DE102006044519A1

DE102006044519A1 - Process for the preparation of enantiomerically enriched alkylene carbonates

Info

Publication number: DE102006044519A1
Application number: DE200610044519
Authority: DE
Inventors: Harald Dr. Gröger; Wolfgang Dr. Wienand; Claudia Rollmann; Helge Werner; Dietmar Dr. Reichert
Original assignee: Evonik Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2008-04-03
Also published as: EP2074109A1; CN101516866A; WO2008034685A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von enantiomerenangereicherten Alkylencarbonaten (I), $F1 insbesondere (R)-Propylencarbonat (I), durch enantioselektive enzymatische Reduktion eines O-substituierten Hydroxyacetons vom Typ (II) $F2 und anschließende Cyclisierung des dabei gebildeten Alkohols vom Typ (III) $F3 sowie Verbindungen der Formel (III) und deren Regioisomere (IV). $F4The invention relates to a process for the preparation of enantiomerically enriched Alkylencarbonaten (I), $ F1 particular (R) -Propylencarbonat (I), by enantioselective enzymatic reduction of an O-substituted hydroxyacetone type (II) $ F2 and subsequent cyclization of the resulting alcohol of Type (III) $ F3 and compounds of the formula (III) and their regioisomers (IV). $ F4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von enantiomerenangereicherten Alkylencarbonaten der Formel (I)

, insbesondere (R)-Propylencarbonat (Ia; R¹ = Methyl), durch enantioselektive enzymatische Reduktion eines O-substituierten Hydroxyacetons vom Typ (II)

und anschließende Cyclisierung des dabei gebildeten Alkohols vom Typ (III)

bzw. deren Regioisomere (IV)

, die durch Umlagerung aus Verbindungen der Formel (III) entstehen.The present invention relates to a process for the preparation of enantiomerically enriched alkylene carbonates of the formula (I)

, in particular (R) propylene carbonate (Ia; R ¹ = methyl), by enantioselective enzymatic reduction of an O-substituted hydroxyacetone of type (II)

and subsequent cyclization of the thereby formed alcohol of the type (III)

or their regioisomers (IV)

, which arise by rearrangement of compounds of formula (III).

Enantiomerenangereicherten Alkylencarbonate, insbesondere (R)-Propylencarbonat, sind von pharmazeutischem Interesse. So wird (R)-Propylencarbonat als Intermediat bei der Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen benötigt, wie u.a. in EP 1243590 , EP 915894 und L. M. Schultze, H. H. Chapman, N. J. P. Dubree, R. J. Jones, K. M. Kent, T. T, Lee, M. S. Louie, M. J. Postich, E. J. Prisbe, J. C. Rohloff, R. H. Yu, Tetrahedron Lett. 1998, 39, 1853–1856 beschrieben.Enantiomerically enriched alkylene carbonates, especially (R) propylene carbonate, are of pharmaceutical interest. Thus, (R) -Propylencarbonat is required as an intermediate in the production of pharmaceutical agents, such as in EP 1243590 . EP 915894 and LM Schultze, HH Chapman, NJP Dubree, RJ Jones, KM Kent, T.T., Lee, MS Louie, MJ Postich, EJ Prisbe, JC Rohloff, RH Yu, Tetrahedron Lett. 1998, 39, 1853-1856 described.

Die Synthese von (R)-Propylencarbonat erfolgt zumeist „indirekt" durch einen zweistufigen Prozess, bei dem ausgehend vom bereits in einem ersten Schritt synthetisierten, isolierten und gereinigten chiralen, vorzugsweise enantiomerenreinen (R)-Propandiol in einem zweiten Schritt eine Cyclisierung zum (R)-Propylencarbonat durchgeführt wird. Die Cyclisierung erfolgt beispielsweise durch Umsetzung mit einem Dialkylcarbonat in Gegenwart einer Base als Katalysator in einem Alkohol als Lösungsmittel ( EP 1243590 , EP 915894 und L. M. Schultze, H. H. Chapman, N. J. P. Dubree, R. J. Jones, K. M. Kent, T. T, Lee, M. S. Louie, M. J. Postich, E. J. Prisbe, J. C. Rohloff, R. H. Yu, Tetrahedron Lett. 1998, 39, 1853–1856 ). Bei Verwendung von Dimethylcarbonat als Dialkylcarbonat-Komponente wird dabei (R)-Propylencarbonat in 65% Ausbeute erhalten ( EP 943612 ). Für die Herstellung und Isolierung von (R)-1,2,-Propandiol sind eine Reihe von Methoden, beispielsweise die Racematspaltung von rac-1,2-Propandiol via Oxidation des (S)-Enantiomers ( T. Kometani, H. Yoshii, Y. Takeuchi, R. Matsuno, J. Ferm. Bioeng. 1993, 76, 414–415 , T. Kometani, Y. Morita, H. Yoshii, Y. Kiyama, R. Matsuno, J. Ferm. Bioeng. 1995, 80, 180–184 , JP 2004041076 , US 2006019359 ), die Racematspaltung von rac-Propylenoxid via Epoxidöffnung ( Y. Song, X. Yao, H. Chen, C. Bai, X. Hu, Z. Zheng, Tetrahedron Lett. 2002, 43, 6625-6627 , D. E. White, E. N. Jacobsen, Tetrahedron: Asymmetry 2003, 14, 3633–3638 , S. S. Thakur, W. Li, S.-J. Kim, G.-J. Kim, Tetrahedron Lett. 2005, 46, 2263–2266 ) oder die asymmetrische Reduktion von Hydroxyaceton ( DE 38 30 253 , K. Yamada-Onodera, N. Kawahara, Y. Tani, H. Yamamoto, Eng. Life Sci. 2004, 4, 413–417 , JP 7059592 ) bekannt. Zudem wurde auch über die Herstellung von (R)-1,2,-Propandiol ausgehend von der bereits chiralen Verbindung (R)-Glycidol berichtet ( EP 1243590 , EP 915894 und L. M. Schultze, H. H. Chapman, N. J. P. Dubree, R. J. Jones, K. M. Kent, T. T, Lee, M. S. Louie, M. J. Postich, E. J. Prisbe, J. C. Rohloff, R. H. Yu, Tetrahedron Lett. 1998, 39, 1853–1856 ). Nachteilig hierbei ist dabei generell die Herstellung der chiralen Verbindung – als kostenintensivste Stufe – in einem von der nachfolgenden Cyclisierung separierten, ersten Schritt und die Notwendigkeit der Isolierung von (R)-1,2-Propandiol. Entsprechend führt dies, insbesondere unter Berücksichtigung der Ausbeuteverluste in beiden Stufen, zu hohen Gesamtkosten.The synthesis of (R) -Propylencarbonat takes place mostly "indirectly" by a two-stage process, starting from the already synthesized in a first step, isolated and purified chiral, preferably enantiomerically pure (R) -propanediol in a second step, a cyclization to (R The cyclization is carried out, for example, by reaction with a dialkyl carbonate in the presence of a base as catalyst in an alcohol as solvent ( EP 1243590 . EP 915894 and LM Schultze, HH Chapman, NJP Dubree, RJ Jones, KM Kent, T.T., Lee, MS Louie, MJ Postich, EJ Prisbe, JC Rohloff, RH Yu, Tetrahedron Lett. 1998, 39, 1853-1856 ). When dimethyl carbonate is used as the dialkyl carbonate component, (R) -propylene carbonate is obtained in 65% yield ( EP 943612 ). For the preparation and isolation of (R) -1,2-propanediol, a number of methods, for example the racemate resolution of rac-1,2-propanediol via oxidation of the (S) -enantiomer ( T. Kometani, H. Yoshii, Y. Takeuchi, R. Matsuno, J. Ferm. Bioeng. 1993, 76, 414-415 . T. Kometani, Y. Morita, H. Yoshii, Y. Kiyama, R. Matsuno, J. Ferm. Bioeng. 1995, 80, 180-184 . JP 2004041076 . US 2006019359 ), the racemate resolution of rac-propylene oxide via epoxide opening ( Y. Song, X. Yao, H. Chen, C. Bai, X. Hu, Z. Zheng, Tetrahedron Lett. 2002, 43, 6625-6627 . DE White, EN Jacobsen, Tetrahedron: Asymmetry 2003, 14, 3633-3638 . SS Thakur, W. Li, S.-J. Kim, G.-J. Kim, Tetrahedron Lett. 2005, 46, 2263-2266 ) or the asymmetric reduction of hydroxyacetone ( DE 38 30 253 . K. Yamada-Onodera, N. Kawahara, Y. Tani, H. Yamamoto, Eng. Life Sci. 2004, 4, 413-417 . JP 7059592 ) known. In addition, the preparation of (R) -1,2-propanediol from the already chiral compound (R) -glycidol has also been reported ( EP 1243590 . EP 915894 and LM Schultze, HH Chapman, NJP Dubree, RJ Jones, KM Kent, T.T., Lee, MS Louie, MJ Postich, EJ Prisbe, JC Rohloff, RH Yu, Tetrahedron Lett. 1998, 39, 1853-1856 ). The disadvantage here is generally the preparation of the chiral compound - as the most expensive stage - in a separated from the subsequent cyclization, the first step and the need for the isolation of (R) -1,2-propanediol. Accordingly, this leads to high overall costs, especially taking into account the yield losses in both stages.

Ein Alternativverfahren für die Herstellung von (R)-Propylencarbonat stellt die Racematspaltung von rac-Propylenoxid mit Kohlendioxid in Gegenwart eines chiralen Metallkatalysators dar ( X.-B. Lu, B. Liang, Y.-J. Zhang, T.-Z. Tian, Y.-M. Wang, C.-X. Bai, H. Wang, R. Zhang, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3732–3733 .). Unter Einsatz eines Katalysatorsystems, bestehend aus einem chiralen Salen-Cobalt(III)-Komplex sowie einem quartären Ammoniumsalz, vorzugsweise Tetra-(n-butyl)ammoniumchlorid, verläuft die gewünschte Reaktion unter Bildung von (R)-Propylencarbonat mit einer Enantioselektivität von bis zu 70% ee bei einem Umsatz von 40%. Nachteilig ist bei diesen Verfahren neben der für industrielle Pharmaanwendungen zu niedrigen Enantioselektivität von max. 70% ee die generelle Limitierung von Racematspaltungen mit einem maximal erreichbaren Umsatz an (R)-Propylencarbonat von 50%.An alternative process for the preparation of (R) propylene carbonate is the racemate resolution of rac-propylene oxide with carbon dioxide in the presence of a chiral metal catalyst ( X.-B. Lu, B. Liang, Y.-J. Zhang, T.-Z. Tian, Y.-M. Wang, C.-X. Bai, H. Wang, R. Zhang, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3732-3733 .). Using a catalyst system consisting of a chiral salen-cobalt (III) complex and a quaternary ammonium salt, preferably tetra (n-butyl) ammonium chloride, the desired reaction proceeds to give (R) -propylene with an enantioselectivity of up to 70% ee with a turnover of 40%. A disadvantage of these methods in addition to the low for industrial pharmaceutical applications enantioselectivity of max. 70% ee the general limitation of racemate cleavage with a maximum attainable conversion of (R) -Propylencarbonat of 50%.

Darüberhinaus gelingt die Herstellung von (R)-Propylencarbonat ausgehend von dessen Racemat via enzymatischer Racematspaltung ( JP3747640 ). Im wässrigen Reaktionsmedium unter Einsatz eines Mikroorganismus Cryptococcus laurentii wird dabei das verbleibende (R)-Propylencarbonat mit einer Enantioselektivität von 98% ee erhalten. Nachteilig ist auch bei dieser Verfahrensweise die generelle Limitierung von Racematspaltungen mit einem maximal erreichbaren Umsatz an (R)-Propylencarbonat von 50%.Moreover, it is possible to prepare (R) -propylene carbonate from its racemate via enzymatic resolution ( JP3747640 ). In the aqueous reaction medium using a microorganism Cryptococcus laurentii while the remaining (R) -Propylencarbonat is obtained with an enantioselectivity of 98% ee. Another disadvantage of this procedure is the general limitation of racemate resolutions with a maximum attainable conversion of (R) -Propylencarbonat of 50%.

Im Hinblick auf ein ökonomisch hochattraktives Verfahren sollte idealerweise stets der – kostenintensivste – Schlüsselschritt kombiniert mit der Cyclisierung ohne Isolierung und insbesondere Reinigung des jeweiligen enantiomerenreinen Intermediats erfolgen. Dementsprechend gilt als prinzipiell effizientester Syntheseweg zweifelsohne die direkte, asymmetrische Umwandlung eines entsprechenden preiswerten und gut zugänglichen prochiralen Substrats zum enantiomerenreinen Intermediat und anschließende Cyclisierung des nicht-isolierten bzw. gereinigten Intermediats zum (R)-Propylencarbonat. Darüber hinaus würde die asymmetrische Umwandlung eines prochiralen Substrats in das gewünschte Produkt die Möglichkeit einer quantitativen Umsetzung (mit theoretisch 100% Umsatz) bieten, was insbesondere gegenüber den bisherig bekannten Racematspaltungsmethoden mit maximal 50% Umsatz einen deutlichen Vorteil darstellt.in the Regard to an economic Ideally, a highly attractive process should always be the - most costly - key step combined with the cyclization without isolation and in particular Purification of the respective enantiomerically pure intermediate take place. Accordingly, in principle the most efficient synthetic route is considered undoubtedly the direct, asymmetrical transformation of a corresponding inexpensive and easily accessible prochiral substrate to the enantiomerically pure intermediate and subsequent cyclization of the non-isolated or purified intermediate to the (R) propylene carbonate. About that beyond the asymmetric transformation of a prochiral substrate into the desired Product the possibility a quantitative conversion (with theoretically 100% conversion), what especially against the previously known racemate resolution methods with a maximum of 50% Sales represents a significant advantage.

Allerdings sind für eine solche angestrebte „direkte" Synthese von (R)-Propylencarbonat ausgehend von einer preiswerten, prochiralen Verbindung – mit Ausnahme der o.g. Herstellung von (R)-1,2-Propandiol aus Hydroxyaceton und anschließender Cyclisierung in einem zweiten Schritt zum (R)-Propylencarbonat – keine Methoden bekannt. Angesichts der Vielzahl an entwickelten Methoden für die Herstellung von (R)-Propylencarbonat ist dies äußerst überraschend.Indeed are for such an aimed "direct" synthesis of (R) propylene carbonate starting from a cheap, prochiral compound - with the exception the o.g. Preparation of (R) -1,2-propanediol from hydroxyacetone and followed by Cyclization in a second step to (R) propylene carbonate - none Methods known. Given the variety of methods developed for the Production of (R) -Propylencarbonat this is extremely surprising.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein Verfahren zur Herstellung von enantiomerenangereicherten Alkylencarbonaten, insbesondere (R)-Propylencarbonat, anzugeben, das eine Herstellung dieser Verbindung auf einfachem Wege ausgehend von preiswerten prochiralen Verbindungen mit einem hohen Umsatz sowie hohem Enantiomerenüberschuß ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, neue, besonders geeignete Intermediate für die Herstellung von enantiomerenangereicherten Alkylencarbonaten, insbesondere (R)-Propylencarbonat, anzugeben. Insbesondere war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung von enantiomerenangereicherten Alkylencarbonaten, insbesondere (R)-Propylencarbonat, so zu gestalten, dass vom technischen Standpunkt aus die Synthese vor dem Hintergrund ökonomischer wie ökologischer Erwägungen vorteilhaft erscheint und den Synthesen des Standes der Technik diesbezüglich überlegen ist.The It is an object of the present invention to provide a process for the preparation of enantiomerically enriched alkylene carbonates, in particular (R) -Propylencarbonat, indicate that a preparation this connection in a simple way starting from inexpensive prochiral Compounds with a high conversion and high enantiomeric excess allows. Another object of the present invention was to provide new, particularly suitable intermediates for the preparation of enantiomerically enriched Alkylene carbonates, in particular (R) -Propylencarbonat indicate. In particular, it was an object of the present invention which Preparation of enantiomerically enriched alkylene carbonates, in particular (R) -Propylencarbonat, to shape so that from the technical point of view from the synthesis against the background of economic as well as ecological considerations appears advantageous and the syntheses of the prior art in this regard is.

Diese und weitere nicht näher genannte, sich aus dem Stand der Technik in nahe liegender Weise ergebende Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen wiedergegeben. Die Aufgabe, neue, besonders geeignete Intermediate für die Herstellung von enantiomerenangereicherten Alkylencarbonaten, insbesondere (R)-Propylencarbonat, anzugeben, wird gelöst durch Verbindungen gemäß Anspruch 12.These and no further details mentioned in the prior art in an obvious way resulting tasks are solved by a method according to claim 1. Preferred embodiments of the inventive method are in the subclaims played. The task, new, particularly suitable intermediates for the Preparation of enantiomerically enriched alkylene carbonates, in particular (R) -propylene carbonate, to specify, will be solved by compounds according to claim 12th

Dadurch, dass man in einem Verfahren zur Herstellung von enantiomerenangereicherten Alkylencarbonaten der allgemeinen Formel (I),

worin
R¹ einen linearen oder beliebig verzweigten (C₁-C₈)-Alkyl oder einen (C₃-C₈)-Cycloalkylrest darstellt, ein Derivat der Formel (II)

worin
R² (C₁-C₈)-Alkyl, (C₂-C₈)-Alkoxyalkyl, (C₆-C₁₈)-Aryl, (C₇-C₁₉)-Aralkyl, (C₃-C₁₈)-Heteroaryl, (C₄-C₁₉)-Heteroaralkyl, (C₁-C₈)-Alkyl-(C₆-C₁₈)-Aryl, (C₁-C₈)-Alkyl-(C₃-C₁₈)-Heteroaryl, (C₃-C₈)-Cycloalkyl, (C₁-C₈)-Alkyl-(C₃-C₈)-Cycloalkyl, (C₃-C₈)-Cycloalkyl-(C₁-C₈)-Alkyl oder im Falle, dass R² lediglich eine negative Ladung darstellt, auch deren Salze bedeuten kann, zunächst in einen enantiomerenangereicherten Alkohol der Formel (III) umsetzt und diese Verbindung der Formel (III)

bzw. die aus den Alkoholen der Formel (III) durch Umlagerung gebildeten Regioisomeren der Formel (IV)

anschließend zum enantiomerenangereicherten Alkylencarbonat (I) cyclisiert, gelang man in sehr einfacher, dafür aber nicht minder vorteilhafter Weise zur Lösung der gestellten Aufgabe. Mittels dieser angegebenen Verfahrensweise lassen sich in Ausbeuten von größer 90% und entsprechend guten Enantiomerenreinheiten von ebenfalls größer 90%ee die cyclischen Carbonate erhalten. Die durchaus zu erwartende Minderung der Ausbeute durch Nebenproduktbildung infolge Spaltung der instabilen Carbonate im wässrigen Medium wird überraschenderweise nicht bzw. nur in einem vernachlässigbaren Umfang beobachtet.By virtue of the fact that in a process for preparing enantiomerically enriched alkylene carbonates of the general formula (I)

wherein
R ^{1 represents} a linear or branched (C ₁ -C ₈ ) -alkyl or a (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl radical, a derivative of the formula (II)

wherein
R ^{2 is} (C ₁ -C ₈ ) -alkyl, (C ₂ -C ₈ ) -alkoxyalkyl, (C ₆ -C ₁₈ ) -aryl, (C ₇ -C ₁₉ ) -aralkyl, (C ₃ -C ₁₈ ) - Heteroaryl, (C ₄ -C ₁₉ ) heteroaralkyl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl (C ₆ -C ₁₈ ) -aryl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl (C ₃ -C ₁₈ ) - Heteroaryl, (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl- (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl, (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl- (C ₁ -C ₈ ) - alkyl or in the case that R ² represents only a negative charge, can also mean their salts, in first reacting a enantiomerically enriched alcohol of the formula (III), and this compound of formula (III)

or the regioisomers of the formula (IV) formed from the alcohols of the formula (III) by rearrangement

subsequently cyclized to the enantiomerically enriched alkylene carbonate (I), succeeded in a very simple, but no less advantageous way to solve the problem. By means of this procedure, the cyclic carbonates can be obtained in yields of greater than 90% and correspondingly good enantiomeric purities of also greater than 90% ee. The definitely expected reduction of the yield by by-product formation due to cleavage of the unstable carbonates in the aqueous medium is surprisingly not observed or only to a negligible extent.

Im Besonderen wird das Verfahren zur Herstellung von (R)-Propylencarbonat eingesetzt, wobei hierbei vom entsprechenden Derivat (R = Methyl in obiger Formel II) ausgegangen wird.in the Special is the process for the preparation of (R) -Propylencarbonat used, in which case by the corresponding derivative (R = methyl in the above formula II) is assumed.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet als zentralen Schritt eine enantioselektive Reduktion der im Molekül (II) vorhandenen Ketofunktion. Die Reduktion kann im Prinzip nach den für den Fachmann hierfür in Frage kommenden Methoden durchgeführt werden. Vorteilhaft sind insbesondere katalytisch arbeitende Verfahren. Besonders vorteilhaft ist diesbezüglich die Umsetzung des Derivats der Formel (II) in den Alkohol der Formel (III) unter Einsatz eines Chemokatalysators und/oder Biokatalysators. Ganz besonders vorteilhaft wird ein Biokatalysator verwendet. Als Biokatalysator kommen wiederum alle dem Fachmann für den vorliegenden Zweck in Frage kommende Enzyme in Betracht. Als vorteilhaft für die ins Auge gefasste Reduktion haben sich jedoch insbesondere Alkoholdehydrogenasen oder Glyceroldehydrogenasen erwiesen. Bevorzugt wählt der Fachmann Alkoholdehydrogenasen für den genannten Zweck aus. Als in das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbare Alkoholdehydrogenasen als geeignete Biokatalysatoren können prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Enzyme dieses Typs verwendet werden, sofern sie die in dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendete Umsetzung/Reaktion zu katalysieren im Stande sind. Dieses kann durch Routineexperimente herausgefunden werden. Diese Dehydrogenasen entstammen vorzugsweise aus bakteriellen Mikroorganismen oder Hefen. Bevorzugt ist der Einsatz wenigstens einer Alkoholdehydrogenase aus den Organismen Lactobacillus kefir (LK-ADH), Lactobacillus brevis (LB-ADH) oder Thermoanaerobium brockii (TB-ADH) (ADH aus Lactobacillus kefir: a) EP 456107 ; b) C. W. Bradshaw, W. Hummel, C.-H. Wong, J. Org. Chem. 1992, 57, 1532-1536 ; c) PCT/ EP 2005/06215 .) (ADH aus L. brevis: a) EP 796914 ; b) K. Niefind, B. Riebel, J. Müller, W. Hummel, D. Schomburg, Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr. 2000, D56, 1696-1698 ; c) M. Wolberg, W. Hummel, C. Wandreg, M. Müller, Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 4306–4308 ) (ADH aus T. brockii: a) E. Keinan, E. K. Hafeli, K. K. Seth, R. Lamed, J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 162–169 ; b) T. R. Röthig, K. D. Kulbe, F. Blickmann, G. Carrea, Biotechnol. Lett. 1990, 12, 353–356 ; c) J. Peters, M. R. Kula, Biotechnol. Appl. Biochem. 1991, 13, 363–370 ).The present invention involves, as a central step, an enantioselective reduction of the keto function present in the molecule (II). The reduction can in principle be carried out according to the methods suitable for the person skilled in the art. In particular, catalytically operating processes are advantageous. Particularly advantageous in this regard is the reaction of the derivative of the formula (II) in the alcohol of the formula (III) using a chemocatalyst and / or biocatalyst. Most preferably, a biocatalyst is used. Suitable biocatalysts are in turn all enzymes which are suitable for the present purpose and which are suitable for the present purpose. However, alcohol dehydrogenases or glycerol dehydrogenases, in particular, have proven advantageous for the contemplated reduction. The skilled worker preferably selects alcohol dehydrogenases for the purpose mentioned. As usable in the process according to the invention alcohol dehydrogenases as suitable biocatalysts, in principle, all known in the art enzymes of this type can be used, provided that they are able to catalyze the reaction / reaction used in the process according to the invention. This can be found out by routine experimentation. These dehydrogenases are preferably derived from bacterial microorganisms or Yeasts. Preference is given to the use of at least one alcohol dehydrogenase from the organisms Lactobacillus kefir (LK-ADH), Lactobacillus brevis (LB-ADH) or Thermoanaerobium brockii (TB-ADH) (ADH from Lactobacillus kefir: a) EP 456107 ; b) CW Bradshaw, W. Hummel, C.-H. Wong, J. Org. Chem. 1992, 57, 1532-1536 ; c) PCT / EP 2005/06215 .) (ADH from L. brevis: a) EP 796914 ; b) Niefind, B. Riebel, J. Muller, W. Hummel, D. Schomburg, Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr. 2000, D56, 1696-1698 ; c) Wolberg, W. Hummel, C. Wandreg, M. Müller, Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 4306-4308 ) (ADH from T. brockii: a) E. Keinan, EK Hafeli, KK Seth, R. Lamed, J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 162-169 ; b) TR Röthig, KD Kulbe, F. Blickmann, G. Carrea, Biotechnol. Lett. 1990, 12, 353-356 ; c) J. Peters, MR Kula, Biotechnol. Appl. Biochem. 1991, 13, 363-370 ).

Prinzipiell kann/können die Alkoholdehydrogenase(n) in den dem Fachmann geläufigen Formen (s.u.) in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden. Da Alkoholdehydrogenasen als Oxidoreduktasen jedoch Cofaktor-abhängige Enzyme sind, muss zur erfolgreichen Durchführung der Reduktion der für das eingesetzte Enzym erforderliche Cofaktor in ausreichender Menge im Reaktionsansatz vorhanden sein, um die vollständige Umwandlung des Ketons gewährleisten zu können. Da diese Cofaktoren relativ teure Moleküle darstellen, ist aus ökonomischen Gründen der Einsatz möglichst geringer Mengen an Cofaktor von entscheidendem Vorteil. Eine Möglichkeit den Cofaktor unterhalb der stöchiometrisch notwendigen Menge einsetzen zu können, ist es diesen durch einen zweiten im Ansatz befindlichen Biokatalysator zu regenerieren. Ein solches System arbeitet dergestalt, dass eine enzymatische Umsetzung einer (z.B. organischen) Verbindung unter „Verbrauch" eines Cofaktors abläuft und dieser Cofaktor in situ durch ein zweites enzymatisches System regeneriert wird. Im Ergebnis führt dies also zu einer Reduzierung der einzusetzenden Menge teurer Cofaktoren. Eine vorteilhafte Verfahrensweise stellt also die Reaktion mittels eines gekoppelten enzymatischen Systems dar. Derartige gekoppelte Systeme sind beispielweise in der DE-A 102 33 046 oder DE-A 102 33 107 erwähnt. Bevorzugt ist also die Variante, bei der das Derivat der Formel (II) mit Hilfe eines gekoppelten enzymatischen Systems reduziert wird, wobei das gekoppelte enzymatische System aus einer Alkoholdehydrogenase und einem den Cofaktor der Alkoholdehydrogenase regenerierenden Enzym besteht. Das Enzym, das den eingesetzten Cofaktor regeneriert, ist einerseits von dem eingesetzten Cofaktor, andererseits jedoch auch vom zu oxidierenden bzw. zu reduzierenden Cosubstrat abhängig. In Enzyme Catalysis in Organic Synthesis, Ed.: K. Drauz, H. Waldmann, 1995, Vol I, VCH, S.721 sind einige Enzyme zur Regeneration von NAD(P)H genannt. Kommerziell von Interesse und auch im großen Maßstab erhältlich sowie derzeit zur Synthese von Aminosäuren und Alkoholen eingesetzt, wird aus diesen Gründen vorteilhafterweise die sogenannte Formiatdehydrogenase (FDH) (siehe auch DE-A 102 33 046 ) sowie alternativ die sogenannte Glukosedehydrogenase (a) M. Kataoka, K. Kita, M. Wada, Y. Yasohara, J. Hasegawa, S. Shimizu, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2003, 62, 437–445 ; b) PCT Pat. Appl. WO 2005121350 , 2005). Sie können daher auch in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regeneration des Cofaktors bevorzugt verwendet werden. Ganz besonders bevorzugt stammt die FDH aus dem Organismus Candida boidinii. Es können auch weiterentwickelte Mutanten derselben eingesetzt werden, z.B. solche, wie sie in der DE-A 197 53 350 beschrieben sind. Desweiteren kann bevorzugt eine Glukosedehydrogenase aus Bacillus subtilis (siehe u.a.: W. Hilt, G. Pfleiderer, P. Fortnagel, Biochim. Biophys. Acta 1991, 1076, 298–304 ) oder Thermoplasma acidophilum (siehe u.a.: J. R. Bright D. Byrom, M. J. Danson, D. W. Hough, P. Towner, Eur. J. Biochem. 1993, 211, 549–554 ) eingesetzt werden.In principle, the alcohol dehydrogenase (s) can be used in the process according to the invention in the forms familiar to the person skilled in the art (see below). However, since alcohol dehydrogenases as oxidoreductases are cofactor-dependent enzymes, sufficient cofactor must be present in the reaction mixture in order to ensure complete conversion of the ketone in order to successfully carry out the reduction of the cofactor required for the enzyme used. Since these cofactors represent relatively expensive molecules, the use of the smallest possible amounts of cofactor is of decisive advantage for economic reasons. One way to use the cofactor below the stoichiometrically necessary amount is to regenerate it by a second biocatalyst in the approach. Such a system operates such that an enzymatic conversion of a (eg organic) compound takes place under "consumption" of a cofactor and this cofactor is regenerated in situ by a second enzymatic system, thus resulting in a reduction of the amount of expensive cofactors to be used. An advantageous procedure thus represents the reaction by means of a coupled enzymatic system. Such coupled systems are for example in the DE-A 102 33 046 or DE-A 102 33 107 mentioned. Thus, the variant in which the derivative of the formula (II) is reduced by means of a coupled enzymatic system is preferred, the coupled enzymatic system consisting of an alcohol dehydrogenase and an enzyme regenerating the cofactor of the alcohol dehydrogenase. The enzyme which regenerates the cofactor used depends on the one hand on the cofactor used, but on the other hand also on the cosubstrate to be oxidized or reduced. In Enzyme Catalysis in Organic Synthesis, Ed .: K. Drauz, H. Waldmann, 1995, Vol I, VCH, S.721 are some enzymes called for the regeneration of NAD (P) H. Commercially of interest and also available on a large scale and currently used for the synthesis of amino acids and alcohols, for these reasons advantageously the so-called formate dehydrogenase (FDH) (see also DE-A 102 33 046 ) as well as alternatively the so-called glucose dehydrogenase (a) M. Kataoka, K. Kita, M. Wada, Y. Yasohara, J. Hasegawa, S. Shimizu, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2003, 62, 437-445 ; b) PCT Pat. Appl. WO 2005121350 , 2005). They can therefore also be used preferably in the process according to the invention for the regeneration of the cofactor. Most preferably, the FDH is from the organism Candida boidinii. It is also possible to use further developed mutants thereof, for example those as described in US Pat DE-A 197 53 350 are described. Furthermore, a glucose dehydrogenase from Bacillus subtilis (see, inter alia: W. Hilt, G. Pfleiderer, P. Fortnagel, Biochim. Biophys. Acta 1991, 1076, 298-304 ) or Thermoplasma acidophilum (see, inter alia: JR Bright D. Byrom, MJ Danson, DW Hough, P. Towner, Eur. J. Biochem. 1993, 211, 549-554 ) are used.

Die Regeneration kann jedoch auch substratgekoppelt, beispielsweise durch Einsatz von iso-Propanol, erfolgen (Beispiele für die Methodik der Cofaktorregenerierung mit iso-Propanol: a) W. Stampfer, B. Kosjek, C. Moitzi, W. Kroutil, K. Faber, Angew. Chem. 2002, 114, 1056–1059 ; b) M. Wolberg W. Hummel, C. Wandreg, M. Müller, Angew. Chem. 2000, 112, 4476–4478 ).However, the regeneration can also be substrate-coupled, for example by using isopropanol (examples of the method of cofactor regeneration with isopropanol: a) W. Stampfer, B. Kosjek, C. Moitzi, W. Kroutil, K. Faber, Angew. Chem. 2002, 114, 1056-1059 ; b) M. Wolberg W. Hummel, C. Wandreg, M. Muller, Angew. Chem. 2000, 112, 4476-4478 ).

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die stereospezifische Umsetzung/Reaktion in beliebigen für diese Reaktion geeigneten Medien stattfinden. Die Katalyse kann beispielsweise in rein wässrigen Lösungen oder in mit organischen Lösungsmitteln angereicherten wasserhaltigen Medien durchgeführt werden. Dabei kann es sich um ein- oder mehrphasige Systeme handeln. Das gewählte Reaktionsmedium ist für das erfindungsgemäße Verfahren nicht limitierend, solange das gewählte Enzym die gewünschte stereoselektive Reaktion darin katalysieren kann.According to the method of the invention may be the stereospecific reaction / reaction in any of these Reaction suitable media take place. The catalysis can, for example in purely aqueous solutions or in with organic solvents enriched aqueous media are carried out. It can be to trade single- or multi-phase systems. The chosen reaction medium is for that inventive method not limiting, as long as the chosen enzyme is the desired stereoselective Can catalyze reaction therein.

Vorteilhafterweise wird das Verfahren – im Hinblick auf eine hohe volumetrische Produktivität – mit hohen Substratausgangskonzentrationen durchgeführt. Diese liegen typischerweise bei > 50 g/L, bevorzugt bei > 100 g/L und ganz bevorzugt bei > 150 g/L. Die Substratkonzentrationen können zudem optional durch beständiges Zuführen frischer Substratlösung auch während des katalytischen Umsetzens aufrecht erhalten werden.advantageously, will the procedure - im In view of a high volumetric productivity - with high substrate output concentrations carried out. These are typically> 50 g / L, preferably> 100 g / L and most preferably> 150 g / L. The substrate concentrations can also optionally be fresher by constantly feeding substrate solution even while the catalytic conversion can be maintained.

Prinzipiell kann das Verfahren bei jeder geeigneten Temperatur durchgeführt werden. Dabei orientiert sich der Fachmann vorzugsweise an dem Erhalt einer möglichst hohen Ausbeute des gewünschten Produktes in möglichst hoher Reinheit und in möglichst kurzer Zeit. Zudem sollten die eingesetzten Enzyme unter den eingesetzten Temperaturen hinreichend stabil sein und die Reaktion sollte mit einer möglichst hohen Enantioselektivität verlaufen. Bei einem Einsatz von Enzymen aus thermophilen Organismen können beispielsweise durchaus Temperaturen von 100°C erreicht werden. In erster Linie orientiert sich die Temperatur an dem katalytischen Optimum des eingesetzten Enzyms. Als untere Grenze in wässrigen Systemen sind –15°C sicher sinnvoll. Bin Temperaturintervall zwischen 10°C und 60°C, besonders bevorzugt zwischen 20°C und 40°C ist für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt und richtet sich in erster Linie nach den oben genannten Kriterien.In principle, the process can be carried out at any suitable temperature. Oriented the person skilled in the art preferring to obtain the highest possible yield of the desired product in the highest possible purity and in the shortest possible time. In addition, the enzymes used should be sufficiently stable under the temperatures used and the reaction should proceed with the highest possible enantioselectivity. When using enzymes from thermophilic organisms, for example, quite temperatures of 100 ° C can be achieved. In the first place, the temperature is based on the catalytic optimum of the enzyme used. As a lower limit in aqueous systems, -15 ° C are certainly useful. A temperature interval between 10 ° C and 60 ° C, more preferably between 20 ° C and 40 ° C is preferred for the inventive method and is directed primarily to the above criteria.

Der pH-Wert während der Reaktion richtet sich ebenfalls in erster Linie nach den Stabilitäten der eingesetzten Enzyme und Cofaktoren und kann durch Bestimmung der Umsatzraten ermittelt und entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren eingestellt werden. Im Allgemeinen wird ein für Enzyme bevorzugter Bereich von pH 5 bis 11 liegen, jedoch kann dieser in Ausnahmefällen auch darüber oder darunter liegen, wenn eines der eingesetzten Enzyme sein katalytisches Maximum bei einem niedrigeren oder höheren Wert hat. Vorzugsweise kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein pH-Bereich von 5,5 bis 10,0, insbesondere von 6,0 bis 9,0 vorliegen, in dem die Reaktion ausgeführt wird.Of the pH during The reaction also depends primarily on the stabilities of used enzymes and cofactors and can be determined by determining the Turnover rates determined and according to the inventive method be set. In general, a preferred range for enzymes from pH 5 to 11, but this may in exceptional cases also about that or below, if one of the enzymes used is catalytic Maximum at a lower or higher value. Preferably can in the process according to the invention a pH range from 5.5 to 10.0, in particular from 6.0 to 9.0, in which the reaction is carried out becomes.

Für die Anwendung können die betrachteten Enzyme, insbesondere Dehydrogenasen, des erfindungsgemäßen Verfahrens entweder in freier Form als homogen aufgereinigte Verbindungen oder als rekombinant hergestelltes Enzym verwendet werden. Weiterhin können diese Polypeptide auch als Bestandteil eines intakten „Wirtsorganismus" (gentechnisch veränderter Mikroorganismus) eingesetzt werden oder in Verbindung mit einer nach Bedarf aufgereinigten und ggf. aufgeschlossenen Zellmasse des Wirtsorganismus.For the application can the considered enzymes, in particular dehydrogenases, of the method according to the invention either in free form as homogeneously purified compounds or be used as a recombinantly produced enzyme. Farther can these polypeptides also as part of an intact "host organism" (genetically modified Microorganism) or in conjunction with a if necessary, purified and possibly digested cell mass of Host organism.

Bei Anwendung von isolierten, „(zell-)freien" Enzymen ist ebenfalls die Verwendung dieser Enzyme in immobilisierter Form möglich ( Sharma B. P.; Bailey L. F. und Messing R. A. (1982), Immobilisierte Biomaterialiern – Techniken und Anwendungen, Angew. Chem. 94, 836-852 ). Bevorzugt erfolgt die Immobilisierung durch Lyophilisation ( Paradkar, V. M.; Dordick, J. S. (1994), Aqueous-Like Activity of α-Chymotrypsin Dissolved in Nearly Anhydrous Organic Solvents, J. Am. Chem. Soc. 116, 5009–5010 ; Mori, T.; Okahata, Y. (1997), A variety of lipi-coated glycoside hydrolases as effective glycosyl transfer catalysts in homogeneous organic solvents, Tetrahedron Lett. 38, 1971–1974 ; Otamiri, M.; Adlercreutz, P.; Matthiasson, B. (1992), Complex formation between chymotrypsin and ethyl cellulose as a means to solbilize the enzyme in active form in toluene, Biocatalysis 6, 291–305 ). Ganz besonders bevorzugt ist die Lyophilisation in Gegenwart von oberflächenaktiven Substanzen, wie z.B. Aerosol OT, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol (PEG) oder Brij 52 (Diethylenglycol-mono-cetylether) ( Kamiya, N.; Okazaki, S.-Y.; Goto, M. (1997), Surfactanthorseradish peroxidase complex catalytically active in anhydrous benzene, Biotechnol. Tech. 11, 375–378 ), ohne auf diese beschränkt zu seinWhen isolated, "(cell) -free" enzymes are used, it is also possible to use these enzymes in immobilized form ( Sharma BP; Bailey LF and Messing RA (1982), Immobilized Biomaterials Techniques and Applications, Angew. Chem. 94, 836-852 ). The immobilization is preferably carried out by lyophilization ( Paradkar, VM; Dordick, JS (1994), Aqueous-Like Activity of α-Chymotrypsin Dissolved in Nearly Anhydrous Organic Solvents, J. Am. Chem. Soc. 116, 5009-5010 ; Mori, T .; Okahata, Y. (1997), A variety of lipidated glycoside hydrolases as effective glycosyl transfer catalysts in homogeneous organic solvents, Tetrahedron Lett. 38, 1971-1974 ; Otamiri, M .; Adlercreutz, P .; Matthiasson, B. (1992), Complex formation between chymotrypsin and ethyl cellulose as a means to solubilize the enzyme in active form in toluene, Biocatalysis 6, 291-305 ). Very particular preference is given to lyophilization in the presence of surface-active substances, such as, for example, aerosol OT, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol (PEG) or Brij 52 (diethylene glycol mono-cetyl ether) ( Kamiya, N .; Okazaki, S.-Y .; Goto, M. (1997), surfactant horseradish peroxidase complex catalytically active in anhydrous benzene, Biotechnol. Tech. 11, 375-378 ) without being limited to these

Besonders bevorzugt ist die Immobilisierung an Eupergit^®, insbesondere Eupergit C^® und Eupergit 250L^® (Röhm) ( Eupergit.RTM. C, a carrier for immobilization of enzymes of industrial potential. Katchalski-Katzir, E.; Kraemer, D. M. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic (2000), 10(1-3), 157–176 ).Particularly preferred are the immobilization on Eupergit ^®, in particular Eupergit C and Eupergit 250L ^® ^® is (Röhm) ( Eupergit.RTM. C, a carrier for the immobilization of enzymes of industrial potential. Katchalski-Katzir, E .; Kraemer, DM Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic (2000), 10 (1-3), 157-176 ).

Gleichfalls bevorzugt ist die Immobilisierung an Ni-NTA in Kombination mit einem um ein His-Tag (Hexa-Histidin) ergänzten Polypeptid ( Purification of Proteins using polyhistidine affinity tags. Bornhorst, Joshua A.; Falke, Joseph J. Methods in Enzymology (2000), 326, 245–254 ).Likewise preferred is immobilization on Ni-NTA in combination with a polypeptide supplemented with a His tag (hexa-histidine) ( Purification of proteins using polyhistidine affinity tags. Bornhorst, Joshua A .; Falke, Joseph J. Methods in Enzymology (2000), 326, 245-254 ).

Die Verwendung als CLECs ist ebenfalls denkbar ( St. Clair, N.; Wang, Y.-F.; Margolin, A. L. (2000), Cofactor-bound cross-linked enzyme crystals (CLEC) of alcohol dehydrogenase, Angew. Chem. Int. Ed. 39, 380–383 ).The use as CLECs is also conceivable ( St. Clair, N .; Wang, Y.-F .; Margolin, AL (2000), Cofactor-bound cross-linked enzyme crystals (CLEC) of alcohol dehydrogenase, Angew. Chem. Int. Ed. 39, 380-383 ).

Diese Maßnahmen sind auch geeignet aus Polypeptiden, welche in isolierter, „freier" Form durch organische Lösungsmittel instabil werden, solche zu generieren, die in Gemischen von wässrigen und organischen Lösungsmitteln bzw. in einem vollständig organischen Milieu katalytische Aktivität aufweisen.These activities are also suitable from polypeptides which in isolated, "free" form by organic solvent become unstable to generate those that are in mixtures of aqueous and organic solvents or in a complete have organic activity catalytic activity.

Zwar kann das hier beschriebene Verfahren auch mit isolierten Enzymen (oder daraus abgeleiteten Immobilisaten) in geeigneten Reaktionsmedien durchgeführt werden, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch ausgeführt, indem man für die Reaktion einen Ganzzellkatalysator, also ein (wenigstens eine) ganze Zelle(n) enthaltendes System, einsetzt, wobei die Zellen bevorzugt zur gleichzeitigen Expression der gewünschten Alkoholdehydrogenase und des den Cofaktor regenerierenden Enzyms in der Lage sind. Besonders geeignet sind dabei rekombinante Ganzzellkatalysatoren (Für das Verfahrenskonzept der Anwendung von rekombinanten Ganzzellkatalysatoren für die enantioselektive Reduktion, siehe beispielsweise u.a.: PCT/ EP2005/06215 ). Die Zelle(n) exprimiert/en also vorzugsweise wenigstens ein Enzym (Polypeptid) mit einer Alkoholdehydrogenaseaktivität und wenigstens eines mit einer Aktivität zur Regenerierung des eingesetzten Cofaktors. Diese Enzyme und/oder die eingesetzten Zellen stammen bevorzugt aus den weiter oben genannten Organismen.Although the process described here can also be carried out with isolated enzymes (or immobilizates derived therefrom) in suitable reaction media, in a particularly preferred embodiment, the process according to the invention is carried out by using a whole-cell catalyst, ie an (at least one) whole cell, for the reaction (n) containing system, wherein the cells are preferably for the simultaneous expression of the desired alcohol dehydrogenase and the cofactor regenerating enzyme capable. Recombinant whole-cell catalysts are particularly suitable for this purpose (For the process concept of the use of recombinant whole-cell catalysts for the enantioselective Re production, see for example: PCT / EP2005 / 06215 ). The cell (s) thus preferably expresses at least one enzyme (polypeptide) having an alcohol dehydrogenase activity and at least one having an activity for regenerating the cofactor used. These enzymes and / or the cells used are preferably derived from the organisms mentioned above.

Alternativ können – bei Anwendung der Cofaktorregenerierung mit iso-Propanol – auch Zellen verwendet werden, die vorzugsweise wenigstens ein Enzym (Polypeptid) mit einer Alkoholdehydrogenaseaktivität und nur optional eines mit einer Aktivität zur Regenerierung des eingesetzten Cofaktors exprimieren.alternative can - at application the cofactor regeneration with iso-propanol - also cells are used preferably at least one enzyme (polypeptide) having an alcohol dehydrogenase activity and only optional one with an activity express for regeneration of the cofactor used.

Als geeignete Mikroorganismen können im Prinzip alle dem Fachmann für diesen Zweck bekannten Organismen wie z.B. Hefen wie Hansenula polymorpha, Pichia sp., Saccharomyces cerevisiae, Prokaryonten, wie E. coli, Bacillus subtilis oder Eukaryonten, wie Säugerzellen, Insektenzellen usw. herangezogen werden. Vorzugsweise können E. coli-Stämme für diesen Zweck eingesetzt werden, insbesondere E. coli XL1 Blue, NM 522, JM101, JM109, JM105, RR1, DH5α, TOP 10^– oder HB101. Diese Stämme sind allgemein bekannt und käuflich zu erwerben. Ganz bevorzugt wird ein Organismus als Wirtsorganismus eingesetzt wie er in der DE-A 101 55 928 genannt ist.Suitable microorganisms may in principle be any of the organisms known to the skilled person for this purpose, such as yeasts such as Hansenula polymorpha, Pichia sp., Saccharomyces cerevisiae, prokaryotes such as E. coli, Bacillus subtilis or eukaryotes such as mammalian cells, insect cells, etc. Preferably E. coli strains can be used for this purpose, in particular E. coli XL1 Blue, NM 522, JM101, JM109, JM105, RR1, DH5α, TOP10 ^- or HB101. These strains are well known and commercially available. Most preferably, an organism is used as a host organism as in the DE-A 101 55 928 is called.

Der Vorteil eines derartigen Organismus ist die gleichzeitige Expression der beiden für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Polypeptidsysteme, so dass nur noch ein rekombinanter (gentechnisch veränderter) Organismus für das erfindungsgemäße Verfahren herangezogen werden muss. Um die Expression der Polypeptide (Enzyme) in Bezug auf die gewünschte katalytische Aktivität abzustimmen, können die entsprechenden codierenden Nukleinsäuresequenzen auf unterschiedlichen Plasmiden mit unterschiedlichen Kopienzahlen liegen und/oder verschieden starke Promotoren für eine unterschiedlich starke Expression der Nukleinsäuresequenzen verwendet werden. Bei derart abgestimmten Enzymsystemen tritt vorteilhafterweise keine Akkumulation einer Zwischenverbindung auf und die betrachtete Reaktion kann in einer optimalen Gesamtgeschwindigkeit ablaufen. Dies ist dem Fachmann jedoch hinlänglich bekannt ( Gellissen, G.; Piontek, M.; Dahlems, U.; Jenzelewski, V.; Gavagan, J. W.; DiCosimo, R.; Anton, D. L.; Janowicz, Z. A. (1996), Recombinant Hansenula polymorpha as a biocatalyst. Coexpression of the spinach glycolate oxidase (GO) and the S. cerevisiae catalase T (CTT1) gene, Appl. Microbiol. Biotechnol. 46, 46–54 ; Farwick, M.; London, M.; Dohmen, J.; Dahlems, U.; Gellissen, G.; Strasser, A. W. ; DE-A 199 20 712 ). Optional kann zum Ganzzellbiokatalysator noch eine katalytische Menge an Cofaktor zugesetzt werden.The advantage of such an organism is the simultaneous expression of the two polypeptide systems suitable for the method according to the invention, so that only one recombinant (genetically engineered) organism has to be used for the method according to the invention. In order to tailor the expression of the polypeptides (enzymes) with respect to the desired catalytic activity, the corresponding coding nucleic acid sequences may be located on different plasmids with different copy numbers and / or differently strong promoters may be used for different levels of expression of the nucleic acid sequences. In such tuned enzyme systems advantageously no accumulation of an intermediate compound occurs and the considered reaction can proceed in an optimal overall speed. However, this is well known to the person skilled in the art ( Gellissen, G .; Piontek, M .; Dahlems, U .; Jenzelewski, V .; Gavagan, JW; DiCosimo, R .; Anton, DL; Janowicz, ZA (1996), Recombinant Hansenula polymorpha as a biocatalyst. Coexpression of the spinach glycolate oxidase (GO) and the S. cerevisiae catalase T (CTT1) gene, Appl. Microbiol. Biotechnol. 46, 46-54 ; Farwick, M .; London, M .; Dohmen, J .; Dahlems, U .; Gellissen, G .; Strasser, AW ; DE-A 199 20 712 ). Optionally, a catalytic amount of cofactor may be added to the whole cell biocatalyst.

Die Herstellung des als „Ganzellkatalysator" verwendeten, ggf. gentechnisch veränderten, Microorganismus' kann im Prinzip nach dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen ( Sambrook, J.; Fritsch, E. F. und Maniatis, T. (1989), Molecular cloning: a laboratory manual, 2 nd ed., Cold Spring Harbor Laborstory Press, New York; Balbas, P. und Bolivar, F. (1990), Design and construction of expression plasmid vectors in E.coli, Methods Enzymol. 185, 14–37 ; Rodriguez, R.L. und Denhardt, D. T (eds) (1988), Vectors: a survey of molecular cloning vectors and their uses, 205–225, Butterworth, Stoneham ). Bezüglich der bei der allgemeinen Vorgehensweise verwendeten Techniken (PCR, Klonierung, Expression etc.) sei auch auf folgende Literatur und das dort Zitierte verwiesen: Universal GenomeWalker TM Kit User Manual, Clontech, 3/2000 und dort zitierte Literatur; Triglia T.; Peterson, M. G. und Kemp, D.J. (1988), A procedure for in vitro amplification of DNA segments that lie outside the boundaries of known sequences, Nucleic Acids Res. 16, 8186; Sambrook, J.; Fritsch, E. F. und Maniatis, T. (1989) , Molecular cloning: a laboratory manual, 2 nd ed., Cold Spring Harbor Laborstory Press, New York; Rodriguez, R.L. und Denhardt, D. T (eds) (1988) , Vectors: a survey of molecular cloning vectors and their uses, Butterworth, Stoneham.The preparation of the "whole cell catalyst" used, optionally genetically modified, microorganism 'can in principle be carried out according to methods known in the art ( Sambrook, J .; Fritsch, EF and Maniatis, T. (1989), Molecular cloning: a laboratory manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York; Balbas, P. and Bolivar, F. (1990), Design and construction of expression plasmid vectors in E.coli, Methods Enzymol. 185, 14-37 ; Rodriguez, RL and Denhardt, D.T (eds) (1988), Vectors: a survey of molecular cloning vectors and their uses, 205-225, Butterworth, Stoneham ). With regard to the techniques used in the general procedure (PCR, cloning, expression, etc.), reference is also made to the following literature and the text cited there: Universal Genome Walker ™ Kit User Manual, Clontech, 3/2000 and literature quoted there; Triglia T .; Peterson, MG and Kemp, DJ (1988), A procedure for in vitro amplification of DNA segments that lie outside the boundaries of known sequences, Nucleic Acids Res. 16, 8186; Sambrook, J .; Fritsch, EF and Maniatis, T. (1989) . Molecular cloning: a laboratory manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York; Rodriguez, RL and Denhardt, D.T (eds) (1988) , Vectors: a survey of molecular cloning vectors and their uses, Butterworth, Stoneham.

Bevorzugt wird das Reaktionssystem beispielsweise in einem Rührkessel, einer Rührkesselkaskade oder in Membranreaktoren eingesetzt, die sowohl im batch-Betrieb als auch kontinuierlich betrieben werden können. Allerdings ist jede Art von System geeignet, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Im Rahmen der Erfindung wird unter einem Membranreaktor jedwedes Reaktionsgefäß verstanden, bei dem der Katalysator in einem Reaktor eingeschlossen wird, während niedermolekulare Stoffe dem Reaktor zugeführt werden oder ihn verlassen können. Dabei kann die Membran direkt in den Reaktionsraum integriert sein oder außerhalb in einem separaten Filtrationsmodul eingebaut sein, wobei die Reaktionslösung kontinuierlich oder intermittierend durch das Filtrationsmodul strömt und das Retentat in den Reaktor zurückgeführt wird. Geeignete Ausführungsformen sind u.a. in der WO 98/22415 und in Wandreg et al. in Jahrbuch 1998, Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, VDI S. 151ff. ; Wandreg et al. in Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds, Vol. 2, VCH 1996, S.832 ff. ; Kragl et al., Angew. Chem. 1996, 6, 684f . beschrieben.The reaction system is preferably used, for example, in a stirred tank, a stirred tank cascade or in membrane reactors, which can be operated both batchwise and continuously. However, any type of system is suitable in which the method according to the invention can be carried out. In the context of the invention, a membrane reactor is understood to mean any reaction vessel in which the catalyst is enclosed in a reactor, while low-molecular substances can be fed to the reactor or leave it. In this case, the membrane can be integrated directly into the reaction space or be installed outside in a separate filtration module, wherein the reaction solution flows continuously or intermittently through the filtration module and the retentate is recycled to the reactor. Suitable embodiments include in the WO 98/22415 and in Wandreg et al. in Yearbook 1998, Process Engineering and Chemical Engineering, VDI p. 151ff. ; Wandreg et al. in Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds, Vol. 2, VCH 1996, p. 832 et seq. ; Kragl et al., Angew. Chem. 1996, 6, 684f , described.

Die in dieser Apparatur neben der batch und semikontinuierlichen Verfahrensweise mögliche kontinuierliche Verfahrensweise kann dabei beispielsweise im Cross-Flow-Filtrationsmodus oder als Dead-End-Filtration durchgeführt werden. Beide Verfahrensvarianten sind prinzipiell im Stand der Technik beschrieben ( Engineering Processes for Bioseparations, Ed.: L.R. Weatherley, Heinemann, 1994, 135-165 ; Wandreg et al., Tetrahedron Asymmetry 1999, 10, 923-928 ).The continuum possible in this apparatus in addition to the batch and semi-continuous procedure This procedure can be carried out, for example, in the cross-flow filtration mode or as dead-end filtration. Both variants of the method are described in principle in the prior art ( Engineering Processes for Bioseparations, Ed .: LR Weatherley, Heinemann, 1994, 135-165 ; Wandreg et al., Tetrahedron Asymmetry 1999, 10, 923-928 ).

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren als Eintopfreaktion durchgeführt.In In a very particularly preferred embodiment, the inventive method carried out as a one-pot reaction.

Enantiomerenangereicherte Alkohole der Formel (III) und der Formel (IV)

worin
R² (C₁-C₈)-Alkyl, (C₂-C₈)-Alkoxyalkyl, (C₂-C₈)-Alkenyl, (C₂-C₈)-Alkinyl, (C₆-C₁₈)-Aryl, (C₇-C₁₉)-Aralkyl, (C₃-C₁₈)-Heteroaryl, (C₄-C₁₉)-Heteroaralkyl, (C₁-C₈)-Alkyl-(C₆-C₁₈)-Aryl, (C₁-C₈)-Alkyl-(C₃-C₁₈)-Heteroaryl, (C₃-C₈)-Cycloalkyl, (C₁-C₈)-Alkyl-(C₃-C₈)-Cycloalkyl, (C₃-C₈)-Cycloalkyl-(C₁-C₈)-Alkyl oder im Falle, dass R² lediglich eine negative Ladung darstellt auch deren Salze bedeuten kann. Die Enantiomerenanreicherung beträgt vorzugsweise > 90%ee, > 95%ee oder > 96%ee und besonders > 97%ee.Enantiomer-enriched alcohols of the formula (III) and of the formula (IV)

wherein
R ^{2 is} (C ₁ -C ₈ ) -alkyl, (C ₂ -C ₈ ) -alkoxyalkyl, (C ₂ -C ₈ ) -alkenyl, (C ₂ -C ₈ ) -alkynyl, (C ₆ -C ₁₈ ) - Aryl, (C ₇ -C ₁₉ ) -aralkyl, (C ₃ -C ₁₈ ) -heteroaryl, (C ₄ -C ₁₉ ) -heteroaralkyl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl (C ₆ -C ₁₈ ) - Aryl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl- (C ₃ -C ₁₈ ) -heteroaryl, (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl- (C ₃ -C ₈ ) - can also mean their salts cycloalkyl, (C ₃ -C ₈₎ -cycloalkyl- (C ₁ -C ₈₎ alkyl or in case R ² represents only a negative charge. Enantiomeric enrichment is preferably> 90% ee,> 95% ee or> 96% ee and especially> 97% ee.

Zur Herstellung des Alkylencarbonats, insbesondere des (R)-Propylencarbonats (I) gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise zunächst das entsprechende Derivat vom Typ (II) in einem bevorzugt wasserhaltigen Lösungsmittel gelöst. Dieser Lösung werden optional alle für den Biokatalysator notwendigen und diesen stabilisierende Additive zugegeben und ggf. der pH eingestellt, der Biokatalysator wird zur Lösung zugegeben und so die Reduktion des Derivats (II) unter Ausbildung des gewünschten Diolderivats vom Typ (III) durchführt. Nach erfolgter Biotransformation wird dann dieses (bzw. das daraus optional zu einem Teil resultierende Regioisomere der Formel (IV)) zum gewünschten Carbonat (I) cyclisiert. Der Cylisierungsschritt, vorzugsweise in saurer Umgebung, kann dabei direkt in der Reaktionslösung und/oder während der Aufarbeitung, insbesondere Extraktion und/oder nach erfolgter Aufarbeitung und ggf. Isolierung erfolgen.to Preparation of the Alkylencarbonats, in particular of the (R) -Propylencarbonats (I) according to the method of the invention is preferably first the corresponding derivative of type (II) in a preferably hydrous solvent solved. This solution be optional all for the biocatalyst necessary and this stabilizing additives added and if necessary adjusted the pH, the biocatalyst becomes solution added and so the reduction of the derivative (II) under training of the desired Diol derivative of type (III) performs. After biotransformation Then this (or the optional resulting from a part Regioisomere of formula (IV)) cyclized to the desired carbonate (I). The Cylisierungsschritt, preferably in an acidic environment, can thereby directly in the reaction solution and / or during the work-up, in particular extraction and / or after completed Work-up and, if necessary, isolation take place.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird eine Derivat (II) unmittelbar in einem für den (die gewünschten Enzyme exprimierenden) Biokatalysator geeigneten Zellmedium gelöst, der Biokatalysator und optional die für die Enzyme notwendigen Cofaktoren werden zugegeben und die katalytische Umsetzung in das gewünschte Enantiomer bei einer Temperatur durchgeführt, bei der der Biokatalysator stabil ist und die Enzyme eine hohe Aktivität für die jeweils von ihnen katalysierte Reaktion aufweisen.In a particularly preferred embodiment If a derivative (II) is used directly in one of the (the desired Enzyme-expressing) biocatalyst suitable cell medium dissolved, the Biocatalyst and optionally the cofactors necessary for the enzymes are added and the catalytic reaction into the desired enantiomer performed at a temperature, where the biocatalyst is stable and the enzymes have high activity for each have reaction catalyzed by them.

Alternativ kann die Sequenz der Zugabe der jeweiligen Komponenten allerdings auch beliebig variiert werden. So besteht eine weitere bevorzugte Ausführungsform in der Zugabe des Biokatalysators vor der Zugabe des jeweiligen Derivats vom Typ (II).alternative However, the sequence of addition of the respective components can can also be varied as desired. So there is another preferred embodiment in the addition of the biocatalyst before the addition of the respective Derivative of type (II).

Als (C₁-C₈)-Alkylreste sind anzusehen Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl oder Octyl samt aller ihrer Bindungsisomeren. Der Rest (C₁-C₈)-Alkoxy entspricht dem Rest (C₁-C₈)-Alkyl mit der Maßgabe, dass dieser über ein Sauerstoffatom an das Molekül gebunden ist.Suitable (C ₁ -C ₈ ) -alkyl radicals are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl or octyl together with all their bonding isomers. The radical (C ₁ -C ₈ ) -alkoxy corresponds to the radical (C ₁ -C ₈ ) -alkyl, with the proviso that it is bonded to the molecule via an oxygen atom.

Als (C₂-C₈)-Alkoxyalkyl sind Reste gemeint, bei denen die Alkylkette durch mindestens eine Sauerstoffunktion unterbrochen ist, wobei nicht zwei Sauerstoffatome miteinander verbunden sein können. Die Anzahl der Kohlenstoffatome gibt die Gesamtzahl der im Rest enthaltenen Kohlenstoffatome an.By (C ₂ -C ₈ ) alkoxyalkyl are meant residues in which the alkyl chain is interrupted by at least one oxygen function, whereby two oxygen atoms can not be linked together. The number of carbon atoms indicates the total number of carbon atoms contained in the radical.

Unter (C₃-C₈)-Cycloalkyl versteht man Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl bzw. Cycloheptylreste etc. Diese können mit einem oder mehreren Halogenen und/oder N-, O-, P-, S-, Si-atomhaltige Reste substituiert sein und/oder N-, O-, P-, S-Atome im Ring aufweisen, wie z. B. 1-, 2-, 3-, 4-Piperidyl, 1-, 2-, 3-Pyrrolidinyl, 2-, 3-Tetrahydrofuryl, 2-, 3-, 4-Morpholinyl.By (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl is meant cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl or cyclohe pyl radicals, etc. These may be substituted by one or more halogens and / or N, O, P, S, Si atom-containing radicals and / or have N, O, P, S atoms in the ring, such as 1-, 2-, 3-, 4-piperidyl, 1-, 2-, 3-pyrrolidinyl, 2-, 3-tetrahydrofuryl, 2-, 3-, 4-morpholinyl.

Ein (C₃-C₈)-Cycloalkyl-(C₁-C₈)-Alkylrest bezeichnet einen wie oben dargestellten Cycloalkylrest, welcher über einen wie oben angegebenen Alkylrest an das Molekül gebunden ist.A (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl (C ₁ -C ₈ ) -alkyl radical denotes a cycloalkyl radical as described above which is bonded to the molecule via an alkyl radical as indicated above.

(C₁-C₈)-Acyloxy bedeutet im Rahmen der Erfindung einen wie oben definierten Alkylrest mit max. 8 C-Atomen, welcher über eine COO-Funktion an das Molekül gebunden ist.(C ₁ -C ₈ ) -Acyloxy in the context of the invention means an alkyl radical as defined above with max. 8 C atoms, which is bound to the molecule via a COO function.

(C₁-C₈)-Acyl bedeutet im Rahmen der Erfindung einen wie oben definierten Alkylrest mit max. 8 C-Atomen, welcher über eine CO-Funktion an das Molekül gebunden ist.(C ₁ -C ₈ ) acyl means in the context of the invention an alkyl radical as defined above with max. 8 C atoms, which is bound to the molecule via a CO function.

Unter einem (C₆-C₁₈)-Arylrest wird ein aromatischer Rest mit 6 bis 18 C-Atomen verstanden. Insbesondere zählen hierzu Verbindungen wie Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl-, Phenanthryl-, Biphenylreste oder an das betreffende Molekül annelierte Systeme der vorbeschriebenen Art, wie z.B. Indenylsysteme, welche ggf. mit Halogen, (C₁-C₈)-Alkyl, (C₁-C₈)-Alkoxy, NH₂, NH(C₁-C₈)-Alkyl, N((C₁-C₈)-Alkyl)₂, OH, CF₃, NH(C₁-C₈)-Acyl, N((C₁-C₈)-Acyl)₂, (C₁-C₈)-Acyl, (C₁-C₈)-Acyloxy, substituiert sein können.By a (C ₆ -C ₁₈ ) -aryl radical is meant an aromatic radical having 6 to 18 C atoms. In particular, these include compounds such as phenyl, naphthyl, anthryl, phenanthryl, biphenyl radicals or systems of the type described above, such as, for example, indenyl systems which are optionally halogenated with (C ₁ -C ₈ ) -alkyl, ( C ₁ -C ₈ ) -alkoxy, NH ₂ , NH (C ₁ -C ₈ ) -alkyl, N ((C ₁ -C ₈ ) -alkyl) ₂ , OH, CF ₃ , NH (C ₁ -C ₈ ) Acyl, N ((C ₁ -C ₈ ) -acyl) ₂ , (C ₁ -C ₈ ) -acyl, (C ₁ -C ₈ ) -acyloxy.

Ein (C₇-C₁₉)-Aralkylrest ist ein über einen (C₁-C₈)-Alkylrest an das Molekül gebundener (C₆-C₁₈)-Arylrest.A (C ₇ -C ₁₉ ) -aralkyl radical is a (C ₆ -C ₁₈ ) -aryl radical bonded to the molecule via a (C ₁ -C ₈ ) -alkyl radical.

Als Halogene (Hal) kommen Fluor, Chlor, Brom und Iod in Frage.When Halogens (Hal) are fluorine, chlorine, bromine and iodine in question.

Unter dem Begriff enantiomerenangereichert, enantiomer angereichert oder Enantiomerenüberschuss wird im Rahmen der Erfindung der Anteil eines Enantiomers im Gemisch mit seiner optischen Antipode in einem Bereich von > 50 % und < 100 % verstanden. Der ee-Wert berechnet sich wie folgt: ([Enantiomer1] – [Enantiomer2])/([Enantiomer1] + [Enantiomer2])= ee-Wert In the context of the invention, the term enantiomerically enriched, enantiomerically enriched or enantiomeric excess means the proportion of an enantiomer in a mixture with its optical antipode in a range of> 50% and <100%. The ee value is calculated as follows: ([Enantiomer1] - [enantiomer2]) / ([enantiomer1] + [enantiomer2]) = ee value

Als (R)-Propylencarbonat wird dabei jegliche Form von Propylencarbonat verstanden, in dem das (R)-Enantiomer gegenüber seinem optischen Antipoden im Gemisch mit > 90%ee, bevorzugt > 95%ee, > 96%ee und besonderes bevorzugt > 97%ee vorliegt.When (R) -Propylencarbonat is doing any form of propylene carbonate in which the (R) -enantiomer is opposite to its optical antipode mixed with> 90% ee, preferably> 95% ee,> 96% ee and special preferably> 97% ee is present.

Der Begriff diastereomerenangereichert bezeichnet den Anteil eines Diastereomers im Gemisch mit den anderen möglichen Diastereomeren der betrachteten Verbindung.Of the Term diastereomerically enriched means the proportion of a diastereomer in mixture with the other possible ones Diastereomers of the considered compound.

Die hier genannten Strukturen von Verbindungen umfassen und offenbaren alle theoretisch möglichen Enantiomere, die durch Variation der Konfigurationen an den entsprechenden C-Atomen auftreten können.The include and disclose structures of compounds mentioned herein all theoretically possible enantiomers, which occur by varying the configurations at the corresponding C atoms can.

Experimentelle Beispiele: Beispiel 1_Biokatalytische Reduktion von O-(Methoxycarbonyl)-hydroxyaceton, 2a:

Experimental Examples: Example 1 Biocatalytic Reduction of O- (Methoxycarbonyl) -hydroxyacetone, 2a:

In einem Titrino-Reaktionsgefäß werden zu 30 mL eines wässrigen Phosphatpuffers (0.026 M; eingestellt auf pH 7.0) der Ganzzellkatalysator vom Typ E.coli DSM14459, enthaltend eine (R)-Alkoholdehydrogenase aus L. kefir sowie eine Glucosedehydrogenase aus T. acidophilum (zur Herstellung des Biokatalysators, siehe WO 2005121350 ), in einer Zellkonzentration von 55 g Biofeuchtmasse/L, D-Glukose (1.5 Äquivalente bezogen auf die molare Menge an eingesetztem Keton) und 25 mmol O-(Methyloxycarbonyl)-hydroxyaceton, 2a, (entsprechend einer Substratkonzentration 0.5M) zugegeben und das Volumen mit Wasser auf 50 mL aufgefüllt. Die Reaktionsmischung wird für eine Reaktionszeit von 25.5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, wobei der pH durch Zugabe von Natronlauge (5M NaOH) konstant bei –6.5 gehalten wird. Nach einer Reaktionszeit von 25.5 Stunden wird ein Umsatz von > 95% (gemäß Verbrauch an Natronlauge sowie GC-Chromatographie) ermittelt. Die Aufarbeitung erfolgt durch Absenkung des pH-Wertes auf < 3 mit konzentrierter Salzsäure sowie Zugabe von 3.75 g des Filterhilfsstoffs Celite Hyflo Supercel zum Reaktionsgemisch und anschließender Filtration unter Anlegen eines Vakuums. Der Filterkuchen wird mit 4 mal 50 mL MTBE gewaschen und die wässrige Phase entsprechend mit den drei erhaltenen organischen MTBE-Fraktionen extrahiert. Die gesammelten organischen Phasen werden nach Trocknung über Magnesiumsulfat vom Lösungsmittel befreit und liefern als Rohprodukt den optisch aktiven Alkohol 3a mit einer Ausbeute von 50% (wobei davon 12.7 mol% zum regioisomeren Alkohol 4a umgelagert sowie 63.6 mol% bereits zum gewünschten (R)-Propylencarbonat 1 cyclisiert sind). Die Enantioselektivität der Reaktion liegt bei 99.67% ee.In a Titrino reaction vessel, 30 ml of an aqueous phosphate buffer (0.026 M, adjusted to pH 7.0) of the E. coli DSM14459 whole cell catalyst containing an (R) -alcohol dehydrogenase from L. kefir and a glucose acid dehydrogenase from T. acidophilum (cf. Preparation of Biocatalyst, see WO 2005121350 ), in a cell concentration of 55 g of biomass / L, D-glucose (1.5 equivalents based on the molar amount of ketone used) and 25 mmol of O- (methyloxycarbonyl) -hydroxyacetone, 2a, (corresponding to a substrate concentration 0.5M) was added and the volume made up to 50 ml with water. The reaction mixture is stirred for a reaction time of 25.5 hours at room temperature, the pH being kept constant at -6.5 by addition of sodium hydroxide solution (5M NaOH). After a reaction time of 25.5 hours, a conversion of> 95% (according to consumption of sodium hydroxide solution and GC chromatography) is determined. The workup is carried out by lowering the pH to <3 with concentrated hydrochloric acid and adding 3.75 g of the filter aid Celite Hyflo Supercel to the reaction mixture and subsequent filtration under application of a vacuum. The filter cake is washed with 4 times 50 mL MTBE and the aqueous phase is extracted correspondingly with the three obtained organic MTBE fractions. The collected organic phases are freed after drying over magnesium sulfate from the solvent and provide as crude the optically active alcohol 3a in a yield of 50% (of which 12.7 mol% rearranged to the regioisomeric alcohol 4a and 63.6 mol% already to the desired (R) -Propylencarbonat 1 cyclized). The enantioselectivity of the reaction is 99.67% ee.

Beispiel 2_Biokatalytische Reduktion von O-(Ethoxycarbonyl)-hydroxyaceton, 2b:

Example 2 Biocatalytic Reduction of O- (Ethoxycarbonyl) -hydroxyacetone, 2b

In einem Titrino-Reaktionsgefäß werden zu 30 mL eines wässrigen Phosphatpuffers (0.026 M; eingestellt auf pH 7.0) der Ganzzellkatalysator vom Typ E.coli DSM14459, enthaltend eine (R)-Alkoholdehydrogenase aus L. kefir sowie eine Glucosedehydrogenase aus T. acidophilum (zur Herstellung des Biokatalysators, siehe WO2005121350 ), in einer Zellkonzentration von 51 g Biofeuchtmasse/L,D-Glukose (1.5 Äquivalente bezogen auf die molare Menge an eingesetztem Keton) und 25 mmol O-(Ethyloxycarbonyl)-hydroxyaceton, 2b, (entsprechend einer Substratkonzentration 0.5M) zugegeben und das Volumen mit Wasser auf 50 mL aufgefüllt. Die Reaktionsmischung wird für eine Reaktionszeit von 25.5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, wobei der pH durch Zugabe von Natronlauge (5M NaOH) konstant bei –6.5 gehalten wird. Nach einer Reaktionszeit von 25.5 Stunden wird ein Umsatz von > 95% (gemäß Verbrauch an Natronlauge sowie GC-Chromatographie) ermittelt. Die Aufarbeitung erfolgt durch Absenkung des pH-Wertes auf < 3 mit konzentrierter Salzsäure sowie Zugabe von 3.75 g des Filterhilfsstoffs Celite Hyflo Supercel zum Reaktionsgemisch und anschließender Filtration unter Anlegen eines Vakuums. Der Filterkuchen wird mit 4 mal 50 mL MTBE gewaschen und die wässrige Phase entsprechend mit den drei erhaltenen organischen MTBE-Fraktionen extrahiert. Die gesammelten organischen Phasen werden nach Trocknung über Magnesiumsulfat vom Lösungsmittel befreit und liefern als Rohprodukt den optisch aktiven Alkohol 3b mit einer Ausbeute von 71% (wobei davon 37.3 mol% zum regioisomeren Alkohol 4a umgelagert sowie 18.6 mol% bereits zum gewünschten (R)-Propylencarbonat 1 cyclisiert sind). Die Enantioselektivität der Reaktion liegt bei 99.34% ee.In a Titrino reaction vessel, 30 ml of an aqueous phosphate buffer (0.026 M, adjusted to pH 7.0) of the E. coli DSM14459 whole cell catalyst containing an (R) -alcohol dehydrogenase from L. kefir and a glucose acid dehydrogenase from T. acidophilum (cf. Preparation of Biocatalyst, see WO2005121350 ), in a cell concentration of 51 g of biomass / L, D-glucose (1.5 equivalents based on the molar amount of ketone used) and 25 mmol O- (ethyloxycarbonyl) -hydroxyacetone, 2b, (corresponding to a substrate concentration 0.5M) was added and the Volume with water to 50 mL. The reaction mixture is stirred for a reaction time of 25.5 hours at room temperature, the pH being kept constant at -6.5 by addition of sodium hydroxide solution (5M NaOH). After a reaction time of 25.5 hours, a conversion of> 95% (according to consumption of sodium hydroxide solution and GC chromatography) is determined. The workup is carried out by lowering the pH to <3 with concentrated hydrochloric acid and adding 3.75 g of the filter aid Celite Hyflo Supercel to the reaction mixture and subsequent filtration under application of a vacuum. The filter cake is washed with 4 times 50 mL MTBE and the aqueous phase is extracted correspondingly with the three obtained organic MTBE fractions. The collected organic phases are freed after drying over magnesium sulfate from the solvent and provide as crude the optically active alcohol 3b in a yield of 71% (of which 37.3 mol% rearranged to the regioisomeric alcohol 4a and 18.6 mol% already to the desired (R) -Propylencarbonat 1 cyclized). The enantioselectivity of the reaction is 99.34% ee.

Beispiel 3_Biokatalytische Reduktion von O-(n-Propoxycarbonyl)-hydroxyaceton, 2c:

Example 3 Biocatalytic Reduction of O- (n-propoxycarbonyl) -hydroxyacetone, 2c:

In einem Titrino-Reaktionsgefäß werden zu 30 mL eines wässrigen Phosphatpuffers (0.026 M; eingestellt auf pH 7.0) der Ganzzellkatalysator vom Typ E.coli DSM14459, enthaltend eine (R)-Alkoholdehydrogenase aus L. kefir sowie eine Glucosedehydrogenase aus T. acidophilum (zur Herstellung des Biokatalysators, siehe WO2005121350 ), in einer Zellkonzentration von 49 g Biofeuchtmasse/L, D-Glukose (1.5 Äquivalente bezogen auf die molare Menge an eingesetztem Keton) und 25 mmol O-(n-Propoxycarbonyl)-hydroxyaceton, 2c, (entsprechend einer Substratkonzentration 0.5M) zugegeben und das Volumen mit Wasser auf 50 mL aufgefüllt. Die Reaktionsmischung wird für eine Reaktionszeit von 26 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, wobei der pH durch Zugabe von Natronlauge (5M NaOH) konstant bei –6.5 gehalten wird. Nach einer Reaktionszeit von 26 Stunden wird ein Umsatz von > 95% (gemäß Verbrauch an Natronlauge sowie GC-Chromatographie) ermittelt. Die Aufarbeitung erfolgt durch Absenkung des pH-Wertes auf < 3 mit konzentrierter Salzsäure sowie Zugabe von 3.8 g des Filterhilfsstoffs Celite Hyflo Supercel zum Reaktionsgemisch und anschließender Filtration unter Anlegen eines Vakuums. Der Filterkuchen wird mit 4 mal 50 mL MTBE gewaschen und die wässrige Phase entsprechend mit den drei erhaltenen organischen MTBE-Fraktionen extrahiert. Die gesammelten organischen Phasen werden nach Trocknung über Magnesiumsulfat vom Lösungsmittel befreit und liefern als Rohprodukt den optisch aktiven Alkohol 3c mit einer Ausbeute von 72% (wobei davon 37.3 mol% zum regioisomeren Alkohol 4c umgelagert sowie 8.9 mol% bereits zum gewünschten (R)-Propylencarbonat 1 cyclisiert sind). Die Enantioselektivität der Reaktion liegt bei 98.85% ee.In a Titrino reaction vessel, 30 ml of an aqueous phosphate buffer (0.026 M, adjusted to pH 7.0) of the E. coli DSM14459 whole cell catalyst containing an (R) -alcohol dehydrogenase from L. kefir and a glucose acid dehydrogenase from T. acidophilum (cf. Preparation of Biocatalyst, see WO2005121350 ), in a cell concentration of 49 g of wet biomass / L, D-glucose (1.5 equivalents based on the molar amount of ketone used) and 25 mmol of O- (n-propoxycarbonyl) -hydroxyacetone, 2c, (corresponding to a substrate concentration 0.5M) and make up to 50 mL volume with water. The reaction mixture is stirred for a reaction time of 26 hours at room temperature, the pH being kept constant at -6.5 by addition of sodium hydroxide solution (5M NaOH). After a reaction time of 26 hours, a conversion of> 95% (according to consumption of sodium hydroxide solution and GC chromatography) is determined. The workup is carried out by lowering the pH to <3 with concentrated hydrochloric acid and adding 3.8 g of the filter aid Celite Hyflo Supercel to the reaction mixture and subsequent filtration under application of a vacuum. The filter cake is washed with 4 times 50 mL MTBE and the aqueous phase is extracted correspondingly with the three obtained organic MTBE fractions. The collected organic phases are freed after drying over magnesium sulfate from the solvent and provide the crude product, the optically active alcohol 3c with a yield of 72% (of which 37.3 mol% rearranged to the regioisomeric alcohol 4c and 8.9 mol% already to the desired (R) -Propylencarbonat 1 cyclized). The enantioselectivity of the reaction is 98.85% ee.

Beispiel 4_Synthese von (R)-Propylencarbonat 1 durch Cyclisierung vom Rohprodukt aus Beispiel 2:

Example 4 Synthesis of (R) Propylene Carbonate 1 by Cyclization of the Crude Product of Example 2

Es werden 0.525 g des gemäß Beispiel 2 als Rohprodukt erhaltenen optisch aktiven Alkohols 3b (der teilweise zum regioisomeren Alkohol 4b umgelagert bzw. bereits zum gewünschten (R)-Propylencarbonat cyclisiert ist gemäß den in Beispiel 2 in mol% genannten Anteilen) in 10 mL Ethylacetat aufgenommen und mit p-Toluolsulfonsäure (96 mg) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 6 Stunden bei einer Reaktionstemperatur von 60 °C erhitzt. Dabei wird das gewünschte (R)-Propylencarbonat 1 mit einem Anteil von –80% (bezogen auf die molare Menge an eingesetztem Substrat aus Beispiel 2) und mit einer Enantioselektivität von 99.18% ee erhalten.It be 0.525 g of according to example 2 as the crude product obtained optically active alcohol 3b (the partially relocated to the regioisomeric alcohol 4b or already to the desired (R) -Propylencarbonat is cyclized according to the in Example 2 in mol% mentioned proportions) in 10 mL of ethyl acetate and with p-toluenesulfonic acid (96 mg). The reaction mixture is stirred at a reaction temperature of 6 hours Heated to 60 ° C. It will be the desired (R) -Propylencarbonat 1 in a proportion of -80% (based on the molar Amount of substrate used from example 2) and with an enantioselectivity of 99.18% ee received.

Claims

Process for the preparation of enantiomerically enriched alkylene carbonates of the general formula (I),

in which R ^{1 represents} a linear or random branched (C ₁ -C ₈ ) -alkyl or a (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl radical, characterized in that a derivative of the formula (II)

wherein R ^{1 has} the abovementioned meaning and R ^{2 is} (C ₁ -C ₈ ) -alkyl, (C ₂ -C ₈ ) -alkoxyalkyl, (C ₆ -C ₁₈ ) -aryl, (C ₇ -C ₁₉ ) -aralkyl, (C ₃ -C ₁₈ ) -heteroaryl, (C ₄ -C ₁₉ ) -heteroaralkyl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl- (C ₆ -C ₁₈ ) -aryl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl) (C ₃ -C ₁₈ ) heteroaryl, (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl, (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl (C ₁ -C ₈ ) -alkyl or, in the case where R ^{2 is} merely a negative charge and may also denote its salts, is first converted into an enantiomerically enriched alcohol of the formula (III) and this compound of the formula (III)

subsequently cyclized to the enantiomerically enriched alkylene carbonates (I).

Method according to claim 1, characterized in that that this process for the production of (R) -Proyplencarbonat used becomes.

Method according to claim 1 and / or 2, characterized that is the reaction of the derivative of the formula (II) in the alcohol of the formula (III) catalytically using a chemocatalyst and / or biocatalyst.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the biocatalyst is an alcohol dehydrogenase or a glycerol dehydrogenase is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the alcohol dehydrogenase used in the process from an organism selected from the group consisting of Lactobacillus kefir, Lactobacillus brevis and Thermoanaerobium brockii is native.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the reaction of the derivative (II) by means of a coupled enzymatic system, wherein the coupled enzymatic System of an alcohol dehydrogenase and a cofactor of the Alcohol dehydrogenase regenerating enzyme consists.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the reaction of the derivative (II) at substrate starting concentrations of> 50 g / L, preferably> 100 g / L and very preferably> 150 g / L.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the reaction of the derivative (II) in a Temperature range of -15 up to 100 ° C, preferably 10 to 60 ° C, more preferably 20 to 40 ° C takes place.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the reaction of the derivative (II) in a pH of 5 to 11, preferably 5.5 to 10, particularly preferred 6 to 9 performs.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the process at least one microorganism used for the simultaneous expression of the alcohol dehydrogenase and a cofactor regenerating enzyme.

Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the synthesis as a one-pot reaction performs.

Enantiomerically enriched alcohols of the formula (III) or (IV)

wherein R ^{2 is} H, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl, (C ₂ -C ₈ ) -alkoxyalkyl, (C ₂ -C ₈ ) -alkenyl, (C ₂ -C ₈ ) -alkynyl, (C ₆ -C ₁₈ ) aryl, (C ₇ -C ₁₉ ) aralkyl, (C ₃ -C ₁₈ ) heteroaryl, (C ₄ -C ₁₉ ) heteroaralkyl, (C ₁ -C ₈ ) alkyl (C ₆ -C ₁₈ ) -aryl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl- (C ₃ -C ₁₈ ) -heteroaryl, (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl, (C ₁ -C ₈ ) -alkyl- (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl, (C ₃ -C ₈ ) -cycloalkyl- (C ₁ -C ₈ ) -alkyl or in the case where R ^{2 is} only a negative charge and may also denote its salts.