View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

10. Diskussion und Ausblick
10.1. Homogene Reaktionsmedien
Ein Schwerpunkt bei der Charakterisierung des Reaktionssystems lag auf den Untersuchungen
zum Einfluss von DMSO. Es zeigte sich, dass ein DMSO Anteil von 20
- 30 vol% im Reaktionsmedium die Enzymstabilität signifikant erhöht. Von Demir
et. al. wurde eine Begünstigung der Bildung von Acyloinen durch Zusatz von DMSO
beschrieben (Demir et al., 2002). Janzen konnte in ihrer Dissertation allerdings keine
Steigerung der Ligaseaktivität der Benzaldehydlyase durch DMSO feststellen (Janzen,
2002). Die Beobachtung von Demir könnte durch eine gesteigerte Enzymstabilität erklärt
werden. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass sich der pH-Wert des von
Demir et. al. verwendeten Phosphatpuffers (pH = 7) bei DMSO Zusatz erhöht, was
eine Steigerung der Enzymaktivität zur Folge hat.
Für die kinetische Untersuchung wurde das Reaktionssystem in Einzelreaktionen
aufgeteilt. Mit Hilfe der Einzelreaktionen und auf Basis der erhaltenen Ergebnisse
wurde das in Abbildung 10.1 gezeigte Modell für die HPP-Bildung ausgehend von
Benzaldehyd und Acetaldehyd entwickelt. Anhand des Modells und der im Experiment
bestimmten kinetischen Parameter kann sowohl die HPP-Bildung als auch die
Racematspaltung von Benzoin im Batchreaktor simuliert werden. Die Frage, ob bei
der HPP-Bildung Benzoin als Intermediat auftritt oder ob eine direkte Reaktion von
Benzaldehyd und Acetaldehyd stattfindet, kann aus kinetischer Sicht und nach derzeitiger
Ergebnislage dahingehend beantwortet werden, dass beide Wege möglich sind.
Es handelt sich hierbei trotz der Aufteilung des Reaktionssystems in Einzelreaktionen
um einen makrokinetischen Ansatz, denn aus mikroskopischer Sicht sind die
Reaktionen nicht voneinander entkoppelt. Soll zum Beispiel die Bildung von HPP
ausgehend von Benzaldehyd und Acetaldehyd untersucht werden, ist die gleichzeitige
Bildung von Benzoin durch Selbstkondensation des Benzaldehyds nicht vermeidbar.
Die erfolgreiche Simulation des Batchreaktors zeigt zwar, dass das entwickelte Modell
eine Möglichkeit zur Beschreibung des System darstellt, was aus reaktionstechnischer
Sicht auch vollkommen befriedigend ist, jedoch bleibt der Beweis für die Richtigkeit
des zugrundegelegten Mechanismus weiter offen. Für weitererführende Arbeiten in
denen der Mechnismus aufgeklärt werden soll sind zwei Ansätze denkbar. Einmal die
direkte Untersuchung der Intermediate, die aus der Reaktion der Substrate mit dem
Cofaktor Thiamindiphosphat entstehen (vergleiche Abbildung 4.1 auf Seite 36, 1 -
4). Denkbar sind hier spektroskopische Methoden, wie z. B. die Infrarospektroskopie.
Alternativ dazu ist für weitere kinetische Untersuchungen die Anwendung spezieller
Substrate denkbar. Beipielsweise könnten bei den Untersuchungen selektive Donoren
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