Reaktionstechnische Untersuchungen zur asymmetrischen Synthese von chiralen Alkoholen mit Lactobacillus kefir

Maya Amidjojo, Dissertation Technische Universität München, 2004

Chirale Alkohole sind bedeutende Bausteine bei der Synthese von Arzneimitteln, Aromastoffen und Agrochemikalien. Ein effektiver Weg für ihre Biosynthese ist hierbei die asymmetrische Reduktion von prochiralen Ketonen über Ganzzellbiokatalyse. Die Edukte (und zum Teil auch die Produkte) sind jedoch oftmals im Lösungsmittel Wasser nur wenig löslich. Dies führt zu geringen Umsetzungsgeschwindigkeiten und Ausbeuten. Daher werden Biotransformationen häufig in einem Zweiphasen-Flüssig/Flüssig-System durchgeführt: Eine nicht mit Wasser mischbare organische Phase, die das Edukt enthält, wird mit der wässrigen Phase, die den Biokatalysator enthält, in Kontakt gebracht. Die verwendeten organischen Lösungsmittel führen jedoch ihrerseits zu einer schnellen Deaktivierung der Biokatalysatoren und erhöhen den sicherheitstechnischen Aufwand. Zielsetzung war daher die reaktionstechnische Charakterisierung von ausgewählten Biotransformationen ohne Verwendung einer nicht mit Wasser mischbaren organischen Phase als Eduktreservoir und in-situ Extraktionsmittel. Lactobacillus kefir wurde als Biokatalysator ausgewählt, da dieser Organismus über eine Reihe von Oxidoreduktasen verfügt, die asymmetrische Synthesen mit hohen Enantioselektivitäten ermöglichen. Mit Hilfe von Lactobacillus kefir wurden neue Verfahren zur effektiven enantiomerenreinen Synthese von 1-(R)-(4-Chlorphenyl)-Ethanol, von 6-Chlor-(3R,5S)-Dihydroxyhexansäure-tert-Butylester und von 4-Chlor-3-(S)-Hydroxybuttersäure-Ethylester aus den entsprechenden prochiralen Ketonen ohne zusätzliche organische Lösungsmittel ausgearbeitet.  Die Edukte wurden dabei als reine Phase „mikrodispersiv“ im Bioreaktor zur Verfügung gestellt.

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Publikationen

• Amidjojo A, Franco-Lara E, Nowak A, Link H, Weuster-Botz D (2005): Asymmetric synthesis of tert-butyl (3R, 5S) 6-chlorodihydroxyhexanoate with Lactobacillus kefir. Appl Microbiol Biotechnol 69: 9-15.
• Pfruender H, Amidjojo M, Hang F, Weuster-Botz D (2005): Production of Lactobacillus kefir cells for asymmetric synthesis of a 3,5-dihydroxycarboxylate. Appl Microbiol Biotechnol 67: 619-622.
• Amidjojo M, Weuster-Botz D (2005): Asymmetric synthesis of the chiral synthon ethyl (S)-4-chloro-3-hydroxybutanoate using Lactobacillus kefir. Tetrahedron: Asymmetry 16: 899-901.
• Pfründer H, Amidjojo M, Kragl U, Weuster-Botz D (2004): Effiziente Ganzzell-Biotransformation im zweiphasigen System ionische Flüssigkeit/Wasser. Angew Chem 116: 4629-4631.
• Pfruender H, Amidjojo M, Kragl U, Weuster-Botz D (2004): Efficient whole-cell biotransformation in a biphasic ionic liquid/water system. Angew Chem Int Ed 43: 4529-4531.