DE102009045969B4 - Process and means for cleaving esters, amides and thioesters of formic acid - Google Patents
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Abstract
Verwendung einer Formiatdehydrogenase (E. C. 1.2.1.2) zur Abspaltung von Formylschutzgruppen an Hydroxylgruppen, wobei die Formylschutzgruppe zu COumgesetzt wird.Use of a formate dehydrogenase (E.C. 1.2.1.2) to cleave formyl protecting groups on hydroxyl groups, the formyl protecting group being converted to CO.
Description
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren sowie Mittel zur Spaltung von Estern, Amiden und Thioestern der Ameisensäure.The invention relates to a novel process and means for cleaving esters, amides and thioesters of formic acid.
Die Veresterung mit Ameisensäure wird in der organischen Synthese vorrangig zum Schutz von Alkoholen, Amiden, Aminosäuren, Kohlenhydraten und Steroiden eingesetzt (
Eine nach dem Stand der Technik bevorzugte Methode zur Spaltung von Estern liegt im Einsatz von Hydrolasen, die Schutzgruppen, wie beispielsweise Formyl- und Acetyl-Gruppen unter milden, physiologischen Bedingungen abspalten (
A preferred prior art method for cleaving esters is the use of hydrolases which cleave protecting groups such as formyl and acetyl groups under mild physiological conditions (
Die Hydrolyse eines Ameisensäureesters eines Alkohols R-OH mit einer Hydrolase ist anhand Formel 1 verdeutlicht:
Durch die milden Bedingungen treten weniger Nebenreaktionen auf. Nachteilig müssen hier jedoch der freiwerdende Alkohol und die korrespondierende Carbonsäure über nachfolgende Reinigungsschritte aufgearbeitet werden. Die hydrolasekatalysierte Reaktion ist eine Gleichgewichtsreaktion die als solche per se besonders nachteilig nie zu einer vollständigen Abtrennung führt. Zudem ist die Spezifität von Hydrolasen für einzelne Ester gering, d. h. eine selektive Spaltung von unterschiedlichen Estergruppen ist nicht möglich.The mild conditions cause fewer side reactions. Disadvantageously, however, the liberated alcohol and the corresponding carboxylic acid must be worked up via subsequent purification steps. The hydrolase-catalyzed reaction is an equilibrium reaction which, as such, per se, is particularly disadvantageous in that it never leads to complete separation. In addition, the specificity of hydrolases for individual esters is low, d. H. a selective cleavage of different ester groups is not possible.
In
Uotila L and Koivusalo M, Archives of Biochemistry and Biophysics 196: S. 33-45 (1979) beschreiben die Aufreinigung von Formiatdehydrogenase (FDH) aus Erbsensamen.
Egorov et al. Biochemical and Biophysical Research Communications 104, S. 1-5 (1982) offenbaren, dass S-Formyl-Gluthathion ein Substrat des methylotrophen Bakteriums Achromobacter parvolus und der methylotrophen Hefe Candida methylica ist.In
Uotila L and Koivusalo M, Archives of Biochemistry and Biophysics 196: 33-45 (1979) describe the purification of formate dehydrogenase (FDH) from pea seeds.
Egorov et al. Biochemical and Biophysical Research Communications 104, pp 1-5 (1982) disclose that S-formyl-glutathione is a substrate of the methylotrophic bacterium Achromobacter parvolus and the methylotrophic yeast Candida methylica.
Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Verfahren zur Spaltung von Estern, Amiden und Thioestern der Ameisensäure bzw. zur Abspaltung von Formylgruppen und Mittel zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. The object of the invention is to specify an improved process for the cleavage of esters, amides and thioesters of formic acid or for elimination of formyl groups and means for carrying out the process.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer Formiatdehydrogenase (E. C. 1.2.1.2) zur Abspaltung von Formylschutzgruppen an Hydroxylgruppen mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen beinhalten die Merkmale der Ansprüche 2 bis 7.According to the invention, the object is achieved by the use of a formate dehydrogenase (E.C. 1.2.1.2) for splitting off formyl protective groups onto hydroxyl groups having the features of
Die Formiatdehydrogenase (FDH) bietet eine neuartige Möglichkeit zur effizienten Abspaltung der Formyl-Schutzgruppe aus formylgeschützten Verbindungen. Durch den Einsatz der FDH wird insbesondere der Ester in einen Alkohol und Kohlenstoffdioxid gespalten. Das gasförmige Kohlenstoffdioxid entweicht während der Reaktion, so dass eine Verschiebung des Gleichgewichtes irreversibel zugunsten der Produkte eintritt. Dies führt zu einer quantitativen Umsetzung und somit zu einer erheblichen Steigerung der Raum-ZeitAusbeute im Vergleich zu den im Stand der Technik verwendeten Hydrolasen.Formate dehydrogenase (FDH) offers a novel possibility for efficient cleavage of the formyl protecting group from formyl-protected compounds. By using FDH, in particular, the ester is split into an alcohol and carbon dioxide. The gaseous carbon dioxide escapes during the reaction, so that a shift of the equilibrium irreversibly in favor of the products occurs. This leads to a quantitative conversion and thus to a significant increase in the space-time yield in comparison to the hydrolases used in the prior art.
Das Verfahren ist vorteilhaft auf formylgeschützte Hydroxygruppen einer Vielzahl unterschiedlichster Moleküle (unterschiedlichste R) anwendbar (Alkohole, Zucker, Sterole, Siloxane). Der Ameisensäureester (Verbindung des Typs HCO-ORgemaß Formel 2') wird bevorzugt in einem Konzentrationsbereich von 0,1 µmol/L bis 1 mol/L zugeben. Des Weiteren ist das Verfahren auch auf formylgeschützte Thio- und Stickstoffverbindungen (n-Formyl) anwendbar.The process is advantageously applicable to formyl-protected hydroxy groups of a variety of different molecules (various R) (alcohols, sugars, sterols, siloxanes). The formic acid ester (compound of the HCO-OR formula Formula 2 'type) is preferably added in a concentration range of 0.1 μmol / L to 1 mol / L. Furthermore, the method is also applicable to formyl protected thio and nitrogen compounds (n-formyl).
Die Ester sind bevorzugt Verbindungen der folgenden Formel
X ausgewählt aus O, S und N-R1, wobei R1 Wasserstoff ist oder ausgewählt ist wie R. Bevorzugte R1 sind Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen, vorzugsweise 1 bis 3 C-Atomen, oder Aryl mit 5 bis 7 C-Atomen.The esters are preferably compounds of the following formula
X is selected from O, S and N-R1, wherein R1 is hydrogen or is selected as R. Preferred R1 are hydrogen, alkyl having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, or aryl having 5 to 7C -atoms.
Erfindungsgemäß sind Ester mit einer Struktur gemäß der Formel (2'):
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die FDH folgende Reaktion katalysiert:
Überraschenderweise konnte gezeigt werden, dass in Gegenwart von FDH insbesondere aus Estern der Ameisensäure (HCO-OR) der zugrundeliegende Alkohol entsteht.Surprisingly, it could be shown that in the presence of FDH, in particular from esters of formic acid (HCO-OR), the underlying alcohol is formed.
Die Reaktion kann vorteilhaft bei milden Reaktionsbedingungen (neutraler pH-Wert, Raumtemperatur, wässriges System) durchgeführt werden, wodurch Nebenreaktionen unterbunden werden. Eine Abtrennung des Alkohols ist für die Enzymstabilität vorteilhaft, jedoch nicht notwendig. The reaction can be advantageously carried out under mild reaction conditions (neutral pH, room temperature, aqueous system), thereby preventing side reactions. Separation of the alcohol is advantageous for enzyme stability, but not necessary.
Vorteilhaft wird (anders als bei der hydrolasekatalysierten Esterspaltung) im erfindungsgemäßen Verfahren keine Säure gebildet, die das Produkt chemisch modifizieren könnte oder die Stabilität des Enzyms durch Denaturierung schädigen könnte.Advantageously (unlike the hydrolase-catalyzed ester cleavage) no acid is formed in the process of the invention which could chemically modify the product or damage the stability of the enzyme by denaturation.
Im Gegensatz zu Hydrolasen hat die FDH zudem eine sehr hohe Selektivität. Damit kann beispielsweise in einem Zucker, in dem eine OH-Gruppe durch eine Formylgruppe geschützt ist und andere OH-Gruppen durch Acetylgruppen, die Formylgruppe selektiv abgespalten werden. Sofern die Selektivität der FDH keine Rolle spielt, für den Fall, dass das Substrat keine anderen Acylgruppen enthält, können auch technische Enzympräparationen eingesetzt werden.In contrast to hydrolases, the FDH also has a very high selectivity. Thus, for example, in a sugar in which an OH group is protected by a formyl group and other OH groups by acetyl groups, the formyl group can be cleaved off selectively. If the selectivity of FDH does not play a role in the case where the substrate contains no other acyl groups, technical enzyme preparations can also be used.
Die FDH wird nativ (in Lösung, Suspension oder Emulsion) oder nach den gängigen Methoden als immobilisierter Katalysator eingesetzt.The FDH is used natively (in solution, suspension or emulsion) or by the usual methods as immobilized catalyst.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt in einem wässrigen Medium oder einer Mischung von Wasser und einem organischen Lösungsmittel (als Cosolvens) durchgeführt. Als organische Lösungsmittel werden wassermischbare Lösungsmittel, bevorzugt protische Lösungsmittel, wie Alkohole, bevorzugt primäre, sekundäre oder tertiäre Alkohole mit 1 bis 10 C-Atomen verwendet. Der Anteil organischen Lösungsmittels in der Mischung beträgt bevorzugt bis zu 50 %, besonders bevorzugt bis zu 20 %. Das Cosolvens dient der Verbesserung der Löslichkeit der organischen Substrate und Produkte. Ein besonders bevorzugter als Cosolvens eingesetzter Alkohol ist Isopropanol. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die FDH in vorgenannten Konzentrationen an Alkohol, insbesondere Isopropanol, bis zu 50 %, aktiv sind. Eine merkliche Enzymdesaktivierung durch die bei der Reaktion frei werdenden Alkohole, wie Methanol, Ethanol und n-Propanol tritt erst oberhalb einer Alkoholkonzentration von 2 mol/L ein und die Alkoholtoleranz steigt mit abnehmender Kettenlänge des Alkohols.The process according to the invention is preferably carried out in an aqueous medium or a mixture of water and an organic solvent (as cosolvent). As organic solvents, water-miscible solvents, preferably protic solvents, such as alcohols, preferably primary, secondary or tertiary alcohols having 1 to 10 carbon atoms, are used. The proportion of organic solvent in the mixture is preferably up to 50%, particularly preferably up to 20%. Cosolvent serves to improve the solubility of the organic substrates and products. A particularly preferred alcohol used as cosolvent is isopropanol. Surprisingly, it was found that the FDH in the aforementioned concentrations of alcohol, in particular isopropanol, up to 50%, are active. Significant enzyme deactivation by alcohols liberated in the reaction, such as methanol, ethanol and n-propanol, only occurs above an alcohol concentration of 2 mol / L and the alcohol tolerance increases with decreasing chain length of the alcohol.
Die FDH, besonders die FDH aus Candida boidinii, zeigt vorteilhaft eine Prozessstabilität über 5 h bei einer Reaktionstemperatur von 10 °C bis 50 °C und eine Stabilität bei 60 °C für mindestens 3 Stunden. Die optimalen Prozessbedingungen werden im pH-Bereich 6 - 8 für alle Ester erreicht, um einer basen- und säurekatalysierten Spaltung entgegenzuwirken. Die Formiatdehydrogenase wird bevorzugt im Bereich 0,1 - 5 Vol.-% zugesetzt. Das Verfahren verläuft bevorzugt drucklos.The FDH, especially the FDH from Candida boidinii, shows advantageous process stability over 5 h at a reaction temperature of 10 ° C to 50 ° C and stability at 60 ° C for at least 3 hours. The optimal process conditions are achieved in the pH range 6-8 for all esters to counteract a base- and acid-catalyzed cleavage. The formate dehydrogenase is preferably added in the range 0.1-5% by volume. The process preferably proceeds without pressure.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung einer Formiatdehydrogenase (FDH) zur Spaltung von Estern der Ameisensäure bzw. zur Abspaltung von Formylschutzgruppen. Die Formylschutzgruppe in dem Substrat ist an eine Hydroxygruppe (Carbinol) gebunden. Das Substrat ist bevorzugt an einem Träger immobilisiert.The invention therefore relates to the use of a formate dehydrogenase (FDH) for the cleavage of esters of formic acid or for cleavage of formyl protective groups. The formyl protecting group in the substrate is bonded to a hydroxy group (carbinol). The substrate is preferably immobilized on a support.
Die in der Erfindung verwendete Formiatdehydrogenase ist eine Nicotinamidadenindinucleotid (NAD+)- oder Nicotinamidadenindinucleotidphosphat (NADP+)-abhängige Formiatdehydrogenase (E.C. Nr. 1.2.1.2):
Die Reaktion ist eine Oxidation, bei welcher die abgespaltene Formylgruppe zu CO2 oxidiert und der Cofaktor (in Formel 4 NAD+ oder auch NADP+) reduziert wird. Die Reaktion wird in Gegenwart von Wasser durchgeführt, dass bei der Reaktion verbrauchte Wasser ist in Formel 3' und 4 nicht extra dargestellt.The reaction is an oxidation in which the cleaved formyl group is oxidized to CO 2 and the cofactor (in
Andere (nicht NAD+- oder NADP+-abhängige) FDH gehören einer Gruppe von Eisen-Schwefel Proteinen an, die unterschiedliche Elektronenakzeptoren als Cofaktoren aufweisen.Other (not NAD + - or NADP + -dependent) FDH belong to a group of iron-sulfur proteins that have different electron acceptors as cofactors.
Die (NAD+-abhängige) FDH stammt bevorzugt aus Bakterien oder Hefen, bevorzugt von der Gattung Escherichia, insbesondere Escherichia coli, Candida, insbesondere Candida boidinii, oder Saccharomyces, insbesondere Saccharomyces cerevisiae.The (NAD + -dependent) FDH preferably originates from bacteria or yeasts, preferably from the genus Escherichia, in particular Escherichia coli, Candida, in particular Candida boidinii, or Saccharomyces, in particular Saccharomyces cerevisiae.
Der bei der Reaktion verbrauchte Cofaktor NAD+ oder NADP+ wird bevorzugt in situ regeneriert. Mit in situ wird hier innerhalb desselben Reaktionsgefäßes, bevorzugt in der Reaktionsmischung gemeint. The cofactor NAD + or NADP + consumed in the reaction is preferably regenerated in situ. By in situ is meant herein within the same reaction vessel, preferably in the reaction mixture.
Für die Regenerierung von NADH zu NAD+ oder NADPH zu NADP+ können chemische Verfahren, wie elektrochemische und photochemische, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind (
Erfindungsgemäß erfolgt die Regeneration des Cofaktors bevorzugt mit einer Alkoholdehydrogenase (ADH). Die ADH reduziert Ketone oder Aldehyde zu dem entsprechenden Alkohol und wandelt dabei NADH zu NAD+ oder NADPH zu NADP+ um.According to the invention, the regeneration of the cofactor preferably takes place with an alcohol dehydrogenase (ADH). The ADH reduces ketones or aldehydes to the corresponding alcohol, converting NADH to NAD + or NADPH to NADP + .
Die Alkoholdehydrogenase ist bevorzugt von der Gattung Candida, insbesondere Candida boidinii (ADH CB). Die ADH wird ebenfalls nativ (in Lösung, Suspension oder Emulsion) oder nach den gängigen Methoden als immobilisierter Katalysator eingesetzt. Beide Enzyme (FDH und ADH) sind bevorzugt auf demselben Träger immobilisiert.The alcohol dehydrogenase is preferably of the genus Candida, in particular Candida boidinii (ADH CB). The ADH is also used natively (in solution, suspension or emulsion) or by the usual methods as immobilized catalyst. Both enzymes (FDH and ADH) are preferably immobilized on the same support.
Als Substrat für die ADH wird bevorzugt ein Keton oder Aldehyd mit 1 bis 15 C-Atomen, bevorzugt Aceton, eingesetzt. Bevorzugt wird ein Keton oder Aldehyd eingesetzt, das bzw. der durch die ADH zu dem als Cosolvens verwendeten Alkohol reduziert wird. So wird das bevorzugte Aceton durch die ADH zu Isopropanol umgesetzt. Das Substrat für die ADH wird entweder vorgelegt oder kontinuierlich oder semikontinuierlich zugegeben.The substrate used for the ADH is preferably a ketone or aldehyde having 1 to 15 carbon atoms, preferably acetone. Preferably, a ketone or aldehyde is used, which is reduced by the ADH to the alcohol used as Cosolvens. Thus, the preferred acetone is converted by the ADH to isopropanol. The substrate for the ADH is either initially charged or added continuously or semicontinuously.
Die in der Erfindung verwendete Reaktionsapparatur enthält bevorzugt eine gasdurchlässige Membran, um die Freisetzung von Kohlendioxid zu gewährleisten, und vorzugsweise einen Rührer.The reaction apparatus used in the invention preferably contains a gas-permeable membrane to ensure the liberation of carbon dioxide, and preferably a stirrer.
Die Erfindung eignet sich besonders zur Anwendung im Bereich der Polymerchemie, insbesondere zur Abspaltung von Formylgruppen aus Polymeren mit funktionalisierten Einheiten in der Seitenkette oder endständigen Formylgruppen. Die oder ein Teil der Hydroxylgruppen in den Ausgangsmonomeren sind hier durch Formylgruppen geschützt. Die geschützten Monomere werden anschließend mittels bekannter Polymerisationstechniken zu höhermolekularen Verbindungen verknüpft. Nach beendeter Reaktion und Einstellung einer definierten Kettenlänge, wird zu der Reaktionsmischung in wässrigem Puffer gelöste Formiatdehydrogenase zugegeben.The invention is particularly suitable for use in the field of polymer chemistry, in particular for the removal of formyl groups from polymers having functionalized units in the side chain or terminal formyl groups. The or part of the hydroxyl groups in the starting monomers are protected here by formyl groups. The protected monomers are then linked by known polymerization techniques to higher molecular weight compounds. After completion of the reaction and adjustment of a defined chain length, formate dehydrogenase dissolved in aqueous buffer is added to the reaction mixture.
Das Reaktionssystem wird dazu bevorzugt intensiv durchmischt und nach Außen durch eine gasdurchlässige Membran abgetrennt, so dass CO2 entweichen kann. Ein besonders bevorzugtes Anwendungsfeld liegt in der Herstellung chiraler, anspruchsvoller Alkohole durch FDH-katalysierte Abspaltung von Formylgruppen.The reaction system is preferably mixed intensively and separated to the outside through a gas-permeable membrane, so that CO 2 can escape. A particularly preferred field of application is the preparation of chiral, demanding alcohols by FDH-catalyzed cleavage of formyl groups.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung eines Kits zur Spaltung von Ameisensäureestern, -amiden oder -thioestern bzw. zur Abspaltung von Formylschutzgruppen enthaltend eine Formiatdehydrogenase und eine Alkoholdehydrogenase, bevorzugt immobilisiert auf einem gemeinsamen Träger.The invention also provides the use of a kit for the cleavage of formic acid esters, amides or thioesters or for the removal of formyl protective groups containing a formate dehydrogenase and an alcohol dehydrogenase, preferably immobilized on a common carrier.
Ausführungsbeispiele:EXAMPLES
Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken: The invention is explained in more detail below by exemplary embodiments, without limiting the invention to these:
In den Beispielen wurden Formiatdehydrogenase EC (E.coli), Alkoholdehydrogenase CB (Candida boidinii) und NAD+ der Julich Chiral Solutions GmbH, Jülich, DE und Formiatdehydrogenase CB (Candida boidinii) der Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA verwendet.In the examples, formate dehydrogenase EC (E. coli), alcohol dehydrogenase CB (Candida boidinii) and NAD + from Julich Chiral Solutions GmbH, Jülich, DE and formate dehydrogenase CB (Candida boidinii) from Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA used.
FDH-katalysierte Spaltung von Ameisensäureestern unterschiedlicher Alkohole:FDH-catalyzed cleavage of formic esters of different alcohols:
Die Spaltung von Ameisensäureestern durch FDH wurde anhand der Ameisensäureester von Methanol, Ethanol, n-Propanol und Phenol getestet:
Von dem Ameisensäureester wird jeweils eine 50 mmol/L Stammlösung in 20 Vol.% Isopropanol erstellt.Of the formic acid ester in each case a 50 mmol / L stock solution is prepared in 20 vol.% Isopropanol.
Der qualitative Umsatz des Ameisensäureesters wird über die Bildung von NADH bei 340 nm in einem UV/vis Spektrophotometer nach der oben beschriebenen Methode kontrolliert. Die Reaktion wird in Gefäßen durchgeführt, die mit einer gasdurchlässigen Membran verschlossen wird, um die Freisetzung von CO2 zu gewährleisten. Zu einer Lösung von 100 mmol/L Kaliumphosphat-Puffer bei einem pH-Wert von 7,5 (940 µL + 60 µL Isopropanol) werden 250 µL des Ameisensäureesters (50 mmol/L verdünnt in Isopropanol) und 100 mmol/L NAD+ (250 µL gelöst in 100 mmol/L Kaliumphosphat-Puffer) gegeben. Nach 10 min Rühren und einer homogener Vermischung der Reaktanten wird die Reaktion durch Zugabe von 50 µL verdünnter FDH EC bzw. FDH CB (in dem Bereich 1 - 5 U/mL) gestartet. Die Abnahme des Eduktes und die Bildung des Produktes wird gaschromatographisch über 4 Stunden verfolgt.The qualitative conversion of the formic acid ester is monitored by the formation of NADH at 340 nm in a UV / vis spectrophotometer according to the method described above. The reaction is carried out in vessels which are sealed with a gas-permeable membrane to ensure the release of CO 2 . To a solution of 100 mmol / L potassium phosphate buffer at pH 7.5 (940 μL + 60 μL isopropanol) is added 250 μL of the formic acid ester (50 mmol / L diluted in isopropanol) and 100 mmol / L NAD + ( 250 μL dissolved in 100 mmol / L potassium phosphate buffer). After 10 minutes of stirring and homogeneous mixing of the reactants, the reaction is started by adding 50 μL of dilute FDH EC or FDH CB (in the range 1-5 U / mL). The decrease in the educt and the formation of the product is monitored by gas chromatography over 4 hours.
Im Ergebnis spalteten beide FDH von C. boidinii (FDH CB) und von E. coli (FDH EC) alle getesteten Ameisensäurenester quantitativ unter Freisetzung von CO2 und dem entsprechenden Alkohol. Beide FDH setzen Ester mit unterschiedlichen R-OH mit R = Alkyl oder Aryl um. In Kontrollversuchen mit NAD+ aber ohne Enzym) wurde keine Esterspaltung beobachtet.As a result, both FDH of C. boidinii (FDH CB) and E. coli (FDH EC) quantitatively cleaved all the formic acid esters tested to release CO 2 and the corresponding alcohol. Both FDH convert esters with different R-OH with R = alkyl or aryl. In control experiments with NAD + but without enzyme) no ester cleavage was observed.
In
Die biokatalytische Oxidation durch FDH verläuft recht schnell. Alle getesteten Ameisensäureester waren nach nur 2 Stunden 60 % umgesetzt. Die Reaktionen waren mit 97,5 % Umsetzung nach 4 Stunden nahezu quantitativ abgeschlossen. In keiner der getesteten Ansätze lies sich nach Abschluss der Reaktion (max. 5 Stunden) freier Ameisensäureester oder freie Ameisensäure detektieren.The biocatalytic oxidation by FDH proceeds quite fast. All tested formic acid esters were converted to 60% after only 2 hours. The reactions were almost quantitatively completed with 97.5% conversion after 4 hours. In none of the tested formulations was it possible to detect free formic acid ester or free formic acid after completion of the reaction (maximum 5 hours).
Die Reaktionsgeschwindigkeit in 20 Vol.% Isopropanol wird in
Die FDH-vermittelte Esterspaltung folgt den Regeln der Michaelis-Menten-Kinetik. Die in Tabelle 1 angegeben Km-Werte wurden über Eadie-Hofstee-Diagramme ermittelt.The FDH-mediated ester cleavage follows the rules of Michaelis-Menten kinetics. The K m values given in Table 1 were determined using Eadie-Hofstee diagrams.
In allen Experimenten konnte kein nachteiliger Effekt von Alkoholen bei Konzentrationen kleiner 20 Vol.-% beobachtet werden. Hierzu zählen neben dem Cosolvent Isopropanol auch die freigesetzten Alkohole aus den Ameisensäureestern.
Tabelle 1
Regeneration der ProzesslösungRegeneration of the process solution
Die Regeneration der Cofaktors NAD+ bzw. NADP+ in der Prozesslösung erfolgte durch Zugabe von ADH zu der in Ausführungsbeispiel 1 verwendeten Prozesslösung mit 20 Vol.-% Isopropanol unter Zugabe von Aceton als Substrat für die ADH. Die ADH-Aktivität und Regeneration des Cofaktors NAD+ bzw. NADP+ wurde photometrisch bei 340 nm bestimmt.The regeneration of the cofactors NAD + and NADP + in the process solution was carried out by adding ADH to the process solution used in Example 1 with 20% by volume of isopropanol with addition of acetone as substrate for the ADH. The ADH activity and regeneration of the cofactor NAD + and NADP + was determined photometrically at 340 nm.
FDH-katalysierte Spaltung von Siloxanen: FDH-catalyzed cleavage of siloxanes:
Die Spaltung von Ameisensäureester durch FDH wurde anhand von Siloxanen der folgenden Formel getestet:
Die Reaktion wurde mit einer Siloxan-Gehalt von 1-20 mmol in 20 Vol.-% Isopropanol entsprechend Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt. Als Vergleichsversuche wurde anstelle der FDH die Hydrolasen Lipase CS und Novozyme 735® eingesetzt.The reaction was carried out with a siloxane content of 1-20 mmol in 20% by volume of isopropanol according to Example 1. As a comparative experiments, the hydrolases Lipase CS and Novozyme 735 ® were used instead of the FDH.
Mit FDH läuft die Abspaltung der Formylgruppe innerhalb von 4 Stunden sowohl mit n= 1 und Polysiloxanen mit n bis 150 quantitativ ab:
Die Vergleichsversuche mit den Hydrolasen Lipase CS und Novozyme 735® ergaben jeweils eine Umsetzung von unter 20 % nach 96 Stunden.The comparative experiments with the hydrolases Lipase CS and Novozyme 735® each resulted in a conversion of less than 20% after 96 hours.
Verwendete Abkürzungen:Used abbreviations:
- FDH = FormiatdehydrogenaseFDH = formate dehydrogenase
- ADH = AlkoholdehydrogenaseADH = alcohol dehydrogenase
- M = mol/LM = mol / L
- GC = GaschromatographieGC = gas chromatography
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