Forschungsbericht

Drittmittelprojekt

Titel:
Anwendung von Lipoxygenase und Peroxidase für selektive Katalysen in der organischen Synthese

Projektleitung an der Universität Würzburg:

Prof. Dr. Peter Schreier ,Tel: 0931-8885481,Fax: 0931-8885484,Mail: schreier@pzlc.uni-wuerzburg.de

Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler:

Kurzbeschreibung:
Im Lipoxygenase (LOX)-orientierten Teil des Vorhabens wurde das Potential des Soja-Isoenzyms L-1 für die regio- und enantioselektive Dioxygenierung phenolischer 1,4-(Z,Z)-Alkadiene und -Alkatriene studiert. Mit verschiedenen Synthesesubstraten sowie dem Naturstoff Cardanoldien durchgeführte Untersuchungen zeigten, daß LOX als selektiver Katalysator wirkt. Die Länge des Alkadien(trien)ylrestes erwies sich dabei als entscheidend für die Effektivität; die höchsten kcat-Werte sind für Substrate mit einer Linolsäure-analogen Seitenkette beobachtet worden. Auch Arylalkenone, die a priori nicht im Einklang mit den etablierten Vorstellungen des LOX-Katalysemechanismus stehen, sind von L-1 umgesetzt worden. Mit Curcumin als Substrat wurden so drei neue bicyclische Produkte erhalten.

Im Peroxidase (POD)-ausgerichteten Teil wurde das Potential des Enzyms aus Meerrettich (HRP) für die enantioselektive Reduktion von racemischen Alkylarylhydroperoxiden erforscht. Die Ergebnisse kinetischer Racematspaltungen zeigten, daß HRP sterisch ungehinderte Hydroperoxide mit hoher Enantioselektivität reduzierte, so daß optisch aktive Hydroperoxide und Alkohole mit Enantiomerenüberschüssen zwischen 80-100% vorlagen. Das chirale Erkennungsvermögen von HRP wurde durch sterische Beanspruchung in der Alkylkette und bei Vorliegen einer alpha-Verzweigung zur Hydroperoxygruppe eingeschränkt. Tertiäre Hydroperoxide wurden von HRP nicht umgesetzt. HRP erwies sich im übrigen auch als effektiver, allerdings unselektiver Katalysator der Biarylsynthese.
Bei allen Studien sind zur Stereokontrolle und zur Bestimmung von Absolutkonfigurationen chromatographische Methoden und die Exciton-CD-(ECCD)-Technik verwendet worden.

Schlagworte:
    Lipoxygenase
    Peroxidase
    Dioxygenierung
    Meerettich-Peroxidase
    Cardanoldien
    Arylalkenone
    Kinetische Racematspaltung
    Hydroperoxide
    Curcumin
    Chirale Analyse
    Exciton Circulardichroismus
    Biarylsynthese

Laufzeit: von 01.1996 bis 12.1998

Förderinstitution:
DFG ,Genehmigungsdatum: 01.10.1995

Publikationen:

W. Adam, U.Hoch, H.U. Humpf, C.R. Saha-Möller, P. Schreier. (1996). Horseradish peroxidase (HRP) catalyzed enantioselective reduction of racemic homoallylic alcohols: a novel enzymatic method for the preparation of optically active unsaturated diols and hydroperoxy alcohols. (Monographie)
O. Gimple, P. Schreier, H.U. Humpf. (1997). A new exciton-coupled circular dichroism method for assigning the absolute configuration in acyclic and alpha- and beta-hydroxy carboxylic acids. (Monographie)
U. Hoch, W. Adam, R. Fell, C.R. Saha-Möller, P. Schreier. (1997). Horseradish peroxidase - a biocatalyst for the one-pot synthesis of enantiomerically pure hydroperoxides and alcohols. (Monographie)
U. Hoch, H.U. Humpf, P. Schreier, C.R. Saha-Möller, W. Adam. (1997). Configurational assignment of optically active hydroperoxy homoallylic alcohols and the corresponding diols by circular dichroism and multidimensional chromatography. (Monographie)
C. Schneider, P. Schreier, H.U. Humpf. (1997). Exciton-coupled circular dichroism (ECCD) in acyclic hydroxylated dienes: A sensitive method for the direct sterochemical assignment of lipoxygenase products. (Monographie)
M.M. Schmitt, E. Schüler, M. Braun, D. Häring, P. Schreier. (1998). Horseradish peroxidase: An effective but unselective biocatalyst for biaryl synthesis. (Monographie)
M. Roth, B. Gutsche, M. Herderich, H.U. Humpf, P. Schreier. (1998). Dioxygenation of long-chain alkadienyl(trienyl)phenols by soybean lipoxygenase. (Monographie)
C. Schneider, A. Amberg, J. Feurle, A. Roß, M. Roth, G. Toth, P. Schreier. (1998). 2-[(4''-Hydroxy-3'-methoxy)-phenoxy]-4-(4''-hydroxy-3''-methoxy-phenyl)-8-hydroxy-6-oxo-3-oxo-3-oxabicyclo[3.3.0]-7-octene: Unusual product of the soybean lipoxygenase-catalyzed oxygenmation of curcumin. (Monographie)
W. Adam, M. Lazarus, C.R. Saha-Möller, P. Schreier. (1999). Biocatalytic synthesis of optically active alpha-oxyfunctionalized carbonyl compounds. (Monographie)
G. Toth, M. Roth, B. Weckerle, P. Schreier. (2000). Structural elucidation of two novel products from the soybean lipoxygenase-catalyzed dioxygenation of curcumin. (Monographie)

Links:
Forschungsschwerpunkt