Verknüpfung von Hochdruck‐Synthesegas‐Metallkatalyse und Biokatalyse in Tandem‐Eintopf‐Verfahren für die Synthese nicht‐chiraler und chiraler Alkohole aus Alkenen in Wasser

Abstract

AbstractWährend simultan ablaufende Reaktionen zu den faszinierendsten Merkmalen der Biosynthese gehören, bietet dieses Konzept der Tandemprozesse auch ein großes Potenzial für die chemische Industrie im Hinblick auf eine geringere Abfallproduktion und eine verbesserte Prozesseffizienz und Nachhaltigkeit. Obwohl es Beispiele für chemoenzymatische Eintopf‐Synthesen gibt, ist die Kombination völlig unterschiedlicher Reaktionstypen zugleich selten. In diesem Beitrag zeigen wir, dass extreme „Antipoden“ der „Katalyse‐Welten“ wie die Synthesegas‐basierte Hochdruck‐Hydroformylierung und die biokatalytische Reduktion, welche beide als einzelne Reaktionen eine herausragende Rolle spielen, in einem Tandem‐artigen Eintopf‐Verfahren in Wasser kombiniert werden können. Hierbei wurde sowohl für den Biokatalysator als auch den Chemokatalysator keine signifikante Deaktivierung festgestellt. Ein Nachweis für die Machbarkeit eines solchen Eintopf‐Prozesses ausgehend von 1‐Octen wurde durch einen Umsatz von >99 % und einer isolierten Ausbeute von 80 % der gewünschten Alkoholisomere erbracht. Alle erforderlichen Komponenten für die Hydroformylierung und die Biokatalyse wurden von Anfang an im Reaktor vorgelegt. Dieses Konzept wurde mit der Durchführung der Hydroformylierung von Styrol und einer enzymatischen dynamisch‐kinetischen Racematspaltung im Tandem‐Modus auf die enantioselektive Synthese chiraler Produkte ausgeweitet, wobei dies zu einem exzellenten Umsatz von >99 % und einem Enantiomerenverhältnis von 91 : 9 für (S)‐2‐Phenylpropanol führte. Der gesamte Prozess verläuft in Wasser unter milden und energiesparenden Bedingungen sowie ohne die Erfordernis zur Isolierung von Zwischenprodukten.