Laccasen in der organischen Synthese

In Anbetracht immer knapper werdender natürlicher Ressourcen sowie einer rapide wachsenden Weltbevölkerung, steht besonders die chemische Industrie, unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit, der Umwelt und der Gesellschaft gegenüber in einer großen Verantwortung. Angesichts dessen stellt gerade die Biokatalyse als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts eine vielversprechende Alternative zu bereits etablierten chemischen Methoden dar. Gerade zur Knüpfung neuer C-C-Bindungen für die Darstellung hochfunktionalisierter chiraler Schlüsselintermediate herrscht in der Chemieindustrie großer Bedarf an geeigneten Biokatalysatoren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Eignung von Laccasen als Biokatalysatoren in der organischen Synthese evaluiert. Unter dem Aspekt einer „grünen“ Chemie wurde untersucht, inwiefern die Verwendung von Laccasen eine umweltfreundliche Alternative zu rein chemischen Verfahren bietet. Zu Beginn wurde mit Hilfe kommerziell verfügbarer Pilzlaccasen unter milden Reaktionsbedingungen und mit Luftsauerstoff als Oxidationsmittel eine neue Substanzklasse der 3-arylierten 3,4-Dihydrocumarine in einer oxidativen Michael-Addition dargestellt. Dieses Verfahren konnte darüber hinaus erfolgreich mit einem hydrogenolytischen Flusssystem in einer konsekutiven Ein-Topf-Sequenz kombiniert werden. In einem weiteren Projekt konnte durch Anwendung einer alkalophilen bakteriellen Laccase eine Laccase-katalysierte Michael-Reaktion zum ersten Mal in einem basischen Reaktionsmilieu entwickelt werden. Unter Beibehaltung der Regiound Diastereoselektivität, konnten hierbei die Reaktionsbedingungen im Vergleich zur Anwendung von acidophilen Pilzlaccasen signifikant verbessert werden. Schließlich konnte überdies die generelle Anwendbarkeit dieser bakteriellen Laccase anhand der Evaluierung zahlreicher Nukleophile aufgezeigt werden. Eine Induktion von Stereoselektivität und somit ein Einsatz von Laccasen zur asymmetrischen Katalyse war ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit. Hierzu konnte in Kombination mit der Organokatalyse über eine kovalente Aktivierung mit Hilfe von sekundären Aminen eine asymmetrische a-Arylierung von Aldehyden in einer Reaktionskaskade entwickelt werden.