Freie und immobilisierte (R)-Oxynitrilase :Charakterisierung und Herstellung von chiralen Cyanhydrinen

Capan, Emine

In den letzten Jahren wurde eine Reihe von Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Cyanhydrine entwickelt, da über diese andere wichtige Klassen optisch aktiver Verbindungen leicht zu erhalten sind, von denen eine große Zahl pharmazeutisch und biologisch aktiv ist. In dieser Arbeit erfolgte die Herstellung von (R)-Cyanhydrinen durch enzymatische Umsetzung von Benzaldehyd mit Kaliumcyanid in einem wässrigen System (pH = 3,75, T = 20°C). Die Enantiomerenausbeuten der (R)-Cyanhydrine sind größer 99,5°%. Dem Einsatz isolierter (R)-Oxynitrilase in technischen Verfahren stehen im Allgemeinen ihr hoher Preis, ihre geringe Langzeitstabilität sowie die Schwierigkeiten bei Aufarbeitung und Wiederverwendung im Wege. Ziel dieser Arbeit war eine Immobilisierungsmethode für das Enzym zu entwickelt, welches diese Nachteile behebt. Die Immobilisierung der (R)-Oxynitrilase erfolgte in zwei Schritten. Im ersten Schritt wurde das Enzyms mit Glutardialdehyd und Chitosan coquervernetzt. Das molekulargewichtsvergrößerte Enzym zeigte eine Restaktivität von größer 70 %. Im zweiten Schritt wurde das coquervernetzte Enzym in Polyvinylalkoholgel eingeschlossen und anschließend zu LentiKats® verarbeitet. Die LentiKats® sind unter Stickstoffatmosphäre langzeitstabil. Ab einer Enzymbeladung von ca. 40 U/g(Linsen) tritt eine Diffusionslimitierung auf. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Immobilisierungsmethode für die (R)-Oxynitrilase entwickelt wurde, die optimale Eigenschaften für die enzymatische Cyanhydrinsynthese aufweist.

The (R)-oxynitrilase (E.C.4.1.2.10), which catalyses the reversible condensation of hydrogen cyanide with aldehydes and ketones, is a useful and promising enzyme for biotransformation. The resulting optically active cyanohydrins play an important role, since these molecules find a wide range of pharmaceutical and agrochemical applications. The use of this enzyme in industrial application has been limited because the cost of their isolation and purification is still high. The aim of this work was to immobilise (R)-oxynitrilase by crosslinking with glutardialdehye under high retention of its activity, to entrap these complexes into lens-shaped hydrogels (LentiKats®) based on polyvinylalcohol mixture and to check the efficiency and long-term stability of these systems. In conclusion, we reported a new type of entrapped oxynitrilase catalyst which not only characterized by a long term-stability, high activity, good recycling rates, but also gives high ee of >99% ee. This new type of entrapped biocatalyst is further characterized by the following properties: (i) recyclable without loss of enzymatic activity; (ii) no catalyst leaching; (iii) macroscopic well-defined size in mm-range, thus easy filtration steps are possible; (iv) suitable for technical reactors due to high elasticity; (v) very low price of the encapsulation material polyvinylalcohol (PVAL); (vi) non-toxicity of the encapsulation material; (vii) easy encapsulation technique; and (viii) a high synthetic efficiency.

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Capan, Emine: Freie und immobilisierte (R)-Oxynitrilase :Charakterisierung und Herstellung von chiralen Cyanhydrinen. 2004.

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