Biocatalytic reduction of ketones in a secondary school laboratory

Biocatalysis is one of the most important industrial methods which has been increasingly attracting attention of scientists as a new and environmentally acceptable method. It is used in the preparation of chiral alcohols - important building blocks for the synthesis of fine chemicals, pharmaceuticals, agrochemicals and analogues of natural substances. In biocatalysis the use of traditional chiral agents based on heavy metals has been replaced by the use of enzymes. In many cases, the number of reaction steps has been limited, the selectivity of the desired products has been increased while the negative impact on the environment has been reduced. The principles of biocatalysis have been applied by us to design a simple chemical experiment for the students of higher secondary education. The modified assignment of a lab task consisted of bioreduction of 4-nitroacetophenone using the enzymes present in plant tissues of carrot, parsley and white radish. Within our pedagogical research, the adequacy of the chemical experiment for secondary school students was examined and the extent of understanding of the green chemistry experiment was analysed by the method of a semi-structured interview.

Biokataliza jest jedną z najważniejszych metod przemysłowych, która w coraz większym stopniu przyciąga uwagę naukowców jako metoda nowa i akceptowalna dla środowiska. Stosuje się ją do wytwarzania chiralnych alkoholi - ważnych cegiełek do syntezy wysokowartościowych chemikaliów, farmaceutyków, agrochemikaliów i analogów substancji naturalnych. W biokatalizie stosowanie tradycyjnych związków chiralnych na bazie metali ciężkich zostało zastąpione przez wykorzystanie enzymów. W wielu przypadkach liczba etapów reakcji została ograniczona, selektywność pożądanych produktów została zwiększona, a negatywny wpływ na środowisko został zmniejszony. Zasady biokatalizy zostały przez nas zastosowane w celu zaprojektowania prostego eksperymentu chemicznego dla uczniów szkół średnich II stopnia. Zmodyfikowane ćwiczenie laboratoryjne polegało na bioredukcji 4-nitroacetofenonu za pomocą enzymów obecnych w tkankach roślinnych marchwi, pietruszki i białej rzodkwi. W ramach naszych badań pedagogicznych przeanalizowano adekwatność eksperymentu chemicznego dla uczniów szkół średnich, a zrozumienie doświadczenia z zakresu zielonej chemii zostało zbadane za pomocą wywiadu półustrukturyzowanego.