Photochemisch-assistierte Biokatalyse: eine Plattform für die kontinuierliche Synthese von Feinchemikalien

Derzeit ist die chemische Synthese komplexer feiner Chemikalien, insbesondere solcher mit chiralen Zentren, herausfordernd und zeitaufwendig. Seitens der chemischen Industrie besteht ein hoher Bedarf , kosteneffiziente und umweltfreundliche Produktionsmethoden zu entwickeln. Hierdurch soll die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen und europäischen Industrie gestärkt werden, um mit dem globalen Markt konkurrieren zu können.

Das Hauptziel von ILLUMINATE war die Entwicklung einer modularen Syntheseplattform zur Herstellung von chiralen Feinchemikalien, die mittels einer kaskadierten Reaktionsführung in kontinuierlich-betriebenen Durchflussreaktoren wesentliche Vorteile gegenüber der klassischen Batch-Synthese liefert. Um dieses Ziel zu erreichen, sollten im Rahmen des Projektes hybride Katalysatoren entwickelt werden, die auf sichtbarem Licht basieren, und integriert in einem kontinuierlichen Flusssystem die Synthese von Feinchemikalien ermöglichen.

Das Fraunhofer IME war im Projekt verantwortlich für die Selektion, Entwicklung und Herstellung von Biokatalysatoren, insbesondere von Hydroxynitril-Lyasen (HNL) für die Synthese chiralischer Cyanid-Alkohole sowie Alkoholdehydrogenasen (ADH) und unspezifischer Peroxygenasen (uPOX) für die stereoselektive Umwandlung von Ethylbenzol.

Hierbei sollten die am Fraunhofer IME etablierte Expressionsplattform verwendet werden, um die Aktivität ausgewählter Enzyme zu untersuchen und zu optimieren. Zugleich wurden gmeinsam mit den Verbundpartnern Strategien zur Immobilisierung der optimierten Enzyme auf partikularen oder nanostrukturierten Trägern entwickelt, um deren Anwendung in den kontinuierlichen Flussreaktoren zu ermöglichen. Im Vergleich zur traditionellen Synthesen sollte anhand dieses Beispiels ein kostengünstiges und umweltfreundliches Alternativverfahren für die chemische Industrie, insbesondere für Hersteller von pharmazeutischen und agrochemischen Produkten bereitgestellt werden.