Angewandte Chemie

Einen Low-Spin-high-Spin-Übergang beobachtet man bei einem Eisen(II)-porphyrinat-Komplex mit einem axialen Cyanidliganden, wie W. R. Scheidt et al. in ihrer Zuschrift auf S. 10298 ff. beschreiben. Messungen der magnetischen Eigenschaften bei verschiedenen Temperaturen, Mößbauer-Spektroskopie und Röntgenstrukturanalyse ergaben eindeutig, dass die Koordination eines einzelnen axialen Cyanidliganden kein ausreichend starkes Ligandenfeld erzeugt, um einen Low-Spin-Komplex unter allen Bedingungen zu garantieren.

Ein außergewöhnlich vielseitiges Antikörper-Magnetpartikel-Konjugat kombiniert die Eigenschaften magnetischer Pulver mit den Merkmalen der Antikörpererkennung, um Drogen und Drogenmetabolite in latenten Fingerabdrücken aufzuspüren. In ihrer Zuschrift auf S. 10321 ff. berichten D. A. Russell et al., wie sich mithilfe dieser Partikel Hochpräzisionsfluoreszenzbilder von Fingerabdrücken erhalten lassen, wodurch geringste Spuren von Drogenrückständen nachweisbar werden.

Sanft im Abgang: In der Biarylsynthese kann entweder die elektrophile oder die nucleophile Komponente durch ein Substrat mit Kohlenstoff-basierter Abgangsgruppe ersetzt werden (siehe Schema). Während ein Ersatz der elektrophilen Komponente keine Vorteile gegenüber den klassischen Verfahren bietet, ist die Verwendung von Nucleophilen mit C-Abgangsgruppe äußerst lohnend.

Chemische Konzepte und Quantenmechanik: Heuristische Konzepte sind unverzichtbar, um das schier grenzenlose Erfahrungswissen in der Chemie zu ordnen und didaktisch aufzuarbeiten. Viele wurden jedoch ohne Verständnis der physikalischen Hintergründe festgelegt. Eine Verknüpfung von quantenmechanisch berechneten Werten mit konzeptionellen Größen ist deshalb nicht immer eindeutig und erfordert die strikte Beachtung der Definition der jeweiligen Größe.

Selektivität ist der Schlüssel! Chemoselektive Ligations- und Modifikationsstrategien sind wichtige Methoden zur Verknüpfung synthetischer oder rekombinanter ungeschützter Peptide zur Herstellung größerer Polypeptide (siehe Schema). Kürzliche Entwicklungen auf diesem Gebiet haben zu zahlreichen Anwendungen in der Semisynthese und Totalsynthese von Proteinen geführt.

Vorher/nachher: Zwei Kristallstrukturen der DNA-(6-4)-Photolyase von D. melanogaster – eine Struktur im Komplex mit DNA, die einen(6-4)-Schaden enthält (siehe Bild), sowie eine, in der der Schaden repariert ist – geben neue Einblicke in die Schadenserkennung und -reparatur. Es wird ein Mechanismus der lichtinduzierten, auf Elektronentransfer beruhenden Spaltung der (6-4)-Schadstelle vorgeschlagen, der ohne Oxetan-Intermediat auskommt.

Der zytotoxische marine Naturstoff Blumiolid C (1) wurde durch Totalsynthese hergestellt. Die entscheidende Stufe ist eine zu einem Neunring führende Ringschlussmetathese (RCM) zum Aufbau der trans-Bicyclo[7.4.0]oxatridecen-Grundstruktur (PMB=para-Methoxybenzyl, TBS=tert-Butyldimethylsilyl). Die Einführung der C4-Seitenkette erfolgt hoch stereoselektiv und in hervorragender Ausbeute über eine Sequenz aus Aldolreaktion und Eliminierung.

Stereochemisch reines 2-O-(α-D-Glucopyranosyl)-sn-glycerin (αGG) wird in hohen Ausbeuten nach einem effizienten und selektiven biokatalytischen Prozess erhalten. Der durch Saccharose-Phosphorylase katalysierte Transfer eines Glucosylrests auf Glycerin vereint die wichtigsten Vorteile der Glycosidsynthese mit Transglycosidasen, Glycosyltransferasen und Glycosynthasen. Somit wird ein Zugang zu αGG als Industriechemikalie eröffnet.

Auf einer Kondensations-Umlagerungs-Sequenz beruht die gezeigte katalytische asymmetrische Aminoallylierung von Aldehyden, die leicht zugängliche Aldehyde in guten Ausbeuten und Enantioselektivitäten in Homoallylamine überführt. Diese Sequenz basiert auf der ersten enantioselektiven Brønsted-Säure-katalysierten sigmatropen Umlagerung und ist zugleich das erste Beispiel einer katalytischen asymmetrischen Aza-Cope-Umlagerung.

Kristallisationskeime in Überschallexpansionen? T-förmige Strukturen dominieren die isomerenselektiven IR-UV-Doppelresonanzspektren von Benzol-Acetylen-Clustern in Überschallexpansionen. Das doppelt T-förmige Strukturmotiv findet sich auch im 1:1-Cokristall (siehe Bild).

Breiteste Schleife: Ein neuartiger Eisen(II)-Spincrossover-Komplex (siehe Schema) erzeugt eine 70 K breite thermisch induzierte Hysterese, die durch die Bildung eines 2D-Netzwerks aus Wasserstoffbrücken erklärt wird. Dies ist das erste Beispiel für einen Spincrossover-Komplex mit breiter Hysterese aufgrund eines Wasserstoffbrückennetzwerks, und es ist die bisher breiteste Hysterese eines strukturell charakterisierten Komplexes.

Zwei Zentren ziehen an einem Strang: Der gezeigte Ruthenium(III,IV)-Komplex mit Metall-Metall-Bindung koordiniert einen terminalen Nitridoliganden durch delokalisierte Mehrfachbindungen in einer linearen Struktur RuRuN. Die RuN-Bindung ist bemerkenswert lang und außergewöhnlich schwach, wie durch Schwingungsspektroskopie nachgewiesen wurde.

Stereoelektronische Gründe sind anscheinend für die hohe Selektivität bei der Titelreaktion der Acetate 1 verantwortlich, denn die entsprechenden Propargylkationen werden so von Nucleophilen angegriffen, dass die anti-Produkte 2 hoch selektiv gebildet werden, obwohl die Vorzugskonformation des Kations zum syn-Produkt führt. Doch es existiert eine zweite Konformation, bei der die tert-Butylgruppe den Angriff in die antiperiplanare Position lenkt.

Nichtklassischer Chiralitätstransfer? Je nach Substitutionsmuster des Propargylacetats liefert eine goldkatalysierte homologe Rautenstrauch-Reaktion fünf- oder sechsgliedrige Ringsysteme (siehe Schema). Die Stabilisierung kationischer Intermediate ist für eine erfolgreiche Reaktion unabdingbar. Der Grund für den beobachteten guten Chiralitätstransfer könnten goldstabilisierte nichtklassische Carbokationen mit konfigurativer Stabilität sein.

Selenoessigsäure wurde durch Erwärmen einer Mischung aus Essigsäure und dem Woollins-Reagens Ph₂P₂Se₄ unter Ausschluss von Luft und Feuchtigkeit erhalten. Im Kristall von CH₃C(O)SeH wird von den möglichen syn- (oben) und anti-Konformationen (unten) die anti-Konformation bevorzugt (siehe Bild: C grau, H weiß, O rot, Se magenta).

Mit Kohlensäure versetzt: Komprimiertes CO₂ kann das System aus dem Tensid Natrium-bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinat und Wasser bei Raumtemperatur reversibel zwischen einer lamellaren flüssigkristallinen Phase (L_α) und einer Micellenlösung (L₁) schalten. Ein Mechanismus für den Phasenübergang wurde vorgeschlagen, und Anwendungen dieses einfachen, sauberen und energieeffizienten Prozesses in der Materialsynthese wurden getestet.

Partnersuche: [NiCl₂(PCy₃)₂] katalysiert die Titelreaktion zur Aryl-Aryl- und Vinyl-Aryl-Kupplung hoch effizient. Die erste katalytische Kreuzkupplung von Pivalaten mit Organozinkreagentien als Partnern wird beschrieben (siehe Schema; Cy=Cyclohexyl, Piv=Pivalat).

Anorganische Säureskala: Eine allgemeine Skala, die die Säurestärken von Metalloxiden und -sulfiden quantitativ vergleicht, wird vorgestellt, und zwar zusammen mit den Elektronegativitätswerten der Lanthanoide nach Sanderson.

Eine feine Auswahl: Die iridiumkatalysierte asymmetrische Hydrierung von α,β-ungesättigten Ketonen ermöglicht unter milden Bedingungen die hoch enantioselektive Einführung von Chiralitätszentren in der α-Position von Ketonen. Der Katalysator enthält einen Phosphanyloxazolin-Liganden, der eine starke asymmetrische Induktion ausübt (siehe Schema; BAr_F⁻ = Tetrakis[3,5-bis(trifluormethyl)phenyl]borat, cod = Cyclooctadien).

Eine kurze, enantioselektive Totalsynthese der Titelverbindung 1 wird vorgestellt. Schlüsselschritte der 14-stufigen Synthese sind eine hoch stereoselektive Brown-Pentenylierung und eine Eintopfsequenz aus Hydrosilylierung, Ringschlussmetathese (RCM) und Protodesilylierung. PG=Schutzgruppe.

Fluorierung und Basentausch zur Herstellung von 5′-Desoxy-5′-fluornucleosiden (FDAs) lassen sich in einem Eintopfprozess ausführen, wenn man das Enzym Fluorinase mit Nucleosid-Phosphorylasen kombiniert. Die Biotransformationen sind zur Radiomarkierung ausgehend von [¹⁸F]Fluorid nützlich, wie die Synthese von [¹⁸F]-5′-Desoxy-5′-fluoruridin belegt (siehe Schema), und eröffnen der Fluorinase somit ein neues Anwendungsfeld als Katalysator der ¹⁸F-C-Bindungsknüpfung.

Schwächelt CN? Der Cyanidligand im fünffach koordinierten Eisen(II)-porphyrinat-Komplex [Fe(tpp)(CN)]⁻ (tpp=Tetraphenylporphinato) ist kein ausreichend starker Ligand, um den Low-Spin-Zustand des Komplexes unter allen Bedingungen sicherzustellen. Vielmehr wechselt der Komplex reversibel und ohne Hysterese zwischen einem Low- (LS) und einem High-Spin-Zustand (HS).

Ungewöhnlicher Cluster: Bei der Umsetzung des Alkylzinkbromids [Zn{C(SiMe₃)₂(SiMe₂hpp)}]Br ([ZnRBr], siehe Struktur, hppH=1,3,4,6,7,8-Hexahydro-2H-pyrimido[1,2-a]pyrimidin) mit Natriumhydrid im Überschuss entsteht in guten Ausbeuten ein ungewöhnlicher Zinkhydridcluster. Darin sind fünf Zinkatome durch (μ-H)-Brücken zu einer spirocyclischen [Zn{(μ-H)Zn}₄(μ-H)₂]⁴⁺-Anordnung verknüpft, in der zwei {Zn(μ-H)}₃-Sechsringe ein Zinkzentrum gemeinsam haben.

Thermische Behandlung und Ätzen eines physikalischen Gemischs aus einem Si-Gel mit Butyl-Endgruppen und SiO₂-Nanopartikeln bei 900 °C in Argonatmosphäre führen zu dreidimensionalen porösen Si-Partikeln (siehe Bild). Nach dem vollständigen Entfernen des SiO₂ verbleibt kohlenstoffbeschichtetes Si (c-Si) als hoch poröse, aber zusammenhängende Struktur mit der ursprünglichen Morphologie.

Hoch stereoselektiv: Die vorgestellte hoch enantio- und diastereoselektive Rhodium(II)-katalysierte Cyclopropanierung von Alkenen mit einem Diazoreagens, das zwei Carboxygruppen trägt, nutzt die starke trans-dirigierende Wirkung von Amiden, um die Enantioselektivität zu verbessern. Mono- und disubstituierte Olefine werden in guten Ausbeuten cyclopropaniert. nttl=N-1,8-Naphthoyl-tert-leucin.

Ungleiche Partner: Die Reaktionen der Heterometallkomplexe [Cp*M(μ-H)₄M′Cp*] (1: M=M′=Ru; 2: M=Ru, M′=Os; 3: M= M′=Os) mit P(OMe)₃ zeigen kinetische und thermodynamische Effekte. Der Komplex 2 induziert die beschleunigte selektive Addition von P(OMe)₃ an das Rutheniumzentrum. Nach dem Einbau wandert der P(OMe)₃-Ligand vom Ruthenium- zum Osmiumatom, zu dem er schließlich eine starke Os-P-Bindung bildet.

Billig und beständig: Ein PtBi-Katalysator wurde in drei Schritten durch elektrochemische Oxidation von Kohlenstoffpapier zur Bildung eines Katalysatorträgers (1), elektrochemische Abscheidung von Platin (2) und Unterpotentialabscheidung von Bismut auf dem Pt-modifizierten Material (3) erhalten (siehe Bild). Diese Vorgehensweise ergab eine gleichmäßige, dünne Katalysatorschicht mit deutlich besserer Leistungsfähigkeit bei nur 0.5 mg cm⁻² Pt.

Schlimmer Finger: Proteinbeschichtete magnetische Partikel mit farbstoffmarkierten Fragmenten (siehe Bild) sind Konjugate aus Antikörpern und magnetischen Partikeln, die Drogen und deren Metabolite, z. B. Methadon und Benzoylecgonin, in Fingerabdrücken nachweisen können. Die Konjugate machen den Fingerabdruck sichtbar, sodass der Nachweis von Drogenmissbrauch und die Identifizierung der Person in einem Schritt möglich werden.

Zwei Gesichter: Gemischtschalige Micellen ergaben infolge einer intramicellaren Komplexbildung zwischen der hydrophilen Polymerkomponente (blau im Schema) und dem Micellkern (rot) amphiphile Janus-Partikel mit hydrophoben und hydrophilen Seiten. Die hierarchische Selbstorganisation dieser Partikel in Wasser führte zu einer nanoskaligen röhrenförmigen Überstruktur, die bei Ultraschallbehandlung regelmäßige Nanoschichten bildete.

Verzweigt: Steife, aromatische Dendrimere aus 5 bzw. 17 Pyreneinheiten wurden synthetisiert, charakterisiert und mit zwei Modellverbindungen verglichen. Die starre und stark verdrillte Struktur ermöglicht eine genaue räumliche Anordnung, bei der jede Einheit ein Chromophor ist. Hohe Extinktionskoeffizienten und Fluoreszenzquantenausbeuten machen aus diesen Dendrimeren attraktive Kandidaten für den Einsatz als Fluoreszenzmarker.

Zusammen und wieder getrennt: Ringförmige Anordnungen rekombinanter Antikörper sind durch chemisch gesteuerte Proteinmakrocyclisierung reversibel zugänglich. In Gegenwart von Bismethotrexat (Bis-MTX) bildet das dimere Dihydrofolatreduktase-Fusionsprotein (DHFR) mit einer variablen Anti-CD3-Einzelkettenregion (scFv) spontan „Diabodies“ (divalente, dispezifische Konstrukte), die mit dem Antibiotikum Trimethoprim im Überschuss wieder in Monomere zerlegt werden (siehe Bild).

Standhaftes sp²-Kohlenstoffatom: Die chemo- und stereoselektive 1,2-Addition von Kupferhydrid an Acetylenester und eine anschließende Transmetallierung mit Pinacolboran liefert α-Alkoxycarbonylvinylboronate unter Konfigurationserhaltung. Auf diese Art wurde eine Arylacrylat-Zwischenstufe bei der Synthese des entzündungshemmenden Wirkstoffs Naproxen erhalten (siehe Schema).

Wasser hilft: Die Titelreaktion, die acyclische Nitroalkenale für den asymmetrischen Aufbau von C-O- und C-N-Bindungen verwendet, führt zu funktionalisierten Tetrahydro-1,2-oxazinen mit bis zu drei Stereozentren. Die Produkte wurden in bis zu 90 % Ausbeute mit sehr guter Enantioselektivität und vollständiger Diastereoselektivität isoliert (siehe Schema). DFT-Rechnungen offenbaren einen ungewöhnlichen Übergangszustand unter Beteiligung eines Wassermoleküls, das die C-N-Kupplung durch zwei Wasserstoffbrücken unterstützt.

Die gleiche Umarmung: Abstandswerte, die aus Elektronenspinresonanzspektren mit gepulsten Elektronen erhalten wurden, zeigen, dass die Arme des Enzyms EcoRI beim Entfalten von DNA die gleichen Positionen einnehmen, egal ob es sich um spezifische, ähnliche (ein abweichendes Basenpaar) oder unspezifische Komplexe handelt.

Vorratshaltung: Ein μ-Oxo-μ-η²:η²-peroxotitan(salan)-Komplex (siehe Struktur; Ti violett, O rot, N blau, C grau) wurde aus dem entsprechenden Di-μ-oxotitan(salan)-Komplex mithilfe von 30-proz. Wasserstoffperoxid hergestellt. Der μ-Oxo-μ-η²:η²-peroxo-Komplex wird langsam in eine aktive Spezies des Katalysezyklus der asymmetrischen Epoxidierung umgewandelt.