Окислы олефинов
Некоторые из рассмотренных нами процессов, например получение аминокислот и антибиотиков, можно отнести к тонкому органическому синтезу. Возможности инженерной энзимологии в этой области и даже в области тяжелого органического синтеза (крупнотоннажное производство различных веществ: кислот, мономеров, сшивающих агентов и т. д.) только начинают осознаваться. Рассмотрим некоторые перспективные направления развития инженерной энзимологии для целей тяжелого органического синтеза.
Для химической технологии необходимы окислы олефинов (эпоксиды).
Их применяют главным образом для производства лаков и клеющих композиций. Химически реакция эпоксидирования, т. е. получение эпоксидов, кислородом воздуха идет сравнительно гладко только для этилена на серебряном катализаторе. Для высших алкенов разработан так называемый Халкон-процесс, где в качестве источника кислорода используют гидроперекиси в присутствии ванадиевых катализаторов.
Недостаток метода в том, что, помимо предварительного получения гидроперекиси, необходима утилизация второго продукта – спирта R’OH. В природе, однако, существуют ферменты монооксигеназы, способные эпоксидировать практически любые алкены просто кислородом воздуха
В разрабатываемом процессе используют прямо клетки микроорганизмов, содержащих монооксигеназу, включенную (иммобилизованную), например, в гель. Однако, как и в рассмотренном выше случае тирозиназы, ферменту для его функционирования необходим кофактор, в данном случае никотинадениндинуклеотид (НАД). На рисунке показана часть молекулы, обеспечивающая ее функционирование как кофактора:
НАД существует в двух формахї окисленной и восстановленной (см. формулу выше), обозначаемой НАД-Н. В ходе эпоксидирования НАД-Н расходуется и превращается в НАД. Следовательно, необходимо сопрягать процесс получения эпоксида (эпоксидирования) с каким-то другим процессом, позволяющим восстановить НАД-Н. Им может быть, например, окисление спиртов в альдегиды под действием алкогольдегидрогеназы: