View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

1. Einleitung
dungen herausgestellt. Als Konsquenz dieser Entwicklung lässt z.B. die FDA seit 1996
für Pharmaka im Falle enantiomerer Verbindungen nur noch enantiomerenreine Wirkstoffe
zu (Stinson, 1998; Stinson, 1999). Vor diesem Hintergrund hat in den letzten
zehn Jahren das Bewusstsein für das enorme Potential der Enzyme in der organischen
Synthese als Katalysatoren mit hoher Chemo-, Regio- und Enantioselektivität
zugenommen (Faber, 2000; Patel, 2000). Gegenüber den klassisch chemischen Routen
zur Synthese enantiomerenreiner Verbindungen zeigen die Enzyme ihre katalytischen
Eigenschaften unter milden Bedingungen in wässriger Lösung, was Probleme mit Nebenreaktionen
wie Isomerisierung, Racemisierung, Epimerisierung und Umlagerung
minimiert.
Derzeit handelt es sich bei den meisten industriell verwendeten Enzymen um hydrolytisch
aktive Enzyme wie Esterasen, Proteasen und Lipasen (Kirk et al., 2002;
Straathof et al., 2002). Die etablierten enzymatischen Prozesse finden weitverbreitet
Anwendung in der Synthese von Pharmazeutika, Agrochemikalien, Vitaminen und
Aromen. Doch damit ist das synthetische Potential der Biokatalysatoren bei weitem
noch nicht ausgeschöpft. Faber und Patel stellen in ihrem Übersichtsartikel im
aktuellen Verlauf der Entwicklung von Biokatalysatoren zwei Schwerpunkte fest (Faber
& Patel, 2000): Ein Schwerpunkt liegt auf der biokatalytischen Deracemisierung.
Die Kombination verschiedener Enzyme ermöglicht die Durchführung einer Racematspaltung,
an deren Ende nur noch ein Enantiomer mit 100% theoretischer Ausbeute
vorliegt (Strauss et al., 1999). Der zweite Schwerpunkt liegt bei der Entwicklung von
Biokatalysatoren für Reaktionen, die mit den klassisch chemischen Methoden nur sehr
schwierig durchzuführen sind, wie z.B. die katalytische Decarboxylierung, die stereoselektive
Oxidation sowie die asymmetrische C-C Bindungsbildung in wässriger Lösung,
was auch Gegenstand dieser Arbeit ist.
1.2. Chirale 2-Hydroxyketone
1.2.1. Anwendung
Chirale 2-Hydroxyketone sind wichtige Synthesebausteine in der präparativen organischen
Chemie und spielen als funktionelle Gruppen in biochemisch aktiven Molekülen
eine wichtige Rolle. Durch enantioselektive Reduktion der Ketogruppe bzw.
reduktive Aminierung lassen sich chirale Diole, bzw. Aminoalkohole herstellen, die
bei der Synthese von Liganden und chiralen Auxilliaren weitverbreitet zum Einsatz
kommen (Kihumbu et al., 2002). Große Bedeutung besitzen chirale 2-Hydroxyketone
bei der Synthese von pharmakologisch aktiven Verbindungen, wie Abbildung 1.1 auf
der nächsten Seite zeigt. Nitidanin (Abb. 1.1 a) stammt aus der Rinde der Heilpflanze
Silybum marianum und fand schon in der Volksmedizin Anwendung zur Heilung
von Leberkrankheiten (Morazzoni & Bombardelli, 1995). (-)-Cytoxazon (Abb. 1.1 b)
inhibiert die Bildung von Typ 1 Cytokinen und wird zur Behandlung allergischer Reaktionen
eingesetzt (Kakeya et al., 1999). 5-Methoxyhydnocarpin (Abb. 1.1 c) wirkt
als Inhibitor der MDR (multi drug pump) mikrobieller Zellen, die diesen Zellen eine
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