Photoenzymatische Kaskadenreaktionen: Kopplung von photokatalytischer in-situ Wasserstoffperoxid-Produktion und Biokatalyse mit Peroxygenasen

• Antragsteller: Dr. Jonathan Bloh
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik ; Technische Chemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277634680

Peroxygenasen katalysieren eine Vielzahl an wichtigen Sauerstoff-Funktionalisierungen welche für die Synthese von chemischen und pharmazeutischen Grundbausteinen von großem Interesse sein können. Hierbei nutzen sie, im Gegensatz zu komplexen Cofaktoren der anderen Oxidoreduktasen, das kostengünstige und einfach herzustellende Wasserstoffperoxid (H2O2) als Cosubstrat. Aufgrund ihrer Instabilität gegenüber H2O2 ist ihre Anwendung jedoch aktuell sehr kompliziert. Im Vorprojekt konnte gezeigt werden, dass sich die heterogene Photokatalyse hervorragend für die adäquate in-situ H2O2 Versorgung eignet. Jedoch wurde eine Limitierung der Enzymstabilität durch photokatalytisch gebildete Hydroxylradikale festgestellt, weshalb die Performance noch leicht hinter den alternativen enzymatischen oder elektrochemischen H2O2 Versorgungsmethoden zurückbleibt. Die Weiterentwicklung des bisherigen Grundsatzbeweises durch die Entwicklung eines kinetischen Modells, die Verbesserung der eingesetzten Photokatalystoren hinsichtlich Radikalbildung, sowie der Einsatz von immobilisierten Enzymen sollen den Prozess noch effizienter gestalten. In einem weiteren Schritt soll eine online H2O2 und Produktanalytik entwickelt werden welche zur Steuerung des Prozesses genutzt werden kann. Schlussendlich soll durch den Einsatz effizienter Photoreaktoren eine Intensivierung des Prozesses erreicht und eine Skalierung demonstriert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Dirk Holtmann
• Kooperationspartner: Professor Dr. Frank Hollmann