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Biokatalyse

Die Biokatalyse (Anwendung von Enzymen als Katalysatoren in chemischen Reaktionen) ist zu einer Standardtechnologie geworden. Mit einem passenden Biokatalysator können Reaktionen etabliert werden, die sich durch eine hohe Selektivität und Effizienz auszeichnen. Weitere Vorteile der Biokatalyse, die zu niedrigen Produktionskosten führen, sind:

  • Etablierung von neuen Reaktionen, die nur enzymatisch möglich sind
  • Reaktionen, die sehr selektiv ablaufen und in denen keine Nebenprodukte gebildet werden
  • Reaktionen, die unter milden Bedingungen ablaufen und weniger Energie benötigen
  • Biokatalysatoren sind leicht zu entsorgen und biologisch abbaubar

c-LEcta hat ein breites Know-how bei der Etablierung von Biokatalyse-Anwendungen aufgebaut und erfolgreich zahlreiche biotechnologische Prozesse etabliert. c-LEcta’s kompetitive Technologieplattform ermöglicht die schnelle Identifikation von passenden Biokatalysatoren für die Entwicklung oder Optimierung von Produktionsprozessen. Sie umfasst zum Beispiel:

  • Eine kontinuierlich wachsende Enzymkollektion (bisher schon über 250 Enzyme im „Ready-to-Screen“ Format)
  • Proprietäre Ansätze zum Enzyme Engineering von suboptimalen Biokatalysatoren
  • Identifikation geeigneter Biokatalysatoren aus der Natur (Nutzung der Biodiversität)

Application Examples

c-LEcta hat schon zahlreiche neue Biokatalyse-Prozesse etabliert.

Die folgenden zwei Beispiele zeigen dies exemplarisch:

A Stereoselektive Synthese eines ß-Ketoesters durch eine optimierte Alkoholdehydrogenase

c-LEcta A Ketoester

Zur Etablierung dieser enantioselektiven Reaktion wurden mehr als 30 kommerziell erhältliche Alkoholdehydrogenasen (ADH) getestet, aber keines dieser Enzyme zeigte eine entsprechende Aktivität. c-LEcta entwickelte deshalb in einem Protein Engineering-Projekt ein entsprechendes Enzym. Dieses zeigte die erwartete Aktivität und das gewünschte Produkt wurde mit einem ee von >99% gebildet.

B Stereoselektive Veresterung von L-(-)-Menthol in einer technischen Menthol-Mischung

c-LEcta B Menthylester

Eine technische Mentholmischung, die aus einer Mischung von bis zu 8 Stereoisomeren bestand, bildete das Ausgangssubstrat. c-LEcta identifizierte eine neue Lipase, die selektiv nur das L-(-)- Menthol veresterte und eine deutlich bessere Performance als alle bisher bekannten Enzyme zeigt.

Chirale Verbindungen

Chirale Alkohole: c-LEcta Chiral Alcohols
Enantiomerenreine Alkohole können durch einige biokatalytische Reaktionen hergestellt werden. So katalysieren Alkoholdehydrogenasen (ADH) die asymmetrische Synthese ausgehend von einem Keton. Durch Esterasen / Lipasen werden sie in einer Razematspaltung erzeugt und P450 Monooxygenasen ermöglichen die direkte Hydroxylierung einer nicht-aktivierten C-H Bindung.

Chirale Amine: c-LEcta Chiral Amines
Enantiomerenreine Amine lassen sich durch Amino-Transaminasen (ATA) aus den entsprechenden Ketonen herstellen. Sie können außerdem durch Lipasen aus einem Razemat erzeugt werden. Weitere Strategien für die Herstellung von chiralen Aminen sind möglich. Konkrete Fragestellungen werden von c-LEcta`s Spezialisten gerne evaluiert.

Chirale Carbonsäuren: c-LEcta Chiral Acids
Enantiomerenreine Carbonsäuren lassen sich mittels Razematspaltung aus den entsprechenden Razematen der Nitrile, Carbonsäuren oder Amide herstellen. Mittels Razematspaltung können außerdem enantiomerenreine Nitrile, Ester oder Amide hergestellt werden.

Chirale Carbonyl-Verbindungen: c-LEcta Chiral Carbonyl Compounds
Enantiomerenreine Carbonyl-Verbindungen lassen sich mittels EN-Reduktasen (ERED) aus den entsprechenden ß-ungesättigten Carbonylverbindungen herstellen.

Weitere Verbindungen:
Zahlreiche weitere Verbindungen können effizient mittels Biokatalyse hergestellt werden. c-LEcta prüft für gewünschte Reaktionen und Syntheserouten gerne die entsprechende technische Machbarkeit.

Reaktionsspektrum

c-LEcta hat eine breite Expertise bei der Etablierung von neuen Biokatalyse-Prozessen. Dies konnte zum Beispiel bei der Etablierung von folgenden Reaktionen gezeigt werden:

c-LEcta Reaction Spectrum
  • Oxidationen / Reduktionen (z. B. stereoselektive Reduktionen von Ketonen)
  • Razematspaltungen (z. B. durch selektive Esterhydrolyse, Veresterung oder Amidierung)
  • Synthese von chiralen Aminen (z. B. durch Transaminierung)
  • Synthese von Amiden oder Carbonsäuren aus Nitrilen
  • Synthese von Estern in organischen Lösungsmitteln

c-LEcta’s Enzymkollektion enthält zurzeit schon mehr als 250 Enzyme aus verschiedenen Enzymklassen. Das Screening dieser Enzyme ermöglicht die schnelle Identifikation passender Biokatalysatoren für eine entsprechende Reaktion und dient als Ausgangspunkt für eine maßgeschneiderte Entwicklung optimierter Biokatalysatoren.