View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

2. Motivation und Zielsetzung
Wie in Kapitel 1.2 gezeigt, existiert eine Vielzahl von sowohl chemischen als auch
biokatalytische Methoden für die enantioselektive Synthese von chiralen 2-Hydroxyketonen.
Problematisch bei vielen dieser Reaktionen ist die oft nur geringe Enantioselektivität
sowie das Erreichen nicht vollständiger Umsätze. Darüberhinaus handelt es
sich bei den Ausgangsverbindungen vielfach schon um komplexere Moleküle, die nicht
kommerziell erhältlich sind. Die Methodik der enantioselektiven Carboligation geht
von einfachen Ausgangsverbindungen aus, jedoch ist die stereoselektive C-C Bindungsbildung
in wässriger Lösung bislang eines der ungelösten Probleme in der katalytischen
asymmetrischen Synthese (Faber & Patel, 2000). Wie bereits in Kapitel 1.2 auf Seite 4
beschrieben, benötigen die klassisch organischen Verfahren wasserfreie Lösungsmittel,
da die vorkommenden Intermediate carbanionischen Charakter besitzen und mit wässrigen
Systemen nicht kompatibel sind. Darüberhinaus erfordern alle vorkommenden
funktionellen Gruppen mit aciden Protonen eine aufwendige Schutzgruppenchemie.
Eine Alternative zu den klassisch chemischen Verfahren stellt die enzymatische C-C
Bindungsbildung mit Hilfe Thiamindisphosphat-abhängiger Enzyme dar. Das hohe
synthetische Potential der ThDP-abhängigen Enzyme resultiert aus der Kombination
von eleganter, konvergenter Syntheseroute über die C-C Bindungsbildung zu chiralen
2-Hydroxyketonen mit den für die Enzymkatalyse charakteristischen milden Reaktionsbedingungen
in wässriger Lösung. Wie in Kapitel 1.3.7 gezeigt, eröffnet sich durch
die Benzaldehydlyase aus Pseudomonas fluorescens Biovar I in Kombination mit den
verschiedenen Substraten ein divergentes Reaktionssystem, das ein attraktives Ziel für
eine reaktionstechnische Bearbeitung darstellt.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Charakterisierung und die reaktionstechnische
Bearbeitung der Benzaldehydlyase aus Pseudomonas fluorescens Biovar I.
Wie in Kapitel 1.2 dargestellt sind chirale 2-Hydroxyketone, insbesondere (R)-2-
Hydroxy-1-phenylpropanon und die halogen-substituierten Derivate, wertvolle Vorläufer
für die Synthese pharmakologisch aktiver Verbindungen. Daher soll im ersten Teil
der Arbeit die chemoenzymatische Synthese von (R)-2-Hydroxy-1-phenylpropanon als
Modellsystem mit einem reaktionstechnischen Hintergrund untersucht werden (Abbildung
2.1 auf der nächsten Seite). Dieser Teil macht auch den Hauptteil der Arbeit
aus. Dazu wird die Vorgehensweise wie folgt gegliedert.
• Grundlegende Charakterisierung der Enzymeigenschaften und des Reaktionssystems.
Da bislang nur sehr wenige Informationen über die BAL verfügbar sind, muss
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