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Enantioselective biocatalysis for the preparation of optically pure tertiary alcohols

  • Tertiary alcohols have become interesting targets for organic synthesis themselves or as building blocks for valuable pharmaceutical compounds. However, the synthesis of optically pure tertiary alcohols is still a challenge both chemical and enzymatic means. Enzymes containing the GGG(A)X motif in the active site region have been known to show activity towards these sterically demanding substrates. Several tertiary alcohols have been resolved with high enantioselectivity by using this biocatalytic synthetic route. This thesis aims at providing a better understanding of enantiorecognition of GGG(A)X motif hydrolases in the enzymatic synthesis of enantiomerically enriched tertiary alcohols. Kinetic resolution of a wide range of tertiary alcohols using hydrolases provided insights on factors that can influence enantioselectivity of GGG(A)X motif enzymes. Additionally, a newly proposed chemoenzymatic method to synthesize protected alpha,alpha-dialkyl-alpha-hydroxycarboxylic acids has broadened the application of these enzymes to synthesize optically pure tertiary alcohols. Newly found biocatalysts through functional screening, database mining and rational protein design approaches provided a better enzyme platform for optically pure tertiary alcohol resolution.
  • Tertiäre Alkohole haben sich zu interessanten Zielen in der organischen Synthese und zu Bausteinen für wertvolle pharmazeutische Komponenten entwickelt. Allerdings ist die Synthese optisch reiner tertiärer Alkohole nach wie vor eine Herausforderung sowohl in chemischer wie auch in enzymatischer Hinsicht. Enzyme mit einem GGG(A)X-Motiv im aktiven Zentrum sind bekannt dafür,Aktivität gegenüber diesen sterisch anspruchsvollen Substraten zu zeigen. Mehrere tertiäre Alkohole wurden bereits über einen biokatalytischen Weg mit hohem Enantiomerenüberschuss hergestellt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein besseres Verständnis für die Erkennung der Enantiomeren in GGG(A)X-Motiv Hydrolasen bei der enzymatischen Synthese von optisch angereicherten tertiären Alkoholen zu schaffen. Die kinetische Racematspaltung einer Vielzahl von tertiären Alkoholen mit Hilfe von Hydrolasen ermöglichte dabei Einblicke bezüglich der Faktoren, die die Enantioselektivität von GGG(A)X-Motiv Enzymen beeinflussen. Eine neu entwickelte chemoenzymatische Methode zur Synthese geschützte alpha,alpha-Dialkyl-alpha-hydroxycarboxylsäuren erweitert darüber hinaus die Anwendungsgebiete dieser Enzyme bei der Synthese optisch reiner tertiärer Alkohole. Die über funktionelles Screening, Datenbankdurchmusterung und rationales Proteindesign neu gefundenen Biokatalysatoren stellen eine erweiterte enzymatische Plattform dar zur Herstellung optisch reiner tertiärer Alkohole.

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Metadaten
Author: Giang Son Nguyen
URN:urn:nbn:de:gbv:9-000886-9
Title Additional (German):Enantioselektive Biokatalyse zur Herstellung optisch reiner tertiärer Alkohole
Advisor:Prof. Dr. Uwe Bornscheuer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2010/12/15
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2010/12/08
Release Date:2010/12/15
Tag:tertiärer Alkohole
biocatalysis, enzyme, tertiary alcohol
GND Keyword:Alkohol, Alkohole, Biokatalyse, Biokonversion, Enzym
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Chemie und Biochemie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
MSC-Classification:92-XX BIOLOGY AND OTHER NATURAL SCIENCES / 92Cxx Physiological, cellular and medical topics / 92C40 Biochemistry, molecular biology