Dioxygenase-Reaktivität von Hämoproteinen, die mit Nicht-Hem-Eisenkatalysatoren in asymmetrischen cis-Dihydroxylierungs- und Indol-Oxidationsreaktionen rekonstituiert wurden

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Dobbek; Professor Dr. Kallol Ray
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566809713

Das aktuelle Projekt zielt darauf ab, chemische Katalysatoren für asymmetrische cis-Dihydroxylierungs- und Indoloxidationsreaktionen in eine Proteinmatrix zu integrieren. Das übergeordnete Ziel besteht darin, Biohybridkatalysatoren mit einem sehr breiten Substratbereich zu schaffen, der sowohl aromatische als auch aliphatische Alkene umfasst. Diese Katalysatoren werden eine nachhaltige und umweltfreundlichere Alternative zu Sharpless-Dihydroxylierungsreaktionen für die Herstellung von enantiomerenreinen cis-vicinalen Diolen bieten. Neben ihrer großen Bedeutung in der organischen Synthese sind vicinale Diole auch in der industriellen Produktion von Bulk- und Feinchemikalien vertreten. Einfache Diole wie Propylenglykol und Ethylenglykol werden als Polyester-Monomere oder Frostschutzmittel eingesetzt und in einer Größenordnung von mehreren Tonnen pro Jahr hergestellt, während 1,2-Hexandiol oder 2,3-Butandiol wichtige Ausgangsmaterialien für die Feinchemieindustrie sind. Darüber hinaus wollen wir (1) die Reaktivität der chemischen Katalysatoren durch die Kontrolle der Umgebung um den Katalysator herum, einschließlich der Ladungen, (De)Protonierungsereignisse, Substratzugriff und Produktaustritt, abstimmen und (2) die Umsatzzahl labiler synthetischer Katalysatoren erhöhen, indem wir sie vor Inaktivierung schützen. Die Bemühungen werden auch darauf abzielen, den Reaktionsmechanismus der cis-Dihydroxylierungs- und Indoloxidationsreaktionen auf der Ebene der elektronischen Struktur zu entschlüsseln. Als experimentelle Mittel zur eindeutigen Zuordnung der elektronischen Struktur der Reaktionszwischenprodukte werden verschiedene Formen spektroskopischer Methoden eingesetzt, indem diese unter transienten oder Freeze-Quench-Bedingungen eingefangen werden. Die Hauptziele des Projekts sind 1) Initiierung innovativer und weltweit führender Studien zur Entwicklung umweltfreundlicher asymmetrischer cis-Dihydroxylierungskatalysatoren, die zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen und deren Anwendung in der großtechnischen organischen Synthese führen. 2) Die wachsenden Verbindungen zwischen führenden internationalen Forschern zu stärken und durch den Austausch von Wissen und Fachkenntnissen des Korean Research Laboratory (KRL) und der German Research Laboratories (GRLs) eine enorme Synergie zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südkorea
• Partnerorganisation: National Research Foundation of Korea, NRF
• Kooperationspartner: Professor Wonwoo Nam, Ph.D.