigen Zweiphasensystems dar.
9.4.1. Charakterisierung der Racematspaltung
Da über die BAL-katalysierte Racematspaltung bislang nur sehr wenig bekannt ist,
soll diese Reaktion zunächst für das homogene Reaktionssystem charakterisiert werden.
Dazu werden die in Kapitel 3 entwickelten Reaktionsbedingungen eingestellt.
Abbildung 9.10 links zeigt den zeitabhängigen Konzentrationsverlauf der beteiligten
Reaktionspartner. In Abbildung 9.10 rechts ist der ee für (S)-Benzoin und (R)-2-
Hydroxy-1-phenylpropanon als Funktion des Umsatzes aufgetragen.
Konzentration / mM
1,6
1,4
1,2
Benzaldehyd
2-HPP
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
Benzoin
Simulation
0,0
0 2 4 6 8 20 25 30
Zeit / h
ee/ -
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
(S)-Benzoin
(R)-2-HPP
0,0
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Umsatz / -
Abbildung 9.10.: Kinetische Racematspaltung von Benzoin. Bedingungen: 1,5 mM
Benzoin, 60 mM Acetaldehyd, 35 mM TEA-Puffer, pH = 8,
0,35 mM Mg 2+ , 0,35 mM ThDP, 30 vol% DMSO, E0 =
1,5 U mL −1 ,V=2mL,T=20 ◦ C.
Der Verlauf der Konzentrationen kann unter Zugrundelegung des in Kapitel 5.1.2
entwickelten Modells erklärt werden. Zu Beginn der Reaktion reagiert das (R)-Benzoin
mit Acetaldehyd unter Abspaltung von Benzaldehyd zu 2-HPP. Der Anstieg der Konzentrationen
von HPP und Benzaldehyd ist zu Beginn der Reaktion nahezu identisch.
Dies zeigt, dass auch in diesem Fall bei hoher Akzeptorkonzentration (Acetaldehyd)
keine Abreaktion des Benzoins im Sinne der Benzoinspaltung erfolgt, was ein schnelleres
Ansteigen der Benzaldehydkonzentration zur Folge hätte. Der gebildete Benzaldehyd
stellt wiederum ein Substrat für die BAL dar und reagiert mit Acetaldehyd
ebenfalls zu 2-HPP. Am Ende der Reaktion ist das eingesetzte (R)-Benzoin nahezu
vollständig in 2-HPP überführt. Da das Enzym nur das (R)-Enantiomer des Benzoins
umsetzen kann, wird die Benzoinkonzentration im Laufe der Reaktion halbiert. Die
HPP-Konzentration entspricht aufgrund der Stöchiometrie dann der Anfangskonzentration
von Benzoin. Eine Simulation der Konzentrationsverläufe gelingt anhand der
in Kapitel 4 bestimmten kinetischen Parametern.
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