Stereochemischer Verlauf der enzymatischen Synthese von Benzylsuccinat mit chiral markiertem Toluol

Benzylsuccinat‐Synthase ist ein Glycylradikal‐Enzym, das den anaeroben Toluolstoffwechsel durch Addition von Fumarat an die Methylgruppe des Toluols unter Bildung von (R)‐Benzylsuccinat einleitet. Zur Aufklärung der Frage, ob die Reaktion unter Retention oder Inversion der Konfiguration der Methylgruppe des Toluols verläuft, wurden beide Enantiomere von chiral markiertem Toluol synthetisiert. Diese Enantiomere, die jeweils alle drei H‐Isotope in ihren Methylgruppen enthalten, wurden zu Benzylsuccinaten umgesetzt. Aufgrund eines kinetischen Isotopeneffekts, der die Abstraktion von 1 H von den Methylgruppen begünstigt, enthielten diese Produkte an ihren benzylischen C‐Atomen vorwiegend 2 H und 3 H. Die Analyse ihrer Konfiguration erfolgte durch CoA‐Thioester‐Synthese und stereospezifische Oxidation mit Enzymen, die am Abbau von Benzylsuccinat beteiligt sind. Die Analyse der Konfigurationen der Benzylsuccinat‐Isomere über den Verlust oder die Beibehaltung von Tritium zeigte, dass die Reaktion der beiden Enantiomere mit Fumarat unter Inversion der Konfiguration der Methylgruppen verläuft.