Forskere finder nye måder at bruge bioraffinaderikemikalier på

Forskere fra gruppen Synthetic Organic Chemistry ved Aalto Universitet har etableret et innovativt system, der anvender enzymer til valorisering af biogene furaner, fører til organiske strukturer, som f.eks. findes i dufte, lægemidler og komplekse bioaktive naturlige produkter, såsom vitaminer.

Furfural er en almindelig forløber for mange furanbaserede kemikalier. Det er en vigtig kemisk platform afledt af lignocelluloseholdig biomasse, hvorfra der er opstået adskillige succesrige tilgange til furan-afledte biobrændstoffer og grønne opløsningsmidler i løbet af de seneste år. Imidlertid, når det kommer til anvendelser i finkemiproduktion, mangel på kompleksitet og kravet om miljømæssigt tvivlsomme og dyre tungmetalkatalysatorer udgør alvorlige udfordringer på vej til kemiske produkter med høj værdi.

Ved at stole fuldt ud på naturens katalysatorer – enzymerne – giver den nu etablerede teknologi højeste biokompatibilitet og et meget grønnere fodaftryk sammenlignet med traditionelle tilgange.

Ved at prøve at efterligne klassisk kemi, der ikke oprindeligt findes i naturen, Målet er at udvide den biokatalytiske værktøjskasse og bruge enzymer på en mere alsidig måde.

"I denne særlige enzymatiske reaktion, vi var ikke kun i stand til at erstatte det almindeligt anvendte iridium, det er et af de sjældneste grundstoffer i jordskorpen og derfor uoverkommeligt dyrt, med en simpel proteinkatalysator. Ved at bruge enzymer i denne transformation, vi kan nu for første gang udføre reaktionen på en mere stereoselektiv måde og dermed opnå de valoriserede lactonprodukter med højere renhed", siger postdoc-forsker Yu-Chang Liu.

Forskerne var yderligere i stand til at bringe den nyopdagede enzymfunktion tilbage i et naturligt miljø ved at indsætte den genetiske kode for det nødvendige protein i en bakteriel vært. Dermed, en af ​​nøgletransformationerne kan udføres inden for en specielt designet mikroorganisme, hvilket fører til udsigten til at bruge celler til at producere højværdikemikalier fra furaner.

"Med introduktionen af ​​virkelig ikke-naturlige funktioner i levende organismer, vi vil være i stand til betydeligt at udvide biologiske produktionsscenarier i fremtiden. Evnen til at overbevise mikroorganismer til også at engagere sig i transformationer, der ikke er naturligt kodet i nogen biosyntetisk vej, åbner muligheder for at fusionere traditionelle kemistrategier med den stærke nye verden af ​​moderne bioteknologi", forklarer forskningsleder professor Jan Deska.

Studiet, med titlen "Enantiokonvergent biokatalytisk redoxisomerisering, " blev for nylig offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition .