Mit den Oxazolidinon-Antibiotika steht erstmals seit 30 Jahren wieder eine neue Antibiotika-Klasse zur Verfügung. Essentielle Strukturglieder für die pharmakologische Wirksamkeit dieser und weiterer innovativer Wirkstoffe sind chirale 5- und 4,5-funktionalisierte 2-Oxazolidinone.
Die TU Dresden hat gemeinsam mit Partnern ein ökologisch wie ökonomisch vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung dieser Substanzen entwickelt. Ziel dieses Projekts war es, das biokatalytische Verfahren weiter zu optimieren.
Erfolgreiche Produktaufarbeitung
Der biokatalytische Schlüsselschritt der Synthese wurde bezüglich der Produktaufarbeitung des zentralen Zwischenprodukts, die durch die Bildung stabiler Emulsionen behindert wurde, maßgeblich verbessert. Durch die Optimierung des Aufarbeitungsverfahrens werden energieaufwändige Aufarbeitungsschritte vermieden, Abfälle reduziert und nicht zuletzt auch erhebliche Kosten gespart.
Bislang verursachte die Aufarbeitung hohe Verluste von rund 20 % und war mit 75 % der Gestehungskosten der kostentreibende Faktor. Diese Kosten konnten mittlerweile dank der entwickelten enzymatischen Emulsionsspaltung zur Aufarbeitung auf rund 50 % gesenkt werden.Einfluss der Deemulgierung. Nach enzymatischer Spaltung der Bioemulgatoren ist die Phasentrennung vollständig (Reagenzgläser mit blauen Kappen). Ohne Behandlung bilden sich stabile Emulsionen (Reagenzgläser mit roten Kappen).Ausbeute und Produktqualität erhöht – Umweltbelastung vermieden
Wird die wässrige Phase nach Abtrennung der Biomasse mit speziellen Enzymen aus der Klasse der Proteasen behandelt, ist die Phasentrennung innerhalb weniger Sekunden bis Minuten vollständig. Dabei eignet sich das Verfahren auch für kontinuierliche Extraktionen, beispielsweise im Mischabsetzer.
Durch den enzymatischen Abbau der Bioemulgatoren, der sich in der Alltagspraxis bewährt hat und nunmehr die Standardmethode darstellt, steigt die Gesamtausbeute der 2-Oxazolidinonsynthese noch einmal von circa 54 % auf circa 86 %. Zum Vergleich: Bei der klassischchemischen Synthese beträgt die Gesamtausbeute lediglich 5 %.
Musterbeispiel nachhaltiger Biokatalyse
Die optimierte Oxazolidinon-Synthese ist ein Musterbeispiel für nachhaltige Biokatalyse: Sie funktioniert bei niedrigen Temperaturen mit hohen Ausbeuten, bei extrem hoher Reinheit und zu vernachlässigenden Abfallmengen. So vermag sie mehrere chemische Umlagerungen in einem einzigen biokatalytischen Prozess zu ersetzen, wodurch höchst aggressive und umweltgefährdende Reagenzien vermieden werden.
Das Potenzial dieses Verfahrens in punkto Umweltentlastung und Ressourcenschonung kann vor diesem Hintergrund gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Gleichzeitig lassen die reduzierten Kosten eine Anwendung dieser vielversprechenden Synthesebausteine in der Wirkstoffsynthese erwarten.Vergleich der Aufarbeitungsverfahren
