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Enzyme für umweltfreundliche Chemie nutzen

Veröffentlicht am 8. Januar 2018, 17:00 Uhr
Bielefelder Wissenschaftler beteiligt an Veröffentlichung in Fachzeitschrift aus Nature-Verlag  

Enzyme als natürliche Biokatalysatoren werden schon länger vielfältig für chemische Synthesen genutzt. Ein aktueller Trend in der Biotechnologie ist die direkte Kombination solcher Verfahren mit chemokatalytischen Reaktionen, um umweltfreundliche und ressourcenschonende Verfahren zu entwickeln. In der neuen Fachzeitschrift Nature Catalysis würdigt ein Übersichtsartikel dieses sich rasch entwickelnde Forschungsgebiet. Als Vertreter der „Grünen Chemie“ hat Professor Dr. Harald Gröger von der Universität Bielefeld an dem Beitrag mitgewirkt.

Prof. Dr. Harald Gröger gilt als Vertreter der „Grünen Chemie“, in der es um umweltschonende chemische Reaktionen geht. Foto: Universität Bielefeld
Prof. Dr. Harald Gröger gilt als Vertreter der „Grünen Chemie“, in der es um umweltschonende chemische Reaktionen geht. Foto: Universität Bielefeld
Grögers Forschungsgruppe an der Universität Bielefeld ist spezialisiert auf die Kombination von Bio- und Chemokatalysatoren. Biokatalysatoren finden sich als Enzyme in der Natur. Chemokatalysatoren sind künstlich entwickelt. „Mit der Kombination aus Chemo- und Biokatalyse in sogenannten Mehrstufen-Eintopf-Synthesen wollen wir effizient beispielsweise pharmazeutisch relevante Produkte nachhaltiger und gezielter erzeugen“, sagt Gröger.

Die Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe und anderer komplexer Verbindungen erfolgt über viele aufeinander aufbauende Schritte. Von Vorteil wäre eine direkte Kombination mehrerer dieser Reaktionen. Allerdings sind die meisten chemischen Reaktionen nicht ohne weiteres mit Enzymreaktionen vereinbar.

Inzwischen ist es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelungen, solche effizienten mehrstufigen „Eintopfsynthesen“ zu erzielen, indem sie die Reaktionsbedingungen wie Temperatur oder Lösungsmittel steuern oder auch die Katalysatoren anpassen. Mittlerweile können bestimmte Metall- und Organokatalysatoren, aber auch elektrochemische Methoden und sogar lichtinduzierte Reaktionen mit enzymatischen Reaktionen effizient kombiniert werden. Zur Realisierung der neuen „Eintopfsynthesen“ haben sowohl neue Entwicklungen in der Chemie, die Entdeckung und Anpassung von Enzymen im Rahmen von biologischen Arbeiten als auch verfahrenstechnische Konzepte beigetragen. „Auf diese Weise brauchen wir die Zwischenstufen nicht mehr zu isolieren. Außerdem erzielen wir höhere Ausbeuten“, sagt Gröger.

Eine Zusammenfassung dieser aktuellen Entwicklungen liefert der jetzt in Nature Catalysis erschienene Übersichtsartikel des internationalen Autorenteams unter der Federführung von Professor Dr. Uwe Bornscheuer von der Universität Greifswald. Mitgearbeitet haben neben den Wissenschaftlern aus Greifswald und Bielefeld Wissenschaftler der Technischen Universität Wien (Österreich) und von den Pharmaunternehmen Novartis und Roche (Schweiz).

Originalveröffentlichung:
F. Rudroff, M. D. Mihovilovic, H. Gröger, R. Snajdrova, H. Iding and U. T. Bornscheuer: Opportunities and challenges for combining chemo- and biocatalysis. Nature Catalysis. Heftinhalt: www.nature.com/natcatal. Artikel: https://doi.org/10.1038/s41929-017-0010-4, erschienen am 08.01.2018.

Weitere Informationen:
Pressemitteilung „Umweltschonende Chemikalienproduktion marktreif machen“ (22.11.2017): https://ekvv.uni-bielefeld.de/blog/uniaktuell/entry/wellenleiter_chip_und_umweltschonende_chemikalienproduktion
Pressemitteilung: „Nitril-Chemikalien ohne hochgiftiges Zyanid hergestellt“ (26.09.2017): https://ekvv.uni-bielefeld.de/blog/uniaktuell/entry/nitril_chemikalien_ohne_hochgiftiges_zyanid
Pressemitteilung „Mit einem Flow-Reaktor umweltschonend Wirkstoffe erzeugen“ (28.07.2017): https://ekvv.uni-bielefeld.de/blog/uniaktuell/entry/mit_einem_flow_reaktor_umweltschonend
 
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