Ganzzellreduktion von Carbonsäuren durch Weißfäulepilze

Obwohl Aldehyde aufgrund der hohen Reaktivität der Carbonylgruppe wichtige Intermediate in der organischen Synthese sind, haben sie aufgrund ihrer besonderen organoleptischen Eigenschaften breite Anwendungen in der chemischen und pharmazeutischen sowie der Kosmetik- und der Lebensmittel-Industrie. [1] Da Aldehyde deutlich reaktiver gegenüber Reduktionsmitteln sind als Carbonsäuren, gestaltet sich ihre Herstellung und Handhabung oft schwierig. Die Reduktion von Carbonsäuren zu Alkoholen erfordert meist entweder längeres Erhitzen mit großen Mengen an Hydrid-Reagenzien oder die Verwendung von Katalysatoren auf Schwermetallbasis. [2]

Ein erster biokatalytischer, aerober Ansatz zur Bildung von Aldehyden durch die selektive Reduktion von Carboxylgruppen mit lebenden Kulturen ungiftiger Weißfäulepilze wie B. adusta und D. albidofuscus wurde entwickelt. Ganzzellkulturen von Pilzen zeigten eine hohe spezifische Aktivität gegenüber der Carboxylgruppe von Vanillinsäure (1) und Anthranilsäure (3), wobei die Bildung der entsprechenden Alkohole bei unterschiedlichen Substratkonzentrationen wirksam verhindert werden konnte. Die gewünschten Aromastoffe wie 2-Aminobenzaldehyd (4) und Vanillin (2) wurden mit hohen präparativen Ausbeuten erhalten. Die Anwesenheit von organischen Lösungsmitteln erhöhte die Ausbeute an Aldehyden, möglicherweise aufgrund einer besseren und schnelleren Löslichkeit des Substrats in den Kulturmedien. Darüber hinaus wurden weitere Carbonsäuren mit D. albidofuscus unter den gleichen Bedingungen selektiv zu Alkoholen reduziert. Insbesondere wurden Benzoesäure (5) und Ferulasäure (7) zu Benzylalkohol (6) und Dihydroconiferylalkohol (8) mit hohen Ausbeuten reduziert.

Dieser günstige biokatalytische Ansatz bietet Potenzial für die Produktion bedeutender Aromastoffe und die Weiterentwicklung zur Herstellung von 2-Aminobenzaldehyd und Vanillin durch Co-Lösungsmittel und Enzymoptimierung.