Bioelektrokatalytische Cofaktor‐Regeneration und CO 2 ‐Fixierung in einem redoxaktiven Hydrogel durch stereoselektive C‐C‐Bindungsknüpfung

Die nachhaltige Abscheidung und Umwandlung von Kohlendioxid (CO 2 ) ist ein Schlüssel für das Erreichen einer kreislauforientierten Kohlenstoffwirtschaft. Die Bioelektrokatalyse verspricht, dieses Ziel zu erreichen. Die funktionale Integration von CO 2 ‐fixierenden Enzymen in Materialien zur Elektrodenfunktionalisierung für die Elektrosynthese stereochemisch komplexer Moleküle muss jedoch erst noch demonstriert werden. Hier wird die stromgetriebene regio‐ und stereoselektive Inkorporation von CO 2 in Crotonyl‐CoA durch eine NADPH‐abhängige enzymatische reduktive Carboxylierung gezeigt. Die Coimmobilisierung einer Ferredoxin‐NADP + ‐Reduktase und einer Crotonyl‐CoA‐Carboxylase/‐Reduktase in einem mit 2,2′‐Viologen modifizierten Hydrogel ermöglichte ein gekoppeltes NADPH‐Recycling samt stereoselektiver Bildung von (2S)‐Ethylmalonyl‐CoA, einem Zwischenprodukt zu Multi‐Kohlenstoff‐Produkten aus CO 2 , mit 92±6 % faradayscher Effizienz und mit einer Rate von 1,6±0,4 μmol cm −2  h −1 .