Entwicklung neuer enantioselektiver, katalytischer Synthesemethoden und Modellierung enzymatischer Prozesse an Phasengrenzen

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1 Entwicklung neuer enantioselektiver, katalytischer ynthesemethoden und Modellierung enzymatischer Prozesse an asengrenzen Dr. Constantin Czekelius Institut für Chemie und Biochemie Freie Universität Berlin

2 ynthese von 2-Aminosacchariden TBDP + Mn 1) TFAA 2), BF 3. Et 2 C 3 C TBDP CF 3 TBDP TBDP TBDP CF 3 CF 3 43% 43% CF 3 67% TBDP CF 3 39% TBDP CF 3 60% 2

3 Enantioselektive, katalytische, konjugierte eduktion von itroalkenen 2 ' CutBu ( mol%) JIP ( mol%) PM, i 3, 2 Toluol, rt 2 P 2 Fe ' P 2 JIP %, 90% ee 86%, 92%ee 83%, 94% ee 66%, 90% ee %, 90% ee 86%, 90% ee 55%, 92% ee 2 55%, 72% ee %, 90% ee 75%, 83% ee 2 TP 81%, 86% ee Czekelius, C.; Carreira, E. M. Angew. Chem. 2003, 115, Czekelius, C.; Carreira, E. M. rg. Proc. es. Dev. 2007, 11, 633. Czekelius, C.; Carreira, E. M. rg. Lett. 2004, 6,

4 Darstellung optisch aktiver ynthesebausteine ausgehend von chiralen itroalkanen ' 2 + BnBr K, nbu 4 I TF ' Cl 2 Et 3 ' C 81% Cl 80% TP 78% 56% C C 66% 60% 80% TB 70% 75% 76% 73% Cl Enantiomerenüberschuß bleibt erhalten 69% C 72% Czekelius, C.; Carreira, E. M. Angew. Chem. 2005, 117,

5 Lebende Polymerisation vonn Cyclopropenen durch lefin-tathese Taktische Polymerisation: 1 2 F 3 C t Bu Mo F 3 C t Bu t Bu * Taktizität > 95% * C 2 Cl 2 Blockcopolymere für Anwendungen als thermoplastische Elastomere: t Bu Mo t Bu Mo t Bu t Bu C (m equiv) (n equiv) n/2 m/2 m/2 n/2 eparierte Glasübergänge bei -42 C and +210 C ingh,.; Czekelius, C.; chrock,.. Macromolecules 2006, 39, 316. ingh,.; Czekelius, C.; chrock,..; Müller, P.; oveyda, A.. rganometallics 2007, 26,

6 Energy (cm -1 ) Absorption ynthese of definierten substituierten Polyacetylen-Fragmenten 0,7 UV/VI pektren: i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr 0,6 0,5 n = 0-5 0,4 0,3 i Pr 2 C C 2 i Pr 0,2 0, Wavelength (nm) ipr F 3 C F 3 C ipr Et 2 C Mo C 2 Et CF 3 CF 3 Et 2 C F 3 C CF 3 F 3 C CF 3 Mo C 2 Et ipr ipr Absorptionsübergänge i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr E A + B i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr E(0-2) = / E(0-1) = / E(0-0) = / i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr ,05 0,1 0,15 0,2 1/ i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr i Pr 2 C C 2 i Pr Czekelius, C.; afer, J. E.; Tonzetich, Z. J.; chrock,..; Müller, P. J. Am. Chem. oc. 2006, 128,

7 Total ynthesis of pirooxindole Alkaloids Indole alkaloids : incorporating spiro centers C2 Isomitraphylline Aspidospermine etrosynthetic analysis : C2 Isomitraphylline C 2 TIP Troc C 2 C 2 TIP Troc 7

8 Introduction: Desymmetrization of 1,4-Diynes u ' M u ' M ' M u ' u Diastereoselective subsequent transformations ' u ' u ' u 8

9 ubstrate cope ' (Cy 3 P)AuCl/AgBF 4 toluene, rt ' ' ' Entry ubstrate Product Time/h Yield/%

10 ubstrate cope Entry ubstrate Product Time/h Yield/% / Cl Cl Cl Cl F F Cl Cl 10

11 ubstrate cope Catalyst Lifetime ' (Cy 3 P)AuCl/AgBF 4 (10 mol%) toluene ' Entry ubstrate Product Time/h Yield/% (brsm) p-tol 2 p-tol (77) (50) p-tol 2 s s (44) p-tol 2 s (52) s 2 11

12 Künstliche Enzymkanäle Desolvatation des ubstrats Diffusion zum Katalysezentrum Transformation ückdiffusion ins Zellmedium Carbamoyl-osphat ynthase Thoden, J. B.; olden,. M.; Wesenberg, G.; aushel, F. M.; ayment, I. Biochemistry 1997, 36,

13 Künstliche Enzymkanäle - truktur Flexible Kanalwandsegmente Katalytisch aktives Zentrum ingförmiges präorganisierendes Element (Calixaren) Linker zur Immobilisierung 13

14 ynthese des künstlichen Enzymkanals TB Et TB TB Et Et TB TB TB Et Et Et P 2 P 2 P 2 P

15 Künstliche Enzymkanäle - truktur trukturierung nach berflächenadsorption 15

16 Künstliche Enzymkanäle - truktur trukturierung nach berflächenadsorption 16

17 Künstliche Enzymkanäle - truktur elf-assembled Monolayer (AM) durch Zugabe von Alkylthiolen: 17

18 ubstraterkennung im Enzymkanal Wässriges dium emikristalliner Alkylthiol-Layer Katalytisch aktiver tall-komplex 2 P h P 2 Thiolat-Linker zur Fixierung auf der talloberfläche Goldoberfläche 18

19 ubstraterkennung und elektivität 2 P h P 2 19

20 ubstraterkennung und elektivität 3 2 P h P 2 2 P h P 2 20

21 ubstraterkennung und elektivität 3 2 P h P P h P 2 2 P h P 2 21

22 ubstraterkennung und elektivität Zunehmende egioselektivität 3 2 P h P P h P 2 2 P h P 2 Durch Wahl verschiedener funktioneller Gruppen können alle bekannten attraktiven Bindungskräfte eines Enzyms simuliert werden. 22

23 Einbettung des Enzymkanals in vesikuläre Biomembranen Wässriges dium 3 ospholipid- Biomembran 2 P h P 2 Wässriges dium Polyethylenglycol (PEG)-eitenketten PEG PEG PEG PEG PEG PEG 23