Das neue Feld der Biohybriden Enzymkatalyse hat sich zum Ziel gesetzt, katalytische Methoden aus verschiedenartigen Bereichen mit der Enzymkatalyse zu kombinieren. Unser Hauptaugenmerk richtet sich hierbei auf die Chemo-enzymatische Synthese und biohybride Elektrokatalyse zur Generierung von Grund- und Feinchemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen.

Es gibt bereits eine Reihe von Beispielen, in denen solche biohybriden Ansätze erforscht werden. Es existieren eine Fülle an organischen und anorganisch-chemischen Katalysatoren sowie elektrochemisch genutzten Elektrodenmaterialien. Dennoch fehlt ihnen im Allgemeinen die Kompatibilität mit Enzymen und biogenen Substraten und den dazugehörigen Lösungsmitteln. Auf dieser Basis erforschen wir chemo-enzymatische und elektro-enzymatische Prozesse für die effiziente und zielgerichtete Umsetzung von komplexen biogenen Rohstoffen. Erste Erfolge konnten wir bei der Kombination von chemischer Oxidation durch molekularen Sauerstoff mit biokatalytischen Dehydratisierungsreaktionen verzeichnen. Als Beispiel konnten vier verschiedene 2-Keto-3-desoxy Zuckersäuren durch die Kombinationen eines Goldkatalysators, der in einem kontinuierlichen Reaktor zurückgehalten wurde, mit einer immobilisierten Dehydratase erhalten werden. Des Weiteren wird bei uns die kontinuierliche Verbindung von elektrochemischen Reaktionen mit bioenzymatischer Produktgenerierung durch Prozessanalysen und Elektrodenentwicklung vertiefend erforscht.

Abbildung 1: Ein-Topf- (A) und Kompartiment-Aufbau für die chemoenzymatische Synthese von KDS. (B) Direkter Transfer von Zuckersäurelösung auf immobilisierte SsDHAD. (C) Einstellung des pH-Wertes und Entfernung von H2O2 durch Katalase-Behandlung vor der Beladung der immobilisierten SsDHAD mit Zuckersäurelösung und der anschließenden Aufreinigung der KDS über Anionen- und Kationenaustauschchromatographie. Symbole und Zeichnungen werden in Übereinstimmung mit der Literatur verwendet. Aus DOI 10.1021/acscatal.6b01276