Chemie mit den Werkzeugen der Natur
V7 Wolf-Dieter Fessner
TU Darmstadt, Institut für Organische Chemie,
Petersenstr. 22, 64287 Darmstadt
Im Kontext der Bemühungen der chemischen Industrie um umwelt- und resourcenschonende
Produkte und Produktionsverfahren ("sustainable development") ist das Schlagwort
von der "Grünen Chemie" geprägt worden, nach dem die Verhinderung einer
ökologischen Belastung in der gesamten Produktionskette gesucht wird: durch
umweltfreundliche Ausgangsstoffe, umweltfreundliche Herstellungsverfahren,
umweltfreundliche Produkteigenschaften.
Enzyme sind wegen ihrer spezifischen Katalyseeigenschaften und ihrer hohen Selektivität
besonders geeignet zur Entwicklung neuer energie- und umweltschonender Syntheseverfahren.
Insbesondere können Enzyme in nahezu beliebiger Kombination und Anzahl in vitro oder in
rekombinanten Organismen zu katalytisch aktiven Ensembles zusammengestellt werden, um
selektiv serielle oder parallele Umsetzungen geeigneter Substrate entlang hochspezifischer
Reaktionskaskaden zu verwirklichen, da ihre katalytische Funktion normalerweise mit einem
umweltgerechten Bedarfsprofil von milden Reaktionsbedingungen -z.B. Wasser als
Lösungsmittel, Umgebungstemperatur, Normaldruck, neutraler pH - kompatibel sind. Damit
lassen sich häufig komplexe Transformationen als Eintopf-Synthesen realisieren, was eine
unmittelbare Nutzung regenerativer Resourcen ohne aufwendige Schutzgruppenchemie
ermöglicht. Mit klassisch-chemischen Synthesemethoden ist eine ähnliche Vorgehensweise
praktisch nicht realisierbar.
Anhand ausgewählter Beispiele werden sowohl die prinzipielle Vorgehensweise zur Nutzung
multienzymatischer Reaktionskaskaden, als auch mögliche Schnittstellen bei der chemischen
Synthese von Vorstufen oder bei einer chemischen Weiterverwendung der Produkte beleuchtet.