Helmholtz-Gemeinschaft

Einleitung
Interessanterweise sind beide Enzyme unter Prozessbedingungen mit Aldehyden als Substrate
weit weniger stabil. Für die BFD wurde bei Anwesenheit von Acetaldehyd (100 und 200 mM)
eine Verringerung der ermittelten Halbwertszeit von ca. 36 Tagen auf 1,5 – 1,8 Tage bzw. mit
Benzaldehyd (25 mM) auf 5,3 Tage beobachtet (Iding et al., 2000). Mit Propanal (100 mM)
als Substrat fiel die Halbwertszeit von etwa 55 Tagen auf 3,9 Tage ab (Mikolajek et al.,
2009). Noch gravierender, hinsichtlich der Anwendung in Syntheseprozessen, stellt sich die
Inaktivierung der BAL in Anwesenheit der aldehydischen Substrate dar. Bei Inkubation mit
aliphatischen Aldehyden wurden Halbwertszeiten der BAL von 3,7 Stunden (100 mM
Methoxyacetaldehyd) und 4 Stunden (100 mM Propanal) ermittelt (Hildebrand et al., 2007,
Mikolajek et al., 2009). Bei Verwendung aromatischer Substrate wie 3-Methoxy- und
2-Chlorbenzaldehyd konnte bereits nach wenigen Minuten (15-30 min) eine hohe bzw.
vollständige Inaktivierung beobachtet werden (Zehentgruber, 2006). Als Ursache für die hohe
Inaktivierungsrate wurde die kovalente Bindung der Aldehyde an die freie Aminogruppe von
Lysinresten unter Ausbildung einer Schiff-Base vermutet. Die schnelle Inaktivierung ist für
länger währende Synthesen nicht besonders vorteilhaft. Bisher ist die Inaktivierung der BAL
durch die Aldehyde kaum untersucht und ist ein wichtiger Gegenstand der vorliegenden
Arbeit.
1.5 Aktivität und Stabilität der BAL in unkonventionellen Medien
1.5.1 Verwendung von Kosolventien
Aufgrund der geringen Löslichkeit der aromatischen Substrate und Produkte wurde der
Einsatz von Kosolventien, besonders von Dimethylsulfoxid (DMSO) eingehend untersucht.
Demir und Mitarbeiter beschrieben den Einsatz von 20 vol% DMSO (v/v) als förderlich für
die Synthese von chiralen 2-Hydroxyketonen mit der BAL (Demir et al., 2001, Demir et al.,
2002). Für die BAL konnte bei Einsatz von 20 vol% DMSO eine Senkung der Lyaseaktivität
um 85-88% (Benzoinspaltung) dafür aber eine Steigerung der Ligaseaktivität (30 mM
Benzaldehyd) von etwa 20% beobachtet werden (Janzen, 2002, Janzen et al., 2006), wobei
die verbesserte Ligaseaktivität auch auf eine pH-Verschiebung im Puffer durch die Zugabe
von DMSO zurückzuführen sein kann (Kokova, 2009). Durch die Zugabe von 20 vol%
DMSO zu dem meist verwendeten Kaliumphosphatpuffer (Kpi), verschiebt sich der pH-Wert
des Puffers um 0,5 Einheiten ins Alkalische, bei 30 vol% DMSO sind es sogar 0,7 pH
Einheiten (Kokova, 2009, Stillger, 2004). Der Versuch von Janzen wurde ausgehend von Kpi-
Puffer mit einem pH von 7 durchgeführt (Janzen, 2002). Unter Berücksichtigung, dass BAL
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