Helmholtz-Gemeinschaft

Einleitung
Für die Synthese von 2-Hydroxyketonen werden sowohl chemische als auch biologische
Methoden genutzt. Bei chemischen Verfahren ist beispielsweise die enantioselektive
Oxidation von Enolethern weit verbreitet (Adam et al., 1998, Solladié-Cavallo et al., 2003).
Dabei kommen elektrophile Sauerstoffdonoren, wie zum Beispiel Osmiumtetraoxid in
Gegenwart chiraler Auxillare (ee 86-95%) (Hashiyama et al., 1992) oder Mangan-(III)-Selen-
Komplexe (ee 11-89%) (Adam et al., 1996, Adam et al., 1998) zum Einsatz. Des Weiteren
wurden oxidative Prozesse, wie die α -Hydroxylierung von Ketonen oder Keto-
Hydroxylierung von Olefinen beschrieben (Plietker, 2005). Mildere Reaktionsbedingungen,
sind durch den Einsatz von Katalysatoren wie Cyanidionen oder bizyklischer Thiazoliumsalze
möglich. Die Synthese beruht auf einer Aldehyd-Verknüpfung unter Ausbildung einer
C-C-Bindung im Sinne einer Benzoinkondensation und es können Enantiomerenüberschüsse
(ee) von bis zu 95% erreicht werden (Baburina et al., 1998, Breslow, 1957, Enders et al.,
1996, Enders und Kallfass, 2002, Knight und Leeper, 1998).
Für die chemische Synthese sind oft Mehrschrittsynthesen notwendig, dies kann zu
verringerten Ausbeuten und zu Abfallprodukten führen. Des Weiteren sind hohe
Enantioselektivitäten nur selten zu erreichen (Hachisu et al., 2003, Hoyos et al., 2010). Eine
Alternative bietet der Einsatz von Biokatalysatoren wie z.B. die NAD-abhängige
Glyceroldehydrogenase (GDH, EC 1.1.1.6) aus Enterobacter aerogenes oder Cellulomonas
Spezies. Das Enzym ermöglicht die Synthese von chiralen 2-Hydroxyketonen entweder durch
die kinetische Racematspaltung von 2-Hydroxyketonen durch R-enantioselektive Reduktion
oder durch stereoselektive Oxidation von cis-1,2-Diolen (ee 99%) (Lee und Whitesides,
1986). Auch Lipasen finden bei der Synthese von chiralen 2-Hydroxyketonen Anwendung.
Dabei ist sowohl eine Racematspaltung durch enantioselektive Acylierung von
Hydroxyketonen als auch eine selektive Hydrolyse der acylierten Spezies möglich (ee 66-
96%) (Adam et al., 1999). Eine weitere wichtige Gruppe von Biokatalysatoren stellen die
Thiamindiphosphat-abhängigen Enzyme dar. Sie ermöglichen durch die C-C-Verknüpfung
ausgehend von kostengünstigen Aldehyden den Zugang zu einer Vielzahl enantiomerenreiner
HPP-, PAC- sowie symmetrischen und gemischten Benzoin-Derivaten, mit ausgezeichneten
Enantiomerenüberschüssen von bis zu 99,9% (Hoyos et al., 2010). Aufgrund der nur geringen
Löslichkeit der aromatischen Substrate und Produkte wird die enzymatische Synthese von
2-Hydroxyketonen in einer Reihe von unkonventionellen Medien untersucht (Demir et al.,
2001, Demir et al., 2002, Hildebrand et al., 2007, Janzen et al., 2006, Kokova, 2009, Kokova
et al., 2009, Kühl, 2009, Kühl et al., 2007, Mikolajek et al., 2007, Mikolajek et al., 2009,
15