Biokatalytische Isomerisierung für asymmetrische Synthese

Organische Moleküle stehen im Mittelpunkt unseres modernen Lebens und bilden die Bausteine einer Reihe von lebenswichtigen Gütern, von Pharmazeutika bis hin zu Waschmitteln, von Duftstoffen bis hin zu Farbstoffen und Lebensmittelzusatzstoffen. Eines der wichtigsten Merkmale dieser Moleküle, die im Wesentlichen aus Kohlenstoffatomen bestehen, ist ihre dreidimensionale Struktur, die ihre chemischen und biologischen Eigenschaften bestimmt. Um Moleküle zu designen und zu synthetisieren, müssen Chemikerinnen und Chemiker die räumliche Anordnung zwischen all ihren konstitutiven Atomen berücksichtigen. Gezielte Synthesemethoden sind daher notwendig, um die exakte Struktur einer gewünschten Verbindung zu erreichen und die Bildung von Nebenprodukten oder Molekülen mit der unerwünschten Struktur zu vermeiden. Ein möglicher Ansatz beruht auf der Verwendung natürlicher Katalysatoren, sogenannter Enzyme, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöhen und auch ein Molekül aufnehmen können, um es mit hoher Präzision und hoher Effizienz in ein bestimmtes Produkt umzuwandeln. Diese Biokatalysatoren bieten den Vorteil, unter milden, sauberen und sicheren Bedingungen zu arbeiten, normalerweise in Wasser, und sind daher ideale Kandidaten, die dazu beitragen können, unsere chemische Industrie in eine umweltfreundlichere Technologie umzuwandeln. In diesem Projekt untersuchen wir spezifische Enzyme über ihre natürliche katalytische Aktivität hinaus. Unser Ziel ist die Entwicklung einer biokatalytischen Plattform, die mit einer breiten Reihe von Verbindungen für eine bestimmte chemische Reaktion namens Isomerisierung angewendet werden kann. Eine Isomerisierungsreaktion ändert die molekulare Struktur einer gegebenen Verbindung und liefert dabei ein Produkt mit wertvollen Eigenschaften. Solche Enzyme wurden bisher in der chemischen Synthese wenig untersucht, vor allem für die Isomerisierung von C-C- Doppelbindungen. Wir haben vor, diese Reaktion mit einem zweiten enzymatischen Schritt zu kombinieren. Das Ziel ist es, eine enzymatische Kaskadenreaktion zu entwerfen, die mit chemischen Methoden konkurrieren kann. Im Großen und Ganzen wollen wir einen nachhaltigen Zugang zu wichtigen Molekülen mit hochattraktiven Eigenschaften und breiten Anwendungen, wie z. B. für Duft- und Aromastoffe, ermöglichen, welcher das aktuelle Umweltbewusstsein und die stetig wachsenden Erwartungen nachhaltiger Technologien widerspiegeln sollte.