Titelaufnahme

Titel
Amination of alcohols employing cascade-reactions catalysed by alcohol dehydrogenases and omega-transaminases / by Katharina Tauber
Verfasser/ VerfasserinTauber, Katharina
Begutachter / BegutachterinKroutil Wolfgang ; Fröhlich Kai-Uwe
Erschienen2012
Umfang138 Bl. : 2 Zsfassungen ; Ill., graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Diss., 2012
Anmerkung
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Alkohole / Aminierung / Tandem-Reaktion / Alkohole / Aminierung / Tandem-Reaktion / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-42172 Persistent Identifier (URN)
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Amination of alcohols employing cascade-reactions catalysed by alcohol dehydrogenases and omega-transaminases [3.45 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Für die biokatalytische Aminierung von Alkoholen wurden verschiedene Kaskadenreaktionen getestet. Die unterschiedlichen Systeme, bei denen bis zu fünf Enzymen eingesetzt wurden, wurden an einer breiten Palette von Alkoholen getestet. Im ersten Schritt wurde der Alkohol zum entsprechenden Keton oder Aldehyd unter Verwendung von Alkohol Dehydrogenasen (ADHs) oxidiert um dann mittels ?-Transaminasen zum Amin umgesetzt. Drei verschiedene Kaskadensysteme wurden miteinander verglichen: Im ersten System, das hauptsächlich für NADPH abhängige ADHs eingesetzt wurde, wurde ein getrenntes Cofaktor-Recycling System verwendet. Der dabei für die ADH gebrauchte Cofaktor wurde mittels NADPH-Oxidase rezykliert, während das bei der Aminierung verbrauchte L-Alanin mittels Alanin Dehydrogenase in Kombination mit einer Format Dehydrogenase regeneriert wurde. Dabei konnten Aminumsätze bis zu 31 % beobachtet werden, während die Keton-Konzentration relativ gering blieb. Die Tatsache, dass bei dieser Kaskade fünf verschiedene Enzyme Hand in Hand zusammenarbeiten mussten, könnte zu den nur mäßigen Umsätzen geführt haben. Daher wurde für NADH abhängige ADHs eine vereinfachte Kaskade gewählt, in der nur ein Enzym (Alanin Dehydrogenase) zum Recyceln der Cofaktoren beiden Reaktionsschritte verwendet wurde. Dabei wurden gleichzeitig der von der ADH verbrauchte Cofaktor und das Alanin-Cosubstrat regeneriert, wodurch unter Verwendung von sekundären Alkoholen Aminumsätze bis zu 66 % erzielt werden konnten. Für primäre Alkohole konnte voller Umsatz erreicht werden, da das Reaktionsgleichgewicht auf der Seite des Amins liegt. Um auch für sekundäre Alkohole exzellente Umsätze zu erzielen, wurde eine weitere Kaskade verwendet, in der das Gleichgewicht mittels einer Lactat Dehydrogenase zu Gunsten des Amins verschoben wurde. Dies führte zu Umsätzen bis zu 91 %.

Zusammenfassung (Englisch)

To establish a biocatalytic route for the amination of alcohols, different cascade reactions were tested. The systems involved three to five enzymes and were exemplified for a range of different alcohol substrates. In a first step the alcohols were oxidised to the corresponding ketones applying alcohol dehydrogenases (ADHs) and then aminated employing a ?-transaminase (?TAs).Three different cascade-setups were compared: In the first system, mainly employed for NADPH-dependent enzymes, a separated cofactor regeneration system was used. The cofactor needed for the ADHs was recycled by an NADH-oxidase, while the alanine needed for the amination step was regenerated using an alanine dehydrogenase in combination with a format dehydrogenase. Amine formation of up to 31 % was observed, while the ketone formation stayed rather low. These only moderate conversions could be due to the fact that in this cascade five enzymes have to work closely together leading to possible bottlenecks. When using NADH-dependent ADHs a more straightforward cascade could be applied employing an internal recycling system. Thereby only one recycling enzyme was employed to simultaneously regenerate the cofactor needed for the ADH and the alanine co-substrate needed for the ?TA, leading to up to 66 % of amine conversion when employing secondary alcohols. When primary alcohols were used as substrates, the equilibrium was more favourable and full amine conversion could be observed. To enhance amine formation also for secondary alcohols the equilibrium was shifted by using lactate dehydrogenase as recycling enzyme. The pyruvate formed during the amination was thereby removed efficiently from the reaction mixture leading to amine formation of up to 91 %. Overall it could be demonstrated that a redox-neutral cascade for the transformation of alcohols to the corresponding primary amines is feasible in vitro.