Untersuchung von neuartigen Methoden zur Enzymimmobilisierung und Reaktionsführung für enzymkatalysierte Synthesen - Wunschik, Dennis (2021)
Im Rahmen dieser Arbeit werden neue Synthesewege mittels immobilisierter Enzyme entwickelt. Im ersten Teil der Arbeit werden hierfür kommerzielle Enzymformulierungen verwendet, während der Schwerpunkt im zweiten Teil auf der Entwicklung neuer Immobilisationstechniken und deren reaktionstechnische Anwendung für neuartige Reaktionen liegt. Die direkte Funktionalisierung von Polymeren mit zyklischen Carbonaten bietet die Möglichkeit einer isocyanatfreien Urethan (NIPU) Vernetzung. Daher wird eine biokatalytische Modellreaktion zur (Bi-)Funktionalsierung von Carboxylgruppen von Disäuren oder Polyestern mit zyklischem Glycerincarbonat entwickelt, die in der Folge auf kommerzielle Polyester Bindemittel für die Lackindustrie angewandt wird. Dabei zählen neben der Lipasenkatalyse die Reaktionszeit und -temperatur zu den Schlüsselfaktoren, um die Integrität des zyklischen Carbonats zu erhalten. Das synthetisierte SB-BisCC kann als grüner NIPU-Baustein dienen, während der funktionalisierte Polyester unter Verwendung einer deutlich reduzierten Menge an Aminkatalysator zu einer Stahlbeschichtung mit guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften verarbeitet werden kann. Der zweite Teil beschreibt die Entwicklung zweier neuartiger Immobilisierungsverfahren: Lipase B aus C. antarctica wird auf PMMA-beschichteten SiO2 Partikeln, die mittels kontrollierter radikalischer Polymerisation hergestellt werden, immobilisiert. Der Einfluss der Oberflächenstruktur auf die Lipaseaktivität wird durch Variation der PMMA-Dichte und der daraus resultierenden Polymerstruktur analysiert. Der Lipasenkatalysator kann über sechs Recyclingschritte wiederverwendet werden, wobei intermediale Pfropfdichten zu den stabilsten Biokatalysatoren führen. Die mehrfache Verwendung ist ebenfalls in nicht nativen Medien möglich. Die kommerzielle Peroxidase MaxiBright® wird auf Polyvinylamin beschichteten Textilien kovalent mittels Glutardialdehyd immobilisiert. Anhand der Epoxidierung von Cyclohexen wird erstmalig die Möglichkeit der Nutzung der ...