DE3885098T2

DE3885098T2 - Elektroenzymatisches verfahren zur herstellung von verbindungen mit kontrollierter enantiomerischer reinheit.

Info

Publication number: DE3885098T2
Application number: DE3885098T
Authority: DE
Inventors: Jacques Bonnefoy; Christian Bourdillon; Jean-Marc Laval; Jacques Moiraux
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1987-04-17
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2008-04-16
Also published as: WO1988008029A1; DE3885098D1; FR2614038A1; FR2614038B1; EP0355102B1; EP0355102A1; US5192687A; JPH02503053A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft in allgemeiner Form die Durchführung von Oxidations- und Reduktionsreaktionen organischer Moleküle, in einem Verfahren, das elektrochemische Reaktionen und enzymatische Katalysereaktionen kombiniert und insbesondere ein elektroenzymatisches Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von enantiomerisch kontrollierter Reinheit.
Der Elektronenaustausch wird in lebenden Organismen durch Enzyme katalysiert, die Oxydoreduktasen genannt werden. Diese Enzyme sind insbesondere in der Enzymtechnologie interessant, denn sie katalysieren die partiellen Oxidations- und Reduktionsreaktionen. Man kann z. B. für diese Enzyme die Dehydrogenasen und insbesondere die Co-Substrat-Dehydrogenasen vom Typ Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (nachstehend mit der Abkürzung NAD bezeichnet) oder Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid-Phosphat (nachstehend mit der Abkürzung NADP bezeichnet) erwähnen, die sehr leistungsfähige Katalysatoren bezüglich ihrer Spezifizität und ihrer Selektivität sind. Sie katalysieren reversible Reaktionen vom Typ:
reduziertes Substrat + NAD(P) oxidiertes Substrat + NAD(P)H
Die betroffenen Substrate tragen in der Regel mehr oder weniger oxidierte Gruppierungen, die durch die Reaktion modifiziert werden.
Die Umsetzung jedes Verfahrens vom vorstehend erwähnten Typ setzt voraus, daß man das Co-Substrat im Kreislauf führen kann, d. h. im vorstehenden Beispiel das NAD (P), wenn man die Richtung 1 der vorstehenden Reaktion verwenden will, wobei das Ergebnis eine Oxidation des reduzierten Substrats ist, oder auch das NAD(P)H, wenn man die Richtung 2 der vorstehenden Reaktion verwenden will, wobei das Ergebnis eine Reduktion des oxydierten Substrats ist. Tatsächlich sind das NAD und das NADP Moleküle, deren Kosten derartig sind, daß sie mehrere tausend Male durch Kreislaufführung zurückgewonnen werden müssen, damit das Verfahren wirtschaftlich annehmbar wird.
Unter den unterschiedlichen Wiedergewinnungsverfahren (chemisch, enzymatisch, mikrobiologisch und elektrochemisch) wird zur Zeit die enzymatische Regenerierung, gemäß der man ein zweites Enzym, ebenso wie andere Substrate verwendet, um eine Regenerierung durchzuführen, als das leistungsfähigste Verfahren in bezug auf die Wiedergewinnungskapazität betrachtet. Es besitzt jedoch den Nachteil, das Verfahren zu komplizieren, insbesondere, da es unterschiedliche Trennungsstufen erfordert. Umgekehrt ist die elektrochemische Wiedergewinnung von diesem Gesichtspunkt aus gesehen besonders attraktiv, da sich überhaupt kein Nebenprodukt bildet; in der Literatur indessen wird die elektrochemische Wiedergewinnung noch als wenig leistungsfähig angesehen.
Im Rahmen von Untersuchungen, die zu der vorliegenden Erfindung geführt haben, wurde festgestellt, daß entgegen diesem Vorurteil, die elektrochemische Oxidation des NADH zu NAD mit einer sehr hohen Ausbeute durchgeführt werden kann (größer als 99,99%), wodurch es ermöglicht wird wenigstens 10 000 Regenerationszyklen zu erhalten. Daraus folgt, daß der direkte Weg der Oxidation eines Substrats (Richtung 1 des obigen Reaktionsschemas) unter Verwendung von Deshydrogenasen, industriell für das enzymatische Verfahren anwendbar ist.
Umgekehrt führt die direkte elektrochemische Reduktion des NAD zu NADH zu einer sehr geringen Zahl von Regenarationszyklen - kleiner als 10 - und demgemäß ist es nicht möglich, dieses Verfahren für eine Anwendung, die im industriellen Maßstab durchgeführt werden soll, in Betracht zu ziehen. Oder vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen, ist genau die Reduktionsrichtung (Richtung 2 des Reaktionsschemas) interessant, denn sie führt zu optisch aktiven Verbindungen, die eine erhöhte Reinheit aufweisen und die durch rein chemische Verfahren schwierig herzustellen sind.
Als Beispiel kann man die chemische oder elektrochemische Reduktion eines unsymmetrischen Ketons auf führen, die zu einer schwer zu reinigenden racemischen Mischung der Stereoisomeren D und L, im allgemeinen in äquimolaren Mengen führt.
Wie vorstehend bereits erwähnt, bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung dieser optisch aktiven Verbindungen. Im folgenden wird S als ein Ausgangssubstrat bezeichnet und P als erhaltenes Produkt, welches ein asymmetrisches Kohlenstoffatom besitzt. P kann in zwei optisch aktiven, isomeren Formen vorliegen, die jeweils D-P und L-P bezeichnet werden. Die Mischung dieser zwei Formen (Racemat) wird als D/L-P bezeichnet.
Die zu lösende Aufgabe ist es, ausgehend von S (oder D/L-P oder auch dem optisch umgekehrten Isomeren, in bezug auf das Isomere, das hergestellt werden soll) reduzierte Verbindungen L-P oder D-P von enantiomerisch kontrollierter Reinheit zu erhalten, ohne die elektrochemische Reduktion des NAD oder eines anderen Co-Substrats der verwendeten Oxydoreduktase durchführen zu müssen.
Die von der Erfindung bereitgestellte Lösung beruht auf der gleichzeitigen Verwendung 1) der nicht stereospezifischen elektrochemischen Reduktion des Substrats S, die zu einer racemischen Mischung D/L-P führt und 2) der umgekehrten Oxidation, die durch das Enzym Oxydoreduktase katalysiert wird und stereospezifisch ist, und die zum Substrat S führt, das bei der nicht stereospezifischen, elektrochemischen Reduktion wiedergewonnen wird, wobei das Co-Substrat des Enzyms vorteilhafterweise durch elektrochemische Oxidation regeneriert wird. Unter diesen Bedingungen bewirkt jeder Kreislauf von S eine Anreicherung an dem Isomeren, das nicht in die stereospezifische Oxidation einbezogen war.
Das Reaktionsschema dieser zwei Hauptreaktionen l) und 2), die teilweise gegenläufig ablaufen, und der elektrochemischen Oxidation des Co-Substrats des verwendeten Enzyms, in dem Fall, in dem dieses die L-Dehydrogenase ist, deren Co-Substrat NAD ist, ist das folgende: Kathode L-Dehydrogenase
In diesem Fall, da das Isomere D-P nicht umgewandelt worden ist, erzeugt jeder Zyklus von S eine Anreicherung an D-P. Auf gleiche Weise kann man das System an dem Isomeren L-P anreichern, indem man eine D-Dehydrogenase auswählt.
Die Erfindung hat vor allem zum Gegenstand ein elektrochemisches Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von enantiomerisch kontrollierter Reinheit - entsprechend D-P oder L-P -, ausgehend von einem Substrat S, das aus der oxidierten Form des dem D/L-P entsprechenden Racemats oder aus dem Racemat D/L-P oder auch aus dem, dem herzustellenden entgegengesetzten, optischen Isomeren besteht, dadurch gekennzeichnet, daß man in einen elektrochemischen Reaktor jeweils das Substrat S, das Racemat D/L-P oder das dem herzustellenden entgegengesetzte optische Isomere eingibt, ebenso wie ein Oxydoreduktase-Enzym, das befähigt ist, die Oxidation des dem herzustellenden entgegengesetzten optischen Isomeren zu katalysieren; daß man eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden anlegt, um die kathodische, nicht stereospezifische Reduktion des Substrats S bis zum Erhalten des Isomeren mit der erwünschten enantiomeren Reinheit durchzuführen, und daß man das Co-Substrat des Enzyms durch anodische Oxidation im elektrochemischen Reaktor regeneriert.
Dieses Verfahren wendet man besonders zur Herstellung von optisch aktiven Verbindungen an, die durch die folgenden allgemeinen Formeln dargestellt werden:
Da es erwünscht ist eine Verbindung der Formel (I) zu erhalten, führt man als Substrat S die entsprechende α-Ketocarbonsäure (oder ein Salz dieser Säure) ein, und wenn man eine Verbindung der Formel (II) erhalten möchte, führt man als Substrat S die entsprechende α-Ketocarbonsäure (oder ein Salz dieser Säure) in Gegenwart von Ammoniak ein, wobei die Reduktionen zur α-Hydroxy-Säure der Formel (I) oder zur α-Aminosäure der Formel (II) führen, die gemäß dem folgenden Reaktionsschema ablaufen:
Als Beispiele von Verbindungen, die man gemäß der vorliegenden Erfindung herstellen kann, lassen sich aufführen: Milchsäure, Maleinsäure, die Verbindungen der Formel (I) sind - und ihre Salze -, zahlreiche α-Aminosäuren wie α-Alanin, die Verbindungen der Formel (II) sind.
Die Anzahl an Verbindungen, die man herstellen kann, läßt sich nicht erschöpfend aufzählen, die einzige Bedingung ist es, daß man die zwei gegenläufigen Reaktionen, die die Grundlage der Erfindung darstellen, d. h. die nichtstereospezifische elektrochemische Reduktion und die stereospezifische enzymatische Oxidation, gemäß den folgenden Kriterien miteinander verbinden kann:
- Verfügbarkeit oder Möglichkeit der Induktion in einem lebenden Organismus des spezifischen Enzyms des Isomeren P, das entgegengesetzt dem Isomeren ist, das man herzustellen wünscht und
- Durchführbarkeit der elektrochemischen Reduktion von S unter physikalisch-chemischen Bedingungen, die mit dem Funktionieren des Enzyms kompatibel sind.
Man kann als Enzym eine Dehydogenase mit natürlichem Co-Substrat wie NAD oder NADP oder auch eine Oxydase mit künstlichem Co-Substrat (d. h. das normalerweise nicht in die metabolischen Ketten eingreift) einführen, ausgewählt vor allen aus den Elektronenakzeptoren wie Chinonen, dem Ferrocen, Ferricyanid und Farbstoffen wie z. B. dem Dichlorphenolindophenol.
Man kann, um bestimmte Beispiele auf zuführen, die D- und L- Lactat-Dehydogenasen, die L-Malat-Dehydrogenase, die L-Alanin-Dehydrogenase und die D- oder L-Aminosäure-Oxydasen erwähnen.
Gemäß der Erfindung führt man die Reaktion vorteilhafterweise in einem Lösungsmittel-Milieu durch, insbesondere in Wasser oder in einem organischen Lösungsmittel, das die Beibehaltung der enzymatischen Aktivität nicht beeinträchtigt, während die Lieferung von Protonen gemäß der Reduktion gewährleistet ist, wobei Wasser bevorzugt wird. Man kann gleichermaßen Wasser/organisches Lösungsmittel-Mischungen verwenden.
Das Enzym kann in Lösung im Reaktionsmedium vorliegen oder auch auf nichtporösen oder porösen Teilchen immobilisiert sein wie den Schäumen, die in dem Artikel von G. Broun, O. Thomas, G. Gellf, D. Domurado, A.M. Berjonneau und C. Guillon, Biotechnology and Bioengineering 15, 359-375 (1973) beschrieben sind, wobei diese Teilchen im Reaktionsmedium schwimmen oder das Enzym kann auch vorteilhafterweise auf der Anode immobilisiert werden, wie es von C. Bourdillon, J.P. Bourgeois und D.Thomas, in Journal of American Chemical Society, Band 102, 1. Seite 4231 (1980) beschrieben ist.
In dem Fall, in dem man als Enzym eine Dehydrogenase mit dem Co-Substrat NAD oder NADP verwendet, kann der pH-Wert des Milieus sich zwischen 6 und 10 befinden (was der Zone der maximalen Stabilität für die Co-Substrate NAD(H) und NADP (H) entspricht); das Arbeitspotential der Anode ist zwischen 0,5 und 0,9 V/Kalomelelektrode und gesättigtes KCl/ECS und das Arbeitspotential der Kathode ist zwischen -0,7 und -1,5 V/ECS.
Das Arbeitspotential der Anode ist derartig ausgewählt, daß nur das NADH oxidiert wird. Dies ergibt im allgemeinen kein Problem, denn die Gruppen OH und NH&sub2; der Produkte sind nicht ab 1,5 V/ECS oxidierbar.
Die Auswahl des Betriebspotentials der Kathode stellt sich für die gleichen Begriffe. Die nachteilige Reduktion des NADH beginnt ab -0,9 V/ECS gemäß der folgenden Gleichung:
2 NAD&spplus; + 2 e&supmin; → NAD-NAD (enzymatisch inaktives Dimeres)
Das Arbeitspotential wird derartig ausgewählt, daß die Geschwindigkeit der Reduktion von S größer der der Dimerisation des NAD ist. Nichtsdestoweniger ist es möglich, die Bildung dieses Dimeren zu tolerieren, da es sich leicht zum enzymatisch aktiven Monomeren an der Anode bei etwa 0,2 V/ECS rückoxidiert. Dies erhöht den Energieverbrauch, erlaubt jedoch, falls notwendig, die Substrate bei Spannungen von kleiner als -0,9 V/ECS zu reduzieren.
In dem Fall, in dem man als Enzym eine Oxydase verwendet, deren Co-Substrat ein Elektronenakzeptor ist, kann der pH- Wert des Reaktionsmediums sich zwischen 4 und 8 befinden; das Arbeitspotential der Anode ist zwischen 0,1 und 0,9 V/ECS und das Arbeitspotential der Kathode ist zwischen -0,7 und -1,5 V/ECS.
Gemäß der Erfindung kann man übrigens eine Kathode verwenden, die aus einem Material besteht, das aus Metallen wie z. B. Quecksilber und Nickel und Kohlenstoff ausgewählt ist; und eine Anode verwenden, die aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus Kohlenstoff und Metallen, z. B. Edelmetallen wie platiniertem Titan. Die Elektroden können verschiedene Formen annehmen.
In der Fig. 1 der beigefügten Zeichnung ist das Reaktionsschema dargestellt, das das Verfahren im Fall der Verwendung einer L-Lactase-Dehydrogenase als Enzym und Pyruvat als Substrat zusammenfaßt.
Die drei möglichen Wege zur Verwendung des Verfahrens erscheinen in diesem Schema, d. h. neben der Einführung von S und der vollständigen Umwandlung in D-P, kann man auch oder sehr wohl das Racemat L/D-P einführen und die Auftrennung dieses Racemats in L-P durchführen oder auch das Isomere L-P einführen und seine Konfigurationsumkehr durchführen.
Die Gesamtbilanz steht in Beziehung zum Verschwinden von S und/oder L-P. Es werden nur elektrische Energie und die katalytischen Mengen an NAD und Enzym verbraucht.
In der Fig. 2 ist schematisch ein erster elektrochemischer Reaktor 1 dargestellt, in dem das Verfahren gemäß der Erfindung auf extrem einfache Weise durchgeführt werden kann.
Dieser Reaktor 1 enthält einen einzigen Raum, auf dessen Boden sich eine Quecksilberschicht 2, die als Kathode benutzt wird, befindet. Der Raum ist mit einer Lösung 3 gefüllt, die einen Säure/Base-Puffer, der als Elektrolyt dient, das Enzym und das umzuwandelnde Substrat enthält. In die Lösung 3 tauchen eine Anode 4 aus Kohlenstoff (oder aus platiniertem Titan) ein, ebenso wie ein Rührer 5.
Man führt das Verfahren diskontinuierlich durch, in dem man eine Spannungsdifferenz zwischen den beiden Elektroden 2 und 4 bis zur vollständigen Umwandlung des Substrats anlegt.
In der Fig. 3 ist schematisch ein zweiter Reaktor 100 für den Wiedergewinnungskreislauf dargestellt, der gleichermaßen für das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden kann.
Dieser Reaktor 100 enthält ein Gefäß 100a, das eine Kathode 102 aus Kohlenstoffvlies einschließt und eine Anode 104, ebenfalls aus Kohlenstoffvlies ("RVG 4000", in den Handel gebracht von der Firma "CARBONE LORRAINE"), auf welcher das verwendete Enzym immobilisiert wird (gemäß dem nachstehend erwähnten Protokoll), wobei Kathode und Anode durch eine Ionenaustauschmembran 106, die zur Trennung der beiden Abteilungen dient, getrennt werden.
Jede Elektrode ist mit einem Stromkollektor - jeweils 102a und 104a - verbunden.
Die zu behandelnde Lösung tritt in den Anodenraum durch die Leitung 107 ein, sie wird aus diesem Raum mittels der Leitung 108 abgeführt und von dort wird sie in den Kathodenraum 102 zurückgeschickt, wo sie durch die Leitung 109 abgeführt wird, welche eine erste Abzweigung 109a enthält, die die Ausgangsleitung der Produkte ist und eine Leitung 109b, die die Abzweigung des Rücklaufs in die Eingangsleitung 107 ist; eine Umwälzpumpe 110 befindet sich im Durchlauf dieser Abzweigung 109b.
Im folgenden werden zwei Beispiele für die Durchführung des Verfahrend gemäß der Erfindung gegeben.

Beispiel 1 : Herstellung von D-Lactat ausgehend von Pyruvat

Das Reaktionsschema ist das folgende: Pyruvat Kathode racemisches Gemisch aus D + L-Lactat Dehydrogenase Anode
In einem Reaktor vom in der Fig. 2 abgebildeten Typ, der 100 cm³ 0,5 molaren Phosphatpuffer vom pH-Wert 8, 2 mg L-Lactat- Dehydrogenase (E.C. 1.1.1.27.) (Typ 2 der Firma "SIGMA") und 7 mg NAD enthält, gibt man konzentriertes Pyruvat (3 molar) mit einem Durchsatz von 0,6 cm³/h ein.
Parallel dazu wird die Spannungsdifferenz zwischen der Anode und der Kathode ständig während einer halben Stunde ansteigend auf 1,8 Volt gebracht. Nachdem der stationäre Zustand des Reaktors nach ungefähr einer Stunde erreicht ist, werden die Zugabe von Pyruvat und die Spannungsdifferenz derartig beibehalten, daß die Pyruvat-Konzentration immer 10&supmin;³ m beträgt, um die Umkehrreaktion der Dehydrogenase einzuschränken. Die Reaktion wird während 30 Stunden fortgesetzt und der Strom langsam von 240 auf 140 mA abgesenkt. Die Pyruvat- Zugabe wird eine Stunde vor dem Abstellen des Reaktors beendet.
Die Fig. 4 zeigt den Verlauf der Konzentration an D-Lactat im Reaktor in Abhängigkeit von der Zeit. Die Konzentration erreicht 45 g/l an D-Lactat beim Abschalten des Reaktors, mit weniger als 1% zurückbleibendem L-Lactat und Pyruvat.
Die Umwandlung eines Mols Pyruvat in D-Lactat verbraucht 4 · F Coulomb unter den vorstehenden experimentellen Bedingungen (beschickter Reaktor).

Beispiel 2: Herstellung von D-Lactat ausgehend vom Racemat D + L-Lactat

Man verfährt wie im Beispiel 1 angegeben, indem man racemisches Lactat anstelle des Pyruvats einführt.
Man erhält die gleiche Konzentration an D-Lactat wie im Beispiel 1, während 19 Stunden mit Stromstärken in der Größenordnung von 160 mA. Wie vorstehend erwähnt, wurde das NAD ungefähr 10 000 mal regeneriert.
Die Umwandlung eines Mols des Racemats verbraucht 2 · F Coulomb unter den vorstehend erwähnten experimentellen Bedingungen.

Beispiel 3: Kontinuierliche Herstellung von D-Malat ausgehend von der racemischen Mischung D + L-Malat

Das Reaktionsschema ist das folgende: L-Malat + NAD L-Malat Dehydrogenase Oxalacetat + NADH Kathode D + racemisches L-Malat Anode
Dieses Verfahren wird mit einem Reaktor mit perkolierender Flüssigkeit durchgeführt, vom Typ wie er in der Fig. 3 abgebildet ist. Die Immobilisierung des Enzyms wird durch direktes Pfropfen des Proteins zur Regenerierung des NAD's (Anode) durchgeführt. Diese Anordnung ist besonders wichtig, um das Verschieben des thermodynamischen Gleichgewichts, welches zu Ungunsten der Bildung des Oxalacetats liegt, zu gewährleisten.
Verfahren zur Immobilisierung des Enzyms (gemäß dem obenerwähnten Verfahren):
Das Kohlenstoffvlies (Graphit), das die Anode darstellt, wird zunächst durch chemische Behandlung bei 105 ºC in konz. HNO&sub3; oberflächenoxidiert. Es wird dann im Reaktor angebracht, dann durch Wasserumlauf bis zum neutralen pH-Wert gespült. Man führt 40 cm³ der Immobilisierungs-Lösung im Umlaufverfahren in das Vlies ein, dann läßt man während 12 Stunden ruhen, damit die Polymerisation vervollständigt wird. Die Immobilisierungs-Lösung enthält 10 mg L-Malat-Dehydrogenase (E.C.1.1.1.37.) (hergestellt-von der Firma "SIGMA") + 10 mg 1-Cyclohexyl-3-(2-ethyl-morpholin)-carbodiimid-p-methoxytoluolsulfonat (hergestellt von der Firma "SIGMA") in 40 cm³, 0,02 M Phosphatpuffer vom ph-Wert 7,5.
Nach dem Waschen während einer Stunde mit Hilfe des Arbeitspuffers (0,5 M Phosphatpuffer vom pH-Wert 8,5) ist der Reaktor zum Gebrauch bereit.
Das Funktionieren des Reaktors im stationären Zustand steht mit den folgenden Parametern in Beziehung:
- das Volumen des Arbeitspuffers, der in der Schleife des Reaktors zirkuliert, ist 100 cm³;
- der Durchsatz der Umwälzpumpe 110 ist 0,5 l/h;
- die racemische Mischung, die 1 Mol pro Liter Malat und 10&supmin;&sup4; Mol pro Liter NAD im Arbeitspuffer enthält, wird durch die Leitung 107 mit einem Durchsatz von 5 cm³/h eingeführt;
- der Spannungsunterschied zwischen der Anode und der Kathode wird bei 1,7 V und der daraus resultierende Strom bei etwa 0,3 A gehalten;
- die Konzentrationen der Substanzen im Reaktor im stationären Zustand betragen 10&supmin;² M für die Summe aus Oxalacetat + L-Malat, 10&supmin;&sup4; für NAD + NADH und 1 M für D-Malat.
Diese Konzentrationen sind die, die in der Ausflußleitung 109a erhalten werden. Das D-Malat besitzt bei diesem Versuch eine Reinheit von etwa 1%. Diese Reinheit kann durch Einstellen der Umwälzpumpe 110 erhöht oder reduziert werden.

Claims

1. Elektroenzymatisches Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von enantiomerisch kontrollierter Reinheit

- entsprechend D-P oder L-P -, ausgehend von einem Substrat S, das aus der oxidierten Form des dem D/L-P entsprechenden Racemats oder aus dem Racemat D/L-P oder auch aus dem, dem herzustellenden, entgegengesetzten optischen Isomeren besteht, dadurch gekennzeichnet, daß man in einen elektrochemischen Reaktor jeweils das Substrat S, das Racemat D/L-P oder das dem herzu-stellenden entgegengesetzte optische Isomere eingibt, ebenso wie ein Oxydoreduktase-Enzym, das befähigt ist die Oxidation des dem herzustellenden entgegengesetzten optischen Isomeren zu katalysieren, daß man eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden anlegt, um die kathodische, nicht stereospezifische Reduktion des Substrats S bis zum Erhalten des Isomeren mit der erwünschten enantiomerischen Reinheit durchzuführen, und daß man das Co-Substrat des Enzyms durch anodische Oxidation im elektrochemischen Reaktor regeneriert.

2. Elektroenzymatisches Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Substrat S eine α-Keto-carbonsäure oder eine α-Ketocarbonsäure in Gegenwart von Ammoniak verwendet.

3. Elektroenzymatisches Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als D/L-P Racemat eine Säure mit einer α-ständigen Alkoholgruppe oder eine α-Aminosäure verwendet.

4. Elektroenzymatisches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Enzym eine Dehydrogenase oder eine Oxydase verwendet.

5. Elektroenzymatisches Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Dehydrogenase auswählt, deren Co-Substrat ein natürliches Co-Substrat vom Typ Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid oder Nicotinamid-Adenin- Dinucleotid-Phosphat ist.

6. Elektroenzymatisches Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Oxydase auswählt, deren Co-Substrat ein künstliches Co-Substrat ist, das insbesondere aus Chinonen, Ferrocen, Ferricyanid und elektronenanziehenden Farbstoffen ausgewählt ist.

7. Elektroenzymatisches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in einem Lösungsmittel, insbesondere in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel oder in einer Mischung aus einem organischen Lösungsmittel und Wasser durchführt, wobei das organische Lösungsmittel die Beibehaltung der enzymatischen Aktivität gewährleistet und insgesamt die Versorgung mit Protonen bei der Reduktion gewährleistet ist.

8. Elektroenzymatisches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym in Lösung im Reaktionsmedium vorliegt.

9. Elektroenzymatisches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym auf porösen oder nicht porösen Teilchen, die im Reaktionsmedium schwimmen, immobilisiert oder nicht immobilisiert ist.

10. Elektroenzymatisches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym auf der Anode immobilisiert ist.

11. Elektroenzymatische Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, nach dem man als Enzym eine Dehydrogenase verwendet, deren Co-Substrat NAD oder NADP ist, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Reaktionsmediums zwischen 6 und 10, das Arbeitspotential der Anode zwischen 0,5 und 0,9 V/Kalomel- und gesättigter KCl-Elektrode (ECS) und das Arbeitspotential der Kathode zwischen -0,7 und -1,5 V/ECS beträgt.

12. Elektroenzymatisches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, nach dem man als Enzym eine Oxydase verwendet, deren Co-Substrat ein Elektronenakzeptor ist, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Reaktionsmediums zwischen 4 und 8, das Arbeitspotential der Anode zwischen 0,1 und 0,9 V/ECS und das Arbeitspotential der Kathode zwischen -0,7 und -1,5 V/ECS liegt.

13. Elektroenzymatisches Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kathode verwendet, die aus einem Material besteht, das aus Metallen oder Kohlenstoff ausgewählt ist und daß man eine Anode verwendet, die aus einem Material besteht, das aus Kohlenstoff und Metallen ausgewählt ist.