Dynamisch-kinetische Racematspaltungen

Dynamisch-kinetische Racematspaltungen mit Enzymmembranreaktoren im Nanomaßstab

(Florian Golombek, M.Sc.)

Bei der Herstellung enantiomerenreiner Verbindungen mit Hilfe dynamisch-kinetischer Racematspaltungen kommt es sehr häufig zu Inkompatibilitäten zwischen den Spaltungs- und Racemisierungsreaktionen. Enzyme aus der Klasse der Lipasen werden oft für kinetische Racematspaltungen durch selektive Acylierung verwendet, jedoch ist ihre Kombination mit geeigneten Racemasen schwierig, da Acylierungen üblicherweise in organischen Lösemitteln mit geringer Wasseraktivität ablaufen. Unter diesen Bedingungen sind die meisten Racemasen jedoch inaktiv, weshalb eine räumliche Trennung der einzelnen Reaktionen erfolgen muss.

Blaue Kugel mit Einschnitt auf der rechten Seite und grafischer Darstellung von roten, grünen und blauen Enzymen darin.

Ziel dieser Forschungsarbeit ist daher die Entwicklung von Enzymmembranreaktoren im Nanomaßstab für ihre Anwendung in dynamisch-kinetischen Racematspaltungen in zweiphasigen Reaktionssystemen. Als Nanoreaktoren dienen Polymervesikel, in denen lösliche Enzyme verkapselt werden können. Um diese Nanoreaktoren für Umsetzungen in Zweiphasensystemen nutzbar zu machen, muss eine Stabilisierung der Polymermembran gegenüber organischen Lösemitteln erfolgen und selektiver Stofftransport mit Hilfe geeigneter Kanalproteine ermöglicht werden.

Im Anschluss an die Etablierung des Gesamtsystems soll eine umfassende reaktionstechnische Charakterisierung sowie eine modellgestützte Optimierung des Prozesses durchgeführt werden.

Dieses Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert (Basistechnologien Nachwuchsgruppe: UniComp – Funktionelle Erweiterung polymerbasierter Reaktionskompartimente für Multienzymsynthesen, Förderkennzeichen 031B0221).