Titelaufnahme

Titel
Process engineering for ene-reductases / vorglegt von Dorina Clay
Verfasser/ VerfasserinClay, Dorina
Begutachter / BegutachterinFaber Kurt
Erschienen2013
Umfang155 Bl. : 2 Zsfassungen ; graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Dipl.-Arb., 2013
Anmerkung
Zsfassungen + 1 CD-ROM
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-51509 Persistent Identifier (URN)
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Process engineering for ene-reductases [6.12 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Ene-Reduktasen aus der Familie der ?Old Yellow Enzyme? (OYE) sind bekannt dafür asymmetrische, NAD(P)H-abhängige Bioreduktionen aktivierter C=C Bindungen zu katalysieren. Außerdem ist eine Dimutase Reaktion (Disproportionierung), die eine Nebenreaktion der OYEs darstellt, beschrieben, in der zwei Moleküle Cyclohex-2-enon durch Wasserstofftransfer jeweils ein Molekül Cyclohexanon und ein Molekül Phenol bilden.In dieser Diplomarbeit werden Techniken der Optimierung vorgestellt, die zu Prozessverbesserungen führen, um Ene-Reduktasen auch im präparativen Maßstab anwenden zu können. Dreizehn Flavoproteine der ?Old Yellow Enzyme? Familie wurden gefunden, welche die Disproportionierung von konjugierten Enonen katalysieren. Aufgrund von Inhibition durch das Nebenprodukt Phenol konnten allerdings nur unvollständige Umsätze erreicht werden. Deshalb wurden verschiedene Systeme, wie MP-Carbonat, Aktivkohle, Phenylboronsäuren, Tyrosinase, Meerrettich Peroxidase und Laccase, mit denen Phenol beseitigt werden kann, eingesetzt. Es wurden 39 organische Lösungsmittel in Konzentrationen von bis zu 97% auf ihre Einsatzfähigkeit sowohl in der NAD(P)H-abhängigen Bioreduktion sowie in der NAD(P)-freien Disproportionierung mittels Ene-Reduktasen getestet. Lösungsmittel, die positive Ergebnisse zeigten, wurden mit Polaritätsparametern korreliert. Bei hohen Konzentrationen an Lösungsmittel konnten in der NAD(P)H-abhängigen Bioreduktion keine Umsätze erzielt werden, da das NAD(P)H in organischen Lösungsmitteln nicht löslich ist, wogegen in der Disproportionierung mit den mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln hohe Umsätze erreicht wurden. Die positiven Ergebnisse werden dem hohen Extraktionspotential zugeschrieben, da dadurch das inhibierende Phenol beseitigt wird. Es konnte festgestellt werden, dass die Lösungsmittel, mit denen die höchsten Umsätze in der Disproportionierung erzielt wurden, neben einem hohen Extraktionspotential für Phenol auch einen hohen logP-Wert aufweisen müssen.

Zusammenfassung (Englisch)

Ene-Reductases from the ?Old Yellow Enzyme? (OYE) family are well known for catalyzing the asymmetric NAD(P)H-dependent bioreduction of activated C=C bonds. In addition, a dismutation reaction (disproportionation) is described as a side-activity of OYEs, in which two molecules of cyclohex-2-enone undergo hydrogen transfer to form equimolar amounts of cyclohexanone and phenol. During the course of this diploma thesis engineering techniques for ene-reductases were studied in detail with the aim to optimize processes for ene-reductases, making them applicable for preparative scale.Thirteen flavoproteins from the ?Old Yellow Enzyme? family were found to catalyse the disproportionation ('dismutation') of conjugated enones. Incomplete conversions, which were attributed to inhibition by the co-product phenol, could be circumvented via in-situ co-product removal (ISPR) by scavenging the phenol using the polymeric adsorbent MP-carbonate as well as using other systems, such as activated charcoal, phenylboronic acids, tyrosinase, horseradish peroxidase and laccase. The usability of 39 different organic co-solvents in up to 97% concentration for the NAD(P)H-dependent bioreduction and for the NAD(P)H-free disproportionation employing Old Yellow Enzyme 1 (OYE1) as biocatalyst was investigated. Polarity parameters can be correlated to applicable co-solvents. Whereas the NAD(P)H-dependent bioreduction showed no conversions at high co-solvent concentrations due to the insolubility of NAD(P)H in organic solvents, the NAD(P)H-free disproportionation was successful in water-immiscible co-solvents. This positive effect was attributed to extraction of inhibiting phenol, which is formed during the reaction, proving the usability of co-solvents as an in-situ-co-product-removal-system for OYE1. It was found that the best co-solvents for the disproportionation reaction require both, a high potential to extract phenol and a high logP value.