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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hydrophober,
optisch aktiver Hydroxyverbindungen aus hydrophoben, prochiralen
Ketonen der Formel (I) unter Verwendung pflanzlicher Biokatalysatoren
in wässriger Lösung,
wobei die Reste R
1 und R
2 zusammen
mindestens 3 Kohlenstoffatome aufweisen und wobei das Verfahren dadurch
gekennzeichnet ist, dass mindestens ein Adsorbens eingesetzt wird,
welches in Kontakt mit der wässrigen Lösung steht
und welches die hydrophoben, prochiralen Ketone zu mindestens 0,1%
adsorbiert.
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Die
enantioselektive Synthese chiraler Verbindungen hat in den vergangenen
Jahren weiter an Bedeutung gewonnen. Optisch aktive Hydroxyverbindungen
sind wichtige chirale Vorstufen für die Entwicklungen in der
Pharmazie, in der Katalysatorherstellung und in der Agrochemie.
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Die
Herstellung optisch aktiver Hydroxyverbindungen erfolgt in verschiedenen
chemischen und biokatalytischen Verfahren (Faber et al. „Biotransformations
in Organic Chemistry", 5th ed. 2004, Springer Verlag Berlin
Heidelberg New York). Chemische Synthesen haben oft niedrige
Ausbeuten oder ergeben geringe optische Reinheiten. Hohe Enantiomerenüberschüsse
sind meist nur durch Einsatz teurer Katalysatoren oder unter extremen
Reaktionsbedingungen möglich.
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In
biokatalytischen Verfahren wird lebendes biologisches Material wie
Mikroorganismen, pflanzliche oder tierische Zellkulturen zur Ganzzellbiotransformation
bzw. Enzyme, die aus dem biologischen Material gewonnen werden,
zur enzymatischen Biotransformation eingesetzt. Diese Systeme können
auch für die Reduktion von prochiralen Ketonen zu optisch
aktiven Hydroxyverbindungen verwendet werden. Die große
Anzahl an Veröffentlichungen und Patenten steht dabei im
Gegensatz zu den bisher umgesetzten industriellen Verfahren (Wandreg
et al. „Industrial Biotransformations", Wiley-VCH
Verlag GmbH Weinheim, 2000). Ursache dafür sind
die oftmals hohen Verfahrenskosten, verursacht durch Cofaktoren
und Enzyme sowie das eingeschränkte Substratspektrum der
verwendeten Biokatalysatoren.
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Die
meisten Veröffentlichungen zur Verwendung von Biokatalysatoren
zur Herstellung von optisch aktiven Hydroxyverbindungen beschreiben
den Einsatz von Mikroorganismen oder mikrobiell hergestellter Enzyme.
Das schnelle Wachstum, die hohen erreichbaren Zelldichten und die
Steuerbarkeit der Biotransformationsprozesse sind Vorteile des Einsatzes
von Mikroorganismen. Allerdings müssen Mikroorganismen
unter sterilen Bedingungen gezüchtet, die Enzyme aufwendig
isoliert und die Biotransformationen in abgeschlossenen Reaktoren
durchgeführt werden.
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Der
Einsatz von Biokatalysatoren aus pflanzlichen Quellen ermöglicht
eine einfach einzusetzende Biotransformation ohne hohen apparativen
Aufwand. Dazu wurden in den letzen Jahren viele Untersuchungen durchgeführt
(
Nakajiama et al., „Biotransformations using plant
cultured cells", J. Molecular Catalysis B: Enz. 23 (2003)
145–170). So wurden von
Marioni et. al. (
J.
Molecular Catalysis B: Enz. 11 (2000) 55–58) Untersuchungen
zur präparativen Synthese von Reduktionen mit Daucus carota
Wurzeln durchgeführt. Von
Mironowicz et al. (
Tetrahedron
Asymmetry 13 (2002) 2299–2302) wurden Untersuchungen
zur enantioselektiven Reduktion von Ketonen mittels Karotten, Sellerie
und Meerrettich durchgeführt.
Yadav et. al., der
in Tetrahedron: Asymmetry 12 (2001) 3381–3385 und J. Org.
Chem. 2002, 67, 3900–3903 die Verwendung von Daucus
carota Wurzeln für die Reduktion von Ketonen beschreibt,
hat das Verfahren in den USA zum US-Patent angemeldet. Die Anmeldung
wurde als
US 2004/0082043
A1 veröffentlicht.
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Die
ständig weltweit laufenden Untersuchungen unterstreichen
die Arbeiten an der Universität von Sao Paulo, BRA von
Leandroh
et. al. (
J. Molecular Cat. B: Enz. 38 (2006) 84–90)
zur Bioreduktion von aromatischen Ketonen mit verschiedenen Pflanzenarten.
Ein Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Hydroxyverbindungen
aus prochiralen Ketonen unter Verwendung von Biokatalysatoren wird
in der deutschen Patentanmeldung
DE
10 2007 052 112.1 beschrieben. Viele der verwendeten Pflan zenarten
haben jedoch bei teilweise guter Enantioselektivität nur
eine geringe Umsetzung.
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Aufgabe
der Erfindung war es, ein Verfahren bereit zu stellen, mit welchem
enantioselektive Biotransformationen mit Pflanzen in wirtschaftlichen
Konzentrationen durchgeführt werden können.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
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In
anderen Worten wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung
hydrophober, optisch aktiver Hydroxyverbindungen aus hydrophoben,
prochiralen Ketonen der Formel (I) unter Verwendung pflanzlicher
Biokatalysatoren in wässriger Lösung gelöst,
wobei die Reste R
1 und R
2 zusammen
mindestens 3 Kohlenstoffatome aufweisen, wobei das Verfahren dadurch
gekennzeichnet ist, dass mindestens ein Adsorbens (Adsorbermaterial)
eingesetzt wird, welches in Kontakt mit der wässrigen Lösung
steht und welches die hydrophoben, prochiralen Ketone zu mindestens
0,1% adsorbiert.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich allgemein
gesagt durch den Einsatz vegetativer pflanzlicher Biokatalysatoren
bei der Biotransformation hydrophober Edukte zu optisch aktiven
Verbindungen in hoher Produktkonzentration (> 5 g/l) bei einer Umsetzung > 50% und hohe Selektivität
aus.
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Typischerweise
tolerieren vegetative pflanzliche Biokatalysatoren wie Pflanzenkulturen
oder Pflanzenstücke nur geringe Konzentrationen organischer
Substanzen wie beispielsweise Acetophenon. Bei Anwesenheit höherer
Konzentrationen dieser Stoffe nimmt die katalytische Aktivität
stark ab, da die Zellen absterben. Für wirtschaftliche
Umsetzungen werden aber höhere Produktivitäten
benötigt. Überraschenderweise hat sich gezeigt,
dass durch den Einsatz von eduktbindenden Adsorbermaterialien eine
höhere Produktivität der Pflanzenzellen ermöglicht
wird. Dadurch können deutlich höhere Ausbeuten
pro Menge Pflanzenmaterial und pro Ansatzvolumen erzielt werden.
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Vorzugsweise
ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
hydrophober, optisch aktiver Hydroxyverbindungen dadurch gekennzeichnet,
dass das mindestens eine Adsorbens (Adsorbermaterial) suspendiert
in der wässrigen Lösung oder in einem externen
Speicher, welcher von der wässrigen Lösung durchflossen
wird, vorliegt. Bevorzugt wird das mindestens eine Adsorbens in
einer Konzentration von 0,01 bis 200 g/l eingesetzt, wobei der Einsatz
in einer Konzentration von 5 bis 150 g/l besonders bevorzugt und
die Verwendung in einer Konzentration von 40 bis 120 g/l höchst
bevorzugt ist.
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Als
Adsorber können sowohl hydrophobe, als auch hydrophile
oder geladene Adsorber verwendet werden. In dem erfindungsgemäßen
Verfahren zur Herstellung hydrophober, optisch aktiver Hydroxyverbindungen
ist es bevorzugt, dass das mindestens eine Adsorbens hydrophobe
Polymere mit einem mittleren Porendurchmesser von mindestens 10
nm [100 Å] umfasst. Vorzugsweise ist das mindestens eine
Adsorbens ausgewählt aus der Gruppe der hydrophoben, hydrophilen
oder geladenen Adsorber.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine
Adsorbens ausgewählt aus der Gruppe der Polystyrol-basierten
Polymere, der auf aliphatischen Estern basierenden Polymere und
der Phenol-Formaldehyd-basierenden Polymere. In einer besonders
bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das mindestens
eine Adsorbens ausgewählt aus der Gruppe der mit Divinylbenzol-vernetzten
Polystyrole oder deren Derivate oder der Polymethacrylate.
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Dabei
ist das mindestens eine Adsorbens vorzugsweise ausgewählt
aus der Gruppe der Amberlite XAD4, XAD16, XAD1180, XAD1600, XAD7HP
und XAD761 oder aus der Gruppe der Sepabeads® (Firma
Residion). Diese Gruppe umfasst die Sepabeads® SP70,
SP 700, SP825, SP850 und SP20SS. Insbesondere sind SP700 und SP825
bevorzugt. Auch die Dianon®-Adsorber,
die MCI® Gel-Adsorber und die mit
Halogenen, vorzugsweise Brom, modifizierten Sepabeads® (SP207,
SP207SS) sind einsetzbar. Weiterhin sind als Polymethacrylate die
Dianon®-Adsorber HP2MG und HP2MGSS
sowie die MCI® Gel-Adsorber CHP2MG
und CHG2MGY einsetzbar.
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Weitere
Ausführungsformen des Verfahrens betreffen die Verwendung
von Adsorbentien aus einer Gruppe, welche Kieselgele, Zeolithe,
Molekularsiebe und Aktivkohle umfasst.
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Überraschenderweise
wurde festgestellt, dass das Verfahren bei der Reduktion von prochiralen
hydrophoben Ketonen zu chiralen Alkoholen durch Arten aus der Familie
der Doldenblütler sehr gut eingesetzt werden kann. Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise
eine 80%ige Umsetzung von Acetophenon zu (S)-1-Phenylethanol durch
Verwendung geschnittener Pflanzenteile in Wasser mit einer Acetophenonkonzentration
von 20 g/l in hoher Enantiomerenreinheit durchgeführt werden.
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Insgesamt
ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
hydrophober, optisch aktiver Hydroxyverbindungen dadurch gekennzeichnet,
dass die pflanzlichen Biokatalysatoren aus Pflanzen der Familie
der Doldenblütler ausgewählt sind. Vorzugsweise
kommen pflanzlichen Biokatalysatoren aus Pflanzen der Gattungen
Pastinaca, Petroselinum, Anethum, Levisticum, Daucus oder Apium
zum Einsatz. Besonders bevorzugt ist es, wenn die pflanzlichen Biokatalysatoren
aus Pflanzen der Gattungen Petroselinum oder Apium ausgewählt
sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung
hydrophober, optisch aktiver Hydroxyverbindungen werden die pflanzlichen
Biokatalysatoren aus vegetativen Pflanzen oder Pflanzenteilen hergestellt.
Vorzugsweise werden die pflanzlichen Biokatalysatoren aus Stengeln
und/oder Wurzeln der Pflanzen hergestellt. Eine bevorzugte Ausführungs form
des Verfahrens ist die Herstellung der pflanzlichen Biokatalysatoren
durch Isolation der in den Pflanzen enthaltenen Enzyme. Eine weitere
bevorzugte Ausführungsform ist die Herstellungsform der
pflanzlichen Biokatalysatoren durch Enzymrohextraktion.
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Die
Pflanzen können unter den üblichen Bedingungen
angebaut und geerntet werden. Es können handelsübliche
Sorten verwendet werden. Die Pflanzen werden für das Verfahren
gereinigt und gleichmäßig geschnitten. Geschnittene
Pflanzen werden in Stückgrößen von 0,1
bis 5 cm, vorzugsweise 0,2 bis 2 cm eingesetzt. Als Menge werden
10 bis 2.000 g/l, vorzugsweise 500 bis 900 g/l eingesetzt.
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Nachfolgend
ist ein allgemeines Schema für den Ablauf einer Ketonreduktion
mittels enzymatischer Prozesse dargestellt.
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Aus
den Ketonen werden die korrespondierenden Alkohole hergestellt.
Als prochirale Ketone werden dabei aromatische und aliphatische
organische Verbindungen verwendet. Diese Ketone der allgemeinen
Formel (I),
welche hydrophob und prochiral
sind, können durch Halogenierungen, Nitro- und Aminogruppen
an den Resten R
1 und R
2 substituiert
sein. Die Substituenten R
1, R
2 können
dabei Komponenten aus der Gruppe von Alkyl, Alkenyl, Cycloalkyl,
Cycloalkenyl, Aryl, Aralkyl, Cycloalkylalkyl, Amine oder auch Atome
wie Cl, N, P, O oder S sein.
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Vorzugsweise
weisen die Substituenten R1 und R2 der hydrophoben prochiralen Ketone der
allgemeinen Formel (I) zusammen 5 bis 10 Kohlenstoffatome auf. Besonders
bevorzugt werden Ketone der allgemeinen Formel (I) verwendet, deren
Substituenten R1 und R2 ausgewählt
sind aus der Gruppe der
Alkylreste,
Alkenylreste,
Alkinylreste,
Cycloalkylreste,
Cycloalkenylreste,
Arylreste,
Aralkylreste,
Cycloalkylalkylreste,
Aryloxyalkylreste
und
Heteroarylreste,
wobei vorhandene Kohlenstoffketten geradlinig
oder verzweigt sind und
wobei es sich bei den cyclischen und
aromatischen Systemen um eingliedrige Ringe oder mehrgliedrige annelierte
Ringe handelt
und gegebenenfalls mindestens ein weiterer Substituenten
an den Substituenten R1, R2 vorhanden
ist und wobei R1 und R2 gleich-
oder verschiedenartig sind. Höchst bevorzugt sind die Substituenten
R1 und R2 ausgewählt
aus der Gruppe von
C1-C14-Alkylrest,
C3-C14-Alkenylrest,
C3-C14-Alkinylrest,
C3-C14-Cycloalkylrest,
C3-C14-Cycloalkenylrest,
C6H5-Arylrest (Phenylrest),
C6H5-Aryl-C1-C5-Alkylrest,
C3-C14-Cycloalkyl-C1-C5-Alkylrest,
C6H5-Aryl-O-C1-C5-Alkylrest, oder
C4-C10-Heteroarylrest, welcher mindestens ein
Stickstoff-, Schwefel- oder Sauerstoffatom aufweist. In einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden hydrophobe prochirale Ketone der allgemeinen Formel
(I) verwendet, deren Substituenten R1 und
R2 ausgewählt sind aus der Gruppe
von
C1-C8-Alkylrest,
C3-C5-Alkenylrest,
C3-C5-Alkinylrest,
C3-C6-Cycloalkylrest,
C3-C6-Cycloalkenylrest,
C6H5-Aryl-C1-C3-Alkylrest,
C3-C6-Cycloalkyl-C1-C3-Alkylrest,
C6H5-Aryl-O-C1-C3-Alkylrest oder
C4-C10-Heteroarylresten
aus der Gruppe
der 5-Ringsysteme,
der 6-Ringsysteme oder
der
mehrgliedrigen Ringsysteme, welche mindestens ein Stickstoff-, Schwefel-
oder Sauerstoffatom aufweisen.
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Hinsichtlich
der Substituenten R1 und R2 der
hydrophoben prochiralen Ketone der allgemeinen Formel (I) ist es
bevorzugt, wenn diese mindestens einen weiteren Substituenten aus
der Gruppe
der Halogene,
der stickstoffhaltigen Substituenten,
der
phosphorhaltigen Substituenten,
der sauerstoffhaltigen Substituenten
oder
der schwefelhaltigen Substituenten aufweisen, wobei im
Falle mehrerer weiterer Substituenten diese gleich oder verschieden
sind. Der mindestens eine weitere Substituent ist vorzugsweise ausgewählt
aus der Gruppe von Fluor, Chlor, Brom, Iod, Aminogruppe oder Nitrogruppe,
Phosphatgruppe,
Hydroxygruppe,
C1-C5-Alkyloxygruppe
insbesondere Methoxygruppe oder Ethoxygruppe, Carboxylgruppe, Carboxyl-C1-C5-Alkylestergruppe,
oder
So3 –-Gruppe
und So4 2–Gruppe.
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Die
hydrophoben, prochiralen Ketone der Formel (I) werden in einer Konzentration
von mindestens 0,001 mol/l eingesetzt. Vorzugsweise werden sie in
einer Konzentration von mindestens 0,04 mol/l verwendet. Beispielhaft
ist der Einsatz von 5 g Acetophenon pro Liter zu nennen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung hydrophober,
optisch aktiver Hydroxyverbindungen wird vorzugsweise in Was ser
ohne Puffer durchgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird die Reaktion in Wasser bei einem pH-Wert von
2–10 durch Einsatz von Puffern aus der Gruppe von Acetatpuffer,
Phosphatpuffer, Trispuffer oder Phosphat-Citrat-Puffer durchgeführt.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die Reaktion in Wasser bei einem pH-Wert
von 6–8 durch Einsatz von Puffern aus der Gruppe von Acetatpuffer, Phosphatpuffer,
Trispuffer oder Phosphat-Citrat-Puffer durchgeführt wird.
Besonders bevorzugt erfolgt die Reaktion in Wasser bei einem pH-Wert
von 7 durch Einsatz von Puffern aus der Gruppe von Acetatpuffer,
Phosphatpuffer, Trispuffer oder Phosphat-Citrat-Puffer.
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Hinsichtlich
der Verwendung von Puffern ist es vorzuziehen, dass die Pufferkonzentration
0,001 bis 5,0 M beträgt. Besonders bevorzugt beträgt
die Pufferkonzentration 0,01 bis 0,3 M.
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Das
Verfahren zur Herstellung hydrophober, optisch aktiver Hydroxyverbindungen
wird bei 5°C bis 40°C durchgeführt, wobei
eine Reaktionsführung bei 15°C bis 30°C
besonders bevorzugt ist.
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Als
Reaktoren können einfache mischbare Rührbehälter
und Schüttelkolben eingesetzt werden. Alternativ wurden
auch Festbettreaktoren verwendet. Wichtig ist ein gleichmäßiger
Kontakt des Biokatalysators mit dem Reaktionsmedium.
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Die
Laufzeit des Verfahrens kann zwischen 5 und 100 Stunden, vorzugsweise
zwischen 20 und 60 Stunden liegen.
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Die
Erfindung betrifft ebenso die optisch aktiven Hydroxyverbindungen,
die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
wurden.
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Beschreibung der Abbildungen
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1:
Umsetzung von Acetophenon zu (R/S)-1-Phenylethanol mit Apium graveolens
(Sellerie).
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2:
Umsetzung von Acetophenon zu (R/S)-1-Phenylethanol mit Petroselinum
crispum (Petersilienwurzel).
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3:
Umsetzung von Acetophenon (10 g/l) zu (R/S)-1-Phenylethanol mit
Apium graveolens (Sellerie).
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4:
Umsetzung von Acetophenon (15 und 20 g/l) zu (R/S)-1-Phenylethanol
mit Apium graveolens (Sellerie).
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5:
Optimale Adsorberkonzentration in Abhängigkeit von der
Eduktkonzentration bei Umsetzung von Acetophenon (15 und 20 g/l)
zu (R/S)-1-Phenylethanol mit Apium graveolens (Sellerie).
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
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Beispiele
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Beispiel 1 – Vorbehandlung des
vegetativen Pflanzenmaterials
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Frisches
Pflanzenmaterial wird gewaschen und geschält. Nachfolgend
wird es in Würfel mit 1 cm Kantenlänge geschnitten.
Die geschnittenen Würfel werden mit sterilem Wasser gewaschen.
Nach dieser Behandlung ist der pflanzliche Biokatalysator für
den Einsatz im Verfahren bereit.
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Beispiel 2 – Umsetzung verschiedener
Konzentrationen von Acetophenon zu (S)-1-Phenylethanol mit und ohne
Adsorbermaterialien mit Apium graveolens (Sellerie) als Biokatalysator
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Knollen
von Apium graveolens (Sellerie) wurden wie in Beispiel 1 beschrieben
frisch vorbereitet. Nach dem Waschen des Pflanzenmaterials mit sterilem
Wasser wurde der Ansatz in einem Schüttelkolben folgendermaßen
hergestellt:
| Ansatz | 45
g | Pflanzenmaterial |
| | 50
ml | steriles
Wasser |
| | 0,05–1,00
ml | Acetophenon |
| | 0,25–5
g | Adsorbermaterial
(XAD) |
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Der
Ansatz im Schüttelkolben wurde mit einem gasdurchlässigen
Stopfen versehen und auf einem Schüttler bei 25°C
und 100 U/min inkubiert.
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Es
wurde nach 24, 48 und 72 Stunden (h) jeweils eine Probe entnommen.
Ausgangsstoff und Produkt wurden extrahiert und mittels Gaschromatographie
analysiert. Die Analysen wurden auf einer chiralen Trennsäule
durchgeführt, wodurch sowohl die Gehalte an noch nicht
umgesetztem Ausgangsstoff als auch die gebildeten Enantiomere (S)-1-Phenylethanol
und (R)-1-Phenylethanol bestimmt werden konnten.
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Bedingungen
für die Analytik mit der Gaschromatographie (GC): Es wurde
eine Säule vom Typ β-DEX 225 mit 30 m Länge
und 0,25 mm Innendurchmesser (Fa. Supelco) eingesetzt. Als Trägergas
wurde Helium verwendet. Die Einstellungen an der GC waren: Injektortemperatur:
230°C; FID: 230°C; Injektionsvolumen 1 μl;
Säulentemperatur 120°C.
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Wie
in 1 zu erkennen ist, wurde das Acetophenon ohne
Adsorbermaterial nur bis zu einer Konzentration von 5 g/l weitgehend
umgesetzt. Bei höheren Konzentrationen nahm die Umsetzung
schnell ab und erreichte bei 10 g/l nur noch 8,95%. Bei Einsatz
von Adsorbermaterialien wurde die Umsetzung mit dem Pflanzenmaterial
bis in höhere Konzentrationen gesteigert. So wurde bei
einer Konzentration des Edukts von 10 g/l noch 90% und bei 20 g/l
noch 81% des Edukts zu (S)-1-Phenylethanol umgesetzt.
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Beispiel 3 – Umsetzung verschiedener
Konzentrationen von Acetophenon zu (S)-1-Phenylethanol mit und ohne
Adsorbermaterialien mit Petroselinum crispum (Petersilienwurzel)
als Biokatalysator
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Wie
in Beispiel 1 beschreiben wurden Wurzeln von Petroselinum crispum
(Petersilienwurzel) gewaschen, geschält und geschnitten.
Der Ansatz wurde in einem Schüttelkolben wie folgt hergestellt:
| Ansatz | 45
g | Pflanzenmaterial |
| | 50
ml | Steriles
Wasser |
| | 0,05–0,5
ml | Acetophenon |
| | 0,025–2,5
g | Adsorbermaterial
(XAD) |
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Auf
einem Schüttler wurde der Ansatz bei 25°C und
100 U/min für 72 h inkubiert. Nach 24, 48 und 72 h wurde
jeweils eine Probe entnommen. Ausgangsstoff und Produkt wurden extrahiert
und mittels Gaschromatographie wie in Beispiel 2 analysiert. Der
Verlauf der Umsetzung ist in 2 dargestellt.
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Auch
beim Einsatz von Petersilienwurzel wurde, wie in 2 zu
erkennen ist, das Acetophenon ohne Adsorbermaterial nur bis zu einer
Konzentration von 5 g/l weitgehend umgesetzt. In höheren
Konzentrationen nahm die Umsetzung ebenfalls schnell ab und erreichte
bei 10 g/l nur noch 7%.
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Bei
Einsatz von Adsorbermaterial konnte die Umsetzung mit dem Pflanzenmaterial
ebenfalls bis in höhere Konzentrationen gesteigert werden,
so dass bei einer Konzentration des Eduktes von 10 g/l noch 94% des
Eduktes zu (S)-1-Phenylethanol umgesetzt wurden.
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Beispiel 4 – Vergleich der Umsetzung
von Acetophenon zu (S)-1-Phenylethanol mit verschiedenen Adsorberkonzentrationen
durch Apium graveolens (Sellerie)
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Knollen
von Apium graveolens (Sellerie) wurden wie in Beispiel 1 beschrieben
frisch vorbereitet. Nach dem Waschen des Pflanzenmaterials mit sterilem
Wasser wurde der Ansatz in einem Schüttelkolben folgendermaßen
hergestellt:
| Ansatz | 45
g | Pflanzenmaterial |
| | 50
ml | Steriles
Wasser |
| | 0,5
ml | Acetophenon |
| | 0,5–2,5
g | Adsorbermaterial
(XAD) |
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Der
Ansatz im Schüttelkolben wurde mit einem gasdurchlässigen
Stopfen versehen und auf einem Schüttler bei 25°C
und 100 U/min inkubiert. In 3 ist der
Einfluss der Adsorberkonzentration auf Umsatz und ee in einem 1%igen
Ansatz dargestellt.
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Mit
steigender Adsorberkonzentration erhöhte sich schnell der
Gesamtumsatz nach 72 h. Bereits bei einer Konzentration von 20 g/l
stieg der Umsatz auf 88% und der ee auf über 90%. Ein Optimum
von Umsetzung und ee wurde bei 40 g/l mit einem Umsatz von 96% und
einem ee von 99,34% erreicht.
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Beispiel 5 – Vergleich der Umsetzung
von Acetophenonkonzentrationen zu (S)-1-Phenylethanol mit verschiedenen
Adsorberkonzentrationen durch Apium graveolens (Sellerie)
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Knollen
von Apium graveolens (Sellerie) wurden wie in Beispiel 1 beschrieben
frisch vorbereitet. Nach dem Waschen des Pflanzenmaterials mit sterilem
Wasser wurde der Ansatz in einem Schüttelkolben wie folgt hergestellt:
| Ansatz | 45
g | Pflanzenmaterial |
| | 50
ml | Steriles
Wasser |
| | 0,75–1,0
ml | Acetophenon |
| | 0,5–2,5
g | Adsorbermaterial
(XAD) |
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Der
Ansatz im Schüttelkolben wurde mit einem gasdurchlässigen
Stopfen versehen und auf einem Schüttler bei 25°C
und 100 U/min inkubiert. In 4 ist der
Einfluss der Adsorberkonzentration auf den Umsatz in Ansätzen
mit 15 und 20 g/l dargestellt.
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Es
zeigte sich auch bei den Ansätzen mit 15 und 20 g/l jeweils
eine optimale Adsorberkonzentration. Bei einer Eduktkonzentration
von 15 g/l ergab sich die optimale Adsorberkonzentration bei 75
g/l und bei einer Eduktkonzentration von 20 g/l ergab sich die optimale
Adsorberkonzentration bei 120 g/l. In 5 ist die
optimale Adsorberkonzentration in Abhängigkeit von der
Eduktkonzentration dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2004/0082043
A1 [0006]
- - DE 102007052112 [0007]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Faber et al. „Biotransformations
in Organic Chemistry”, 5th ed. 2004, Springer Verlag Berlin
Heidelberg New York [0003]
- - Wandreg et al. „Industrial Biotransformations”,
Wiley-VCH Verlag GmbH Weinheim, 2000 [0004]
- - Nakajiama et al., „Biotransformations using plant
cultured cells”, J. Molecular Catalysis B: Enz. 23 (2003) 145–170 [0006]
- - Marioni et. al. [0006]
- - J. Molecular Catalysis B: Enz. 11 (2000) 55–58 [0006]
- - Mironowicz et al. [0006]
- - Tetrahedron Asymmetry 13 (2002) 2299–2302 [0006]
- - Yadav et. al., der in Tetrahedron: Asymmetry 12 (2001) 3381–3385
und J. Org. Chem. 2002, 67, 3900–3903 [0006]
- - Leandroh et. al. [0007]
- - J. Molecular Cat. B: Enz. 38 (2006) 84–90 [0007]
