1090 BNotizenV Nachrichten aus der Chemie| 61 | November 2013 | www.gdch.de/nachrichten Nanoskalige Silbercluster (fast) im Kilogrammmaßstab M Bigioni et al. sowie Zheng et al. stellen die Synthese von definierten molekularen, anionischen Cluster- verbindungen [E 12 Ag 32 SR 30 ] 4– (E = Ag, Au, R = C 6 H 4 COOH, C 6 H 3 F 2 ) vor. Die Sil- berverbindung [Ag 44 (S- C 6 H 4 COOH) 30 ] 4– (Abbildung) entsteht dabei in Ausbeu- ten von über 90 % und einer Menge von bis zu 140 g pro Ansatz. Inner- halb der Cluster befin- den sich zwölf Gold oder zwölf Silberato- me, die nur an weitere Metallatome binden. Alle anderen Silberatome sind auch an Schwefelatome gebunden und umschlie- ßen den ikosaedrischen E 12 - Clusterkern. Die großen Mengen sowie die chemische Beständigkeit der Verbindungen eröffnen ein weites Feld für Untersuchungen dieser nanoskali- gen Clusterverbindungen. AS [Nature 2013, 501, 399; Nat. Commun. 2013, doi:10.1038/ncomms3422] Fluor biokatalytisch in Naturstoffe einbauen M Fluoratome während der Biosyn- these biologisch aktiver Naturstoffe gezielt einzubauen, ist ein Problem. Ein Team der Universitäten Stanford und Berkeley berichtet jetzt, dass sich Fluoracetat als Substrat in der Bio- synthese polyketider Naturstoffe eignet. Das Acetatkinase (AckA)- Phosphotransacetylase (Pta)-Paar- fluoracetatresistenter E.-coli-Bakterien aktiviert nämlich Fluoracetat (1) zu Fluoracetyl-CoA (2). In Gegenwart von Acetyl-CoA-Carboxylase (ACCase) carboxyliert (2) nur 4,5-mal langsamer als Acetyl-CoA zur Verlängerungsein- heit Fluormalonyl-CoA (3). Letzteres ist in der folgenden enzymatischen Claisen-Kondensation im Polyketid- Biosyntheseweg anwendbar. Seine Aktivität ist nur etwas geringer, wahr- scheinlich aufgrund seiner geringeren Nukleophilie. Auch eine weitere Ket- tenverlängerung funktioniert. Durch Kombination mit einem 6-Deoxy- erythronolid-B-Synthase (DEBS)-Sys- tem gelang es beispielsweise, Fluor- acetat selektiv in komplexere Lactone wie (4) und (5) einzubauen. Der Fluor- einbau auf diesem Weg erfolgt auch in vivo durch Fütterung mit Fluor- malonat. UJ [Science 2013, 341, 1089] Polymerer Impfstoff M Nuhn et al. zeigen, dass sich Poly- merkonjugate als Tumorimpfstoffe eignen. Dazu polymerisierten sie N-(2-hydroxypropyl)methacrylamid- Copolymere mit zwei funktionalen Se- quenzen. Die eine, das MUC1-Glyco- peptid, sollte als Brustkrebs-Antigen eine selektive Immunreaktion gegen Tumorzellen hervorrufen. Zusätzlich verwendeten sie das T-Helferzell-Epi- top P2, das in früheren Studien Im- munreaktionen verstärkt hat. Das MUC1-Antigen führten sie über die freie Aminogruppe durch polymerana- loge Reaktion mit Pentafluorphenyles- tern ein. P2 wurde hingegen über eine Klick-Reaktion kovalent verknüpft, da die Reaktion wegen mehrerer freier Aminogruppen nur so selektiv war. Die funktionalisierten Polymere bil- den in wässriger Umgebung mizelläre Strukturen. Die Nanoobjekte führten in der Maus zu starken MHC-II-vermit- telten Immunantworten; es bildeten sich Antikörper gegen MCF-7-Brust- tumorzellen. Die Autoren erweiterten das Konzept auf andere Polymerstruk- turen wie nanopartikelbildende Block- copolymere. Es ist somit eine neue Technik, Vakzine zu synthetisieren. ATN [Angew. Chem. 2013, 125, 10846] Chemie NO ist auch eine Antwort M Die Reduktion von Nitrit gilt als wichtige NO-Quelle. Hierbei spielen Schwefelwasserstoff und einige Thiole eine zentrale Rolle, da sie Fe III -Porphyrine über einen Sauer- stoff-Atom-Transfer-Mechanismus zur Nitritreduktase-Aktivität stimu- lieren. In einer mechanistischen Stu- die belegen Ivanovic-Burmazovic und Filipovic, dass ein Häm-Eisen-kataly- sierter Reaktionspfad zur Nitrit/Sul- fid-induzierten Bildung von NO und Nitroxyl (HNO) in Mitochondrien führt. Das spricht dafür, dass H 2 S das bislang unerkannte Thiol sein könn- te, das die Nitritreduktion bewirkt. Dieses Ergebnis könnte die jahrzehn- tealte Frage beantworten, warum Nitrit bei der Behandlung von H 2 S- Vergiftungen hilft – das entstehende NO verbessert den Blutfluss und somit die Sauerstoffzufuhr. SHP [Angew. Chem. 2013, doi:10.1002/ange.201305669] F O O – AckA-Pta F O SCoA ACCase F O O – (1) (2) O SCoA (3) O O O F DEBS (4) or O O O F (5) HO
Transcript
1090 BNotizenV
Nachrichten aus der Chemie| 61 | November 2013 | www.gdch.de/nachrichten
Nanoskalige Silbercluster (fast) im Kilogrammmaßstab
M Bigioni et al. sowie Zheng et al. stellen die Synthese von definierten moleku laren, anionischen Cluster -verbindungen [E12Ag32SR30]4– (E = Ag, Au, R = C6H4COOH, C6H3F2) vor. Die Sil-berverbindung [Ag44(S- C6H4COOH)30]4– (Abbildung) entsteht dabei in Ausbeu-
ten von über 90 % und einer Menge von bis zu 140 g pro Ansatz. Inner-
halb der Cluster befin-den sich zwölf Gold
oder zwölf Silberato-me, die nur an weitere
Metall atome binden. Alle anderen Silber atome sind
auch an Schwefelatome gebunden und umschlie-
ßen den iko saedrischen E12- Clusterkern. Die großen Mengen
sowie die chemische Beständigkeit der Verbindungen eröffnen ein weites Feld für Untersuchungen dieser nanoskali-gen Clusterverbindungen. AS[Nature 2013, 501, 399; Nat. Commun.
2013, doi:10.1038/ncomms3422]
Fluor biokatalytisch in Naturstoffe einbauen
M Fluoratome während der Biosyn-these biologisch aktiver Naturstoffe gezielt einzubauen, ist ein Problem. Ein Team der Universitäten Stanford und Berkeley berichtet jetzt, dass sich Fluoracetat als Substrat in der Bio -synthese polyketider Naturstoffe eignet. Das Acetatkinase (AckA)- Phosphotransacetylase (Pta)-Paar - fluoracetatresistenter E.-coli-Bakterien aktiviert nämlich Fluoracetat (1) zu
Fluoracetyl-CoA (2). In Gegenwart von Acetyl-CoA-Carboxylase (ACCase) carboxyliert (2) nur 4,5-mal langsamer als Acetyl-CoA zur Verlängerungsein-
heit Fluormalonyl-CoA (3). Letzteres ist in der folgenden enzymatischen Claisen-Kondensation im Polyketid-Biosyntheseweg anwendbar. Seine Aktivität ist nur etwas geringer, wahr-scheinlich aufgrund seiner geringeren Nukleophilie. Auch eine weitere Ket-tenverlängerung funktioniert. Durch Kombination mit einem 6-Deoxy -erythronolid-B-Synthase (DEBS)-Sys-tem gelang es beispielsweise, Fluor-acetat selektiv in komplexere Lactone wie (4) und (5) einzubauen. Der Fluor-einbau auf diesem Weg erfolgt auch in vivo durch Fütterung mit Fluor -malonat. UJ[Science 2013, 341, 1089]
Polymerer Impfstoff
M Nuhn et al. zeigen, dass sich Poly-merkonjugate als Tumorimpfstoffe eignen. Dazu polymerisierten sie N-(2-hydroxypropyl)methacrylamid-Copolymere mit zwei funktionalen Se-quenzen. Die eine, das MUC1-Glyco-
peptid, sollte als Brustkrebs-Antigen eine selektive Immunreaktion gegen Tumorzellen hervorrufen. Zusätzlich verwendeten sie das T-Helferzell-Epi-top P2, das in früheren Studien Im-munreaktionen verstärkt hat. Das MUC1-Antigen führten sie über die freie Aminogruppe durch polymerana-loge Reaktion mit Pentafluorphenyles-tern ein. P2 wurde hingegen über eine Klick-Reaktion kovalent verknüpft, da die Reaktion wegen mehrerer freier Aminogruppen nur so selektiv war. Die funktionalisierten Polymere bil-den in wässriger Umgebung mizelläre Strukturen. Die Nanoobjekte führten in der Maus zu starken MHC-II-vermit-telten Immunantworten; es bildeten sich Antikörper gegen MCF-7-Brust -tumorzellen. Die Autoren erweiterten das Konzept auf andere Polymerstruk-turen wie nanopartikelbildende Block-copolymere. Es ist somit eine neue Technik, Vakzine zu synthetisieren.
ATN[Angew. Chem. 2013, 125, 10846]
Chemie
NO ist auch eine Antwort
M Die Reduktion von Nitrit gilt als wichtige NO-Quelle. Hierbei spielen Schwefelwasserstoff und einige Thiole eine zentrale Rolle, da sie FeIII-Porphyrine über einen Sauer-stoff-Atom-Transfer-Mechanismus zur Nitritreduktase-Aktivität stimu-lieren. In einer mechanistischen Stu-die belegen Ivanovic-Burmazovic und Filipovic, dass ein Häm-Eisen-kataly-sierter Reaktionspfad zur Nitrit/Sul-fid-induzierten Bildung von NO und
Nitroxyl (HNO) in Mitochondrien führt. Das spricht dafür, dass H2S das bislang unerkannte Thiol sein könn-te, das die Nitritreduktion bewirkt. Dieses Ergebnis könnte die jahrzehn-tealte Frage beantworten, warum Nitrit bei der Behandlung von H2S- Vergiftungen hilft – das entstehende NO verbessert den Blutfluss und somit die Sauerstoffzufuhr. SHP[Angew. Chem. 2013,
doi:10.1002/ange.201305669]
FO
O–AckA-Pta F
O
SCoAACCase F
O
O–
(1) (2) O SCoA(3)
O O
OF
DEBS
(4)
or
O O
OF
(5)
HO
Resistenz überwinden
M Wang et al. haben ein polycyclisches Indolin iden -ti fiziert, das methicillinresistente Stämme von Staphylococcus aureus (MRSA-Stämme) selektiv wieder für b-Lactamantibiotika sensibilisiert. Eine vierstufige, diversitätsorientierte Synthesestrategie bot Zugang zu 120 Indolinen mit 26 verschiedenen Grundgerüsten. Der beste Hit, Of1 (Abbildung oben), resensibilisierte selektiv MRSA-Stämme nicht nur für Methicillin, sondern auch für andere b-Lactame. Gegenüber Säugerzellen ist Of1 nur wenig giftig. Resensibilisie-rung verlängert die Lebensspanne von antibiotischen Wirkstoffen, die durch Resistenzbildung vollständig oder teilweise für die klinische Behandlung verloren gingen. Für die Überwindung der Resistenz ist im aktuellen Fall wahrscheinlich ein b-Lactam-spezifi-scher Mechanismus, etwa die Hem-mung der b-Lactamase, verantwort-lich. FH[Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 15573]
Photoresponsive Gele basierend auf 1,1-Biindan
M Versteifte Stilbene eignen sich als photoresponsive Einheiten, um die reversible Bildung supramolekularer Hydrogele zu steuern. Dies zeigten Xu et al. Dazu funktionalisierten sie 1,1-Biindan mit zwei Einheiten 2-Ureido- 4[1H]- pyrimidon (UPy). 1,1-Biindan-Systeme bilden wie Azobenzene E- und Z-Formen aus, die sich photochemisch schalten lassen. Da jedoch die benötigte Aktivierungs-energie für einen thermischen Über-gang viel höher ist als beim Azoben-zen, sind die beiden Formen stabiler. Die Z-Isomere bilden bei hoher Kon-zentration viskose Flüssigkeiten, die zu Nanofasern elektroverspinnbar sind. Nur die E-Form bildet supramolekulare Gele, sodass photochemisch Sol-Gel- und Gel-Sol-Übergänge ausgelöst wer-den können. Die supramolekularen Wechselwirkungen beruhen auf der Bildung von Wasserstoffbrückenbin-dungen zwischen den UPy-Einheiten, wie die pH-Abhängigkeit der Gelierung zeigte. Das vorgestellte System hat ein großes Potenzial für responsive Mate-rialien. ATN[Angew. Chem. 2013, 125, 9920]
Elektronische Kommunikation
M Molekulare Brücken, die funktiona-le Zentren miteinander verbinden, sind ein Baustein in der molekularen Spin-tronik. So verknüpfen verbrückende Li-ganden Spinzentren miteinander oder dienen als molekulare Drähte zwischen zwei Elektroden. Herrmann und Elmisz prüfen nun, ob die (Austausch)-Kopp-lung zwischen verbrückten Spinzen-tren einerseits und die Leitfähigkeit von molekularen Brücken andererseits korreliert sind und anderweitig vonei-
Br
NH
H
SO2
Cl
nander abhängen. Die Autoren unter-suchten die elektronische Kommunika-tion durch molekulare Brücken mit quantenchemischen Rechnungen. Sie identifizierten dabei verschiedene Ty-pen von molekularen Brücken und dis-kutierten jeweils den Zusammenhang zwischen Spinkopplung und molekula-rer Leitfähigkeit. Die Arbeit könnte da-zu beitragen, chemische Konzepte zwi-schen diesen zwei bisher separat be-trachteten Forschungsfeldern auszu-tauschen. CRJ[Chem. Commun. 2013, 49, 10456] X
1091Chemie BNotizenV
Nachrichten aus der Chemie| 61 | November 2013 | www.gdch.de/nachrichten
1092 BNotizenV Chemie
Nachrichten aus der Chemie| 61 | November 2013 | www.gdch.de/nachrichten
Polymere autoinduktive Reaktion
M In funktionalisierten Polymeren kann Licht eine selbsterhaltende Reak-tion initiieren. Dies zeigen Baker et al. Dazu versahen sie Tenta-Gel-Partikel mit [4-(Difluoromethyl)-3-methoxy -phenyl]carbamoyloxymethyl-substitu-ierten Aromaten. Diese trugen zusätz-lich entweder eine photochemisch ak-tive Nitro- oder eine tert-Dibutylme-thylsilylgruppe. Nach Bestrahlung setz-te die nitrohaltige Gruppe Fluoridionen frei, die katalytisch die andere Gruppe auch nach dem Ende der Bestrahlung weiter zersetzen. Die Reaktion bewirkt einen Konzentrationsgradienten, der eine Pumpbewegung auslöst. Makro-skopisch ist die Reaktion durch die Farbänderung der Partikel zu beobach-ten. Die Stimuliresponsivität des Sys-tems auch nach Entfernung des Stimu-lus ist potenziell für die Analytik und für die Mikrofluidik nutzbar. ATN[Angew. Chem. 2013, 125, 10485]
Eine neue Pictet-Spenglerase
M Die erst kürzlich zum ersten Mal charakterisier-te Gruppe der Pictet-Spenglerasen hat ein wei-teres Mitglied: das Enzym McbB. Dazu wurde der Gencluster der Marina -carboline in Marinactino-spora thermotolerans (SCSIO 00652) durch bio-informatische Analyse, he-terologe Expression in Strep-tomyces lividans und gezielte Geninaktivierung identifiziert. Durch heterologe Expression in E. coli und Fütterungsexperimente ließ sich die Funktion der beteiligten Genprodukte bestimmen; die Autoren bestätigten McbB als oxaloacet aldehyd abhängige Pictet- Spenglerase. Muta ge ne se -experimente ergaben erste Hinweise auf Aminosäurepositionen, die für die Katalyse essenziell sind. Pictet-Speng-lerasen besetzen in den frühen Schrit-ten vieler Alkaloidbiosynthesen eine Schlüsselposition. Im Vergleich zur se-cologaninabhängigen Strictosidin-Syn-thase akzeptiert McbB eine strukturell deutlich einfachere Aldehydkompo-nente. Es könnte somit ein alternativer Ausgangspunkt für Biokatalysen sein.
FH[Angew. Chem. 2013, 125, 10164]
Absolute Stereochemie direkt bestimmen
M Einen neuen experimentellen An-satz, um die absolute Konfiguration von chiralen Molekülen in der Gaspha-se zu bestimmen, präsentieren die For-schungsgruppen von Berger und Schöffler. Laserionisierung löst eine Coulombexplosion eines einzelnen Moleküls aus, das so in positiv gelade-ne Fragmente zerfällt. Diese Fragmen-te werden dann durch ein elektrisches Feld beschleunigt und zeitlich und räumlich aufgelöst detektiert. Dadurch lässt sich die räumliche Struktur des Moleküls rekonstruieren und so auch die absolute Konfiguration direkt be-stimmen. Die Autoren demonstrieren, dass diese Methode für CHBrClF und für CHBr37Cl35Cl anwendbar ist, wobei letzteres nur wegen der unterschiedli-chen Chlorisotope chiral ist. Damit steht erstmals eine Alternative zur Be-stimmung der absoluten Konfiguration mit anormaler Röntgenbeugung zur Verfügung. CRJ[Science 2013, 341, 1096]
Wenn Boratome sich küssen
M Zwei Ethylkationen lassen sich nicht kombinieren, zwei Diboran- Guanidinat-Adduktkationen schon. Die Isolobalanalogie dieser beiden Teilchen lässt die Reaktion erstaunlich erscheinen; auch die Produktstruktur des Tetraboran-Dikations, das vier Guanidinate stabilisieren, ist bemer-kenswert. Himmel et al. zeigten zu-sätzlich zur Strukturanalyse experi-mentell und theoretisch, wie Mehrzen-trenbindungen das planare Tetraboran
zusammenhalten: Im Zentrum liegen zwei B-B-B-Dreizentren-Zweielektro-nen-Bindungen vor, die sich zwei Bor -atome teilen, woraus ein sehr kurzer B-B-Abstand von 1,703(3) Å resultiert. Die Synthese gelingt durch die Hydrid -abstraktion des Diboran-Guanidinat-Addukts. Dieses neue Aufbauprinzip ist wegweisend für die Konstruktion grö-ßerer Borankettenpolymere. SHP[Nat. Chem. 2013, doi:10.1038/nchem.1776]
Frank Hahn, Hannover
Sonja Herres-Pawlis, München
Christoph R. Jacob, Karlsruhe
Ullrich Jahn, Prag
Axel T. Neffe, Teltow
Andreas Schnepf, Tübingen
NH
NH2
O
OH
OO
O
OHH
NH
NH
O
OH
O
NH
N
O
NH
OMarinacarbolin A
Pictet-Spengler,Decarboxylierung
Oxidation,Amidbildung
McbB
Phosphor(V)-basierte Lewis-Säure
M Stephan et al. beschreiben mit [Ph(C6F5)2PF]+ (1) und [(C6F5)3PF]+ (2) zwei stark Lewis-saure Phosphor(V)-Kationen. Ausgehend von den Phosphor(III)-Verbindun-gen R(C6F5)2P (R = Ph, C6F5) entstehen durch Oxidation mit XeF2 die Phosphor(V)-Verbindungen R(C6F5)2PF2. Die anschließende Fluoridionenabstraktion gelingt mit Al(C6F5)3 oder [Et3Si][B(C6F5)4], und es resultieren (1) und (2) als Salze mit [B(C6F5)4]– oder [(C6F5)3Al-F-Al(C6F5)3]– als Gegenionen. Anhand der Reaktion mit Et3PO zeig-ten die Autoren, dass [(C6F5)3PF]+ (2) anderthalb Mal saurer als B(C6F5)3 ist. Aliphatische primäre, sekundäre und tertiäre Alkyl-fluoride reagieren in Gegenwart von 1 Mol-% (2) glatt zu den entsprechenden Kohlenwasserstoffen. Trifluor-methyl- sowie Difluormethylaromaten reagieren zwar wesentlich langsamer, werden aber vollständig zu Alkylaromaten reduziert. Aromatische Fluorsubsti-tuenten oder Bromatome werden nicht angegriffen. Damit steht ein effizientes selektives System für aliphatische C-F-Aktivierungen zur Verfügung. AS/UJ [Science 2013, 341, 1374]
