Chemoenzymatische

Chemoenzymatische synthese is een onderzoeksgebied waarin chemische en enzymatische stappen worden gecombineerd om moleculen te produceren. Het doel is om de sterke punten van beide benaderingen te benutten: de stereoselectieve precisie en chemische diversiteit van chemische reacties, gecombineerd met de hoge selectiviteit en milde randvoorwaarden van enzymatische transformaties. Chemoenzymatische routes kunnen opeenvolgende stappen omvatten of geïntegreerde cascades waarin een chemische reactie direct wordt gevolgd door een enzymatische transformatie, soms in één vat onder dezelfde omstandigheden.

Veelgebruikte enzymen zijn onder andere oxidoreductasen, hydrolasen, lyasen en glycosyltransferasen, maar ook hele cellulaire systemen komen voor. Chemische stappen leveren daarnaast handelingen die enzymen niet altijd kunnen uitvoeren, zoals bepaalde koolstof-koolstofbindingen of beschermings- en deprotections-stappen. Een belangrijk toepassingsgebied is de synthese en modificatie van natuurlijke producten en hun derivaten, maar ook de opbouw van chirale bouwstenen en carbohydrate-chemie door glycosylatie.

Voordelen van chemoenzymatisch werk zijn onder meer hoge stereoselectiviteit en chemische selectiviteit, lagere milieuse impact en de mogelijkheid om stappen te elimineren via cascade- of one-pot processen. Uitdagingen zijn onder meer de incompatibiliteit van voorwaarden tussen chemische en enzymatische stappen, stabiliteit en kostprijs van biocatalysts, en schaalbaarheidsproblemen. Oplossingen bestaan uit enzymengineering, immobilisatie, procesontwerpen die compatibele omstandigheden bieden, en het gebruik van multi-enzymatische cascades, evenals duurzame oplosmiddelen en flow-technologie.

Toepassingen zijn wijdverspreid in farmaceutische en agro-industriële synthese, carbohydraatchemie en de productie van chirale intermediairen. De aantrekkingskracht ligt in verhoogde efficiëntie, betere selectiviteit en duurzamer procesontwerp.