Detailseite
Projekt
"Power to value-added products" durch Elektro-Biotechnologie: Herstellung von "Bulkchemikalien" durch Kombination von elektronischen und biokatalytischen Schritten in einem Reaktor mit “grüner” Elektrizität
Antragsteller
Professor Dr. Harald Gröger; Dr. Helmut Schäfer
Fachliche Zuordnung
Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 536444156
Unter Verzahnung der Expertisen in Elektrochemie (Arbeitsgruppe Schäfer, Universität Osnabrück) und Biokatalyse (Arbeitsgruppe Gröger, Universität Bielefeld) ist dieses Tandemprojekt auf die Entwicklung von neuen Prozesstechnologien für chemoenzymatische Eintopf-Kaskaden ausgerichtet, die aus einer elektrochemischen Funktionalisierung eines organischen Moleküls mit anschließender Enzym-katalysierter Umwandlung der dabei gebildeten Zwischenstufe zum gewünschten Zielmolekül besteht. Solche Arten der Kombinaten von Elektrochemie und Biotechnologie ermöglichen einen “formalen” Zugang zu sogenannten “Dream Reactions”. Hierunter versteht man chemische Transformationen, für die kein (singulärer) Katalysator bislang existiert. Zum Beispiel wird in diesem Projektvorhaben eine direkte Eintopf-Aminierung von (substituierten) Toluolen unter Ausbildung von (substituierten) Benzylaminen anvisiert. Durch den vorteilhaften Einsatz von einzig Luftsauerstoff (aus der Luft) und Ammoniak würde eine solche nachhaltige Prozesstechnologie zukünftig auch hochattraktiv für Anwendungen in der Bioökonomie im Bezug auf neue Produktionsprozesse für wertsteigernde Massen-Chemikalien und "power-to-product"-Verfahren sein. Eine solche Eintopf-Kaskade basiert auf einer einleitenden elektrochemischen Oxidation von Toluol(en) unter Erhalt von Benzaldehyd(en) und der anschließenden enzymatischen reduktiven Aminierung unter Ausbildung von Benzylamin(en). Es sei herausgestellt, dass als zweiter elektrochemischer Schritt eine Reduktion der in situ-gebildeten oxidierten Form des Cofaktors, NAD+, unter Regeneration des für die reduktive Aminierung benötigten Cofaktors NADH ausgeführt wird. Entsprechend werden lediglich O2 und NH3 als Reagenzien sowie „grüne Energie“ (Solarstrom, Windenergie) für diesen Prozess benötigt. Eine Herausforderung besteht allerdings in der Realisierung der individuellen Reaktionen in vorzugsweise Wasser ebenso wie im Erzielen der Kompatibilität dieser Schritte.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
