@phdthesis{Schmidt2015,
  author    = {Sandy Schmidt},
  title     = {An artificial enzyme cascade for the biocatalytic synthesis of polymer building blocks},
  journal    = {Eine artifizielle Enzymkaskade zur biokatalytischen Synthese von Polymervorstufen},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002343-6},
  year      = {2015},
  abstract  = {Diese Doktorarbeit beschreibt die Untersuchung einer artifiziellen Enzymkaskade bestehend aus einer ADH aus Lactobacillus kefir, einer CHMO aus Acinetobacter sp. NCIMB 9871 und Lipase A aus Candida antarctica bez{\"u}glich der biokatalytischen Synthese der Bulkchemikalie \ε-Caprolakton, sowie weiteren Derivaten f{\"u}r deren Anwendbarkeit als Polymervorstufen. Aufgrund zahlreicher Limitationen, die einen solchen biokatalytischen Weg bisher verhindern, war das erste Ziel dieser Arbeit die Generierung einer stabilisierten Variante der CHMO. Mittels einer Struktur-basierten Ver{\"a}nderung dieses Enzyms konnten deutlich verbesserte Varianten in Bezug auf eine erh{\"o}hte Stabilit{\"a}t gegen{\"u}ber Oxidation, aber auch gegen{\"u}ber h{\"o}heren Temperaturen generiert werden, ohne die katalytische Effizienz des Enzyms signifikant zu beeinflussen. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war der zweiten gro{\"s}en Herausforderung auf dem Weg zur biokatalytischen Synthese von Polyestervorstufen gewidmet, n{\"a}mlich der Produktinhibierung der CHMO vor allem bei h{\"o}heren Konzentrationen. Diese Produktinhibierung, ausgel{\"o}st durch \ε-Caprolakton, kann zu einer Enzyminaktivierung f{\"u}hren. Um diese Limitation zu {\"u}berwinden, wurde eine elegante L{\"o}sung entwickelt, bei der die direkte Ring{\"o}ffnungs-Oligomerisierung des in situ gebildeten \ε-Caprolakton in w{\"a}ssriger Phase unter Nutzung der Lipase A aus Candida antarctica von entscheidender Bedeutung war. So wurde das Problem der Produktinhibierung gel{\"o}st, und Oligo-\ε-Caprolakton wurde mit >20 glL ausgehend von 200 mM Cyclohexanol erhalten. Dieses Oligomer konnte chemisch leicht zu PCL polymerisiert werden. Mittels einer weiteren Prozess-Entwicklungsstrategie durch ein sogenanntes L{\"o}sungsmittel-Engineering konnte gezeigt werden, dass Biotransformationen sehr viel schneller unter Einsatz eines Isooktan-haltigen organischen Zweiphasensystems bei Nutzung freier Enzyme erfolgen. Schlie{\"s}lich wurde die verbesserte Enzymkaskade auf die biokatalytische Synthese von chiralen Oligoestern angewendet. Dabei konnte erfolgreich gezeigt werden, dass funktionalisierte chirale Verbindungen in hohen Ausbeuten (bis zu > 99 \%) und hohen optischen Reinreiten (bis zu > 99 \%) synthetisiert werden konnten. Durch eine nachfolgende enzymatische und enantioselektive Ring-{\"O}ffnung der enantioreinen Monomere konnten chirale Oligoester erfolgreich synthetisiert werden. In industriellem Ma{\"s}stab wird Poly-e-caprolacton (PCL) gegenw{\"a}rtig nur chemisch produziert, wobei mit Peressigs{\"a}ure ein gef{\"a}hrliches Reagens als Oxidationsmittel genutzt wird. Baeyer-Villiger-Monooxygenasen (BVMOs) erm{\"o}glichen im Prinzip die enzymatische Synthese von e- Caprolacton (e-CL) direkt ausgehend von Cyclohexanon mit molekularem Sauerstoff, doch gegenw{\"a}rtige Systeme leidenunter niedriger Produktivit{\"a}t sowie Substrat- und Produktinhibierung. Wir {\"u}berwanden wesentliche Imitationen eines solchen biokatalytischen Wegs durch die Kombination einer Alkoholdehydrogenase mit einer BVMO f{\"u}r die effiziente Oxidation von Cyclohexanol zu e-CL. Entscheidend war die direkte Ring{\c{c}}ffnungs-Oligomerisierung des in situ gebildeten e-CL in w{\"a}ssriger Phase unter Nutzung der Lipase A aus Candida antarctica. So wurde das Problem der Produktinhibierung gel{\"o}st, und Oligo-e-CL wurde mit >20 gl1 ausgehend von 200 mm Cyclohexanol erhalten. Dieses Oligomer konnte chemisch leicht zu PCL polymerisiert werden.},
  language  = {en}
}