title: Kupfer(II)-Koordinationschemie zyklischer [24]Azakrone-8- und [18]Azakrone-6-Peptide
creator: Seibold, Björn
subject: ddc-540
subject: 540 Chemistry and allied sciences
description: Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Koordinationschemie von makrozyklischen Peptiden, die aus Meeresorganismen, den Ascidien, isoliert werden können. Die strukturellen Eigenschaften dieser Verbindungen lassen einen Zusammenhang mit der hohen Metallionen-Konzentration, insbesondere von Kupfer(II), im Organismus der Ascidien vermuten. Ascidiacyclamid und die Patellamide A-F sind [24]Azakrone-8-Makrozyklen, die aus je zwei Oxazolin- und Thiazol-Einheiten aufgebaut sind. Westiellamid ist ein kleinerer [18]Azakrone-6-Makrozyklus, der aus drei Oxazolin-Einheiten aufgebaut ist. Die geringe natürliche Verfügbarkeit und die relativ aufwändige Synthese dieser sekundären Metaboliten erschwerte bisher detailierte Untersuchungen. Dennoch bestärken bereits veröffentlichte Studien die Vermutung, dass die oben genannten Makrozyklen im Metabolismus der Ascidien der Komplexierung von Metallionen dienen. Ziel dieser Arbeit war es, die Kupfer(II)-Koordinationschemie der natürlichen Makrozyklen mit Hilfe von geeigneten Modellverbindungen möglichst umfassend zu untersuchen.  Der 24-gliedrige synthetische Makrozyklus H4L4, bestehend aus vier Imidazol-Einheiten, diente als Modellverbindung für Ascidiacyclamid und die Patellamide. Die Koordination von Kupfer(II) wurde mit Hilfe spektroskopischer und massenspektrometrischer Methoden (UV-Vis, CD, X-Band ESR, ESI-MS) untersucht und die Strukturen der Kupfer(II)-Komplexe auf Basis der experimentellen Ergebnisse mit Dichte Funktional Theorie Rechnungen (DFT) modelliert. Der Makrozyklus H4L4 koordiniert Kupfer(II) in einem komplementären NAzol-NAmid-NAzol-Bindungsmotiv. Durch Koordination eines einzelnen Kupfer(II)-Ions wird eine zweite Bindungsstelle präorganisiert. Die daraus resultierende Kooperativität führt zur stabilen Bindung eines zweiten Kupfer(II)-Ions. Die Reaktion des zweikernigen Kupfer(II)-Komplexes mit Base führt zu Hydroxo- und Oxo-verbrückten Kupfer(II)-Zentren. Durch Fixierung von CO2 aus der Luft bilden sich daraus Hydrogencarbonato- bzw. Carbonato-verbrückte Kupfer(II)-Komplexe. Bei hohen pH-Werten bildet sich eine violette Kupfer(II)-Spezies. Dabei handelt es sich vermutlich um einen einkernigen Hydroxo-Kupfer(II)-Komplex, der mit den oben beschriebenen Kupfer(II)-Komplexen im Gleichgewicht steht. Zusätzlich wurde die Synthese des neuen 24 gliedrigen Makrozyklus H4LascA entwickelt, der sich lediglich durch seine Alkylsubstituenten von den natürlichen Makrozyklen unterscheidet. Künftige Untersuchungen mit H4LascA werden Aufschluss über die Übertragbarkeit der beschriebenen Kupfer(II)-Koordinationschemie von H4L4 auf Ascidiacylamid und die Patellamide geben. Für Westiellamid (H3Lwa) mit drei Oxazolin-Einheiten wurden drei synthetische Analoga, bestehend aus je drei Imidazol- (H3L1), Oxazol- (H3L2) und Thiazol-Einheiten (H3L3), als Modellverbindungen verwendet. Die Koordination von Kupfer(II) an den 18-gliedrigen Imidazol-Makrozyklus H3L1 wurde ebenfalls mit Hilfe spektroskopischer und massenspektrometrischer Methoden (UV-Vis, CD, IR, X-Band ESR, ESI-MS) untersucht und die Interpretation der Ergebnisse durch zeitabhängige Studien (UV-Vis, X Band ESR, ESI-MS) unterstützt. Mit Westiellamid H3Lwa und den Makrozyklen H3L2-3 wurden die Untersuchungen aufgrund der geringen verfügbaren Menge auf ESR- und ESI-MS-Experimente beschränkt. Die Strukturen der Kupfer(II)-Komplexe wurden auf Basis der experimentellen Ergebnisse mit DFT Rechnungen modelliert. Im Gegensatz zu früheren Berichten komplexieren Westiellamid H3Lwa und die Makrozyklen H3L1-3 Kupfer(II) in einem präorganisierten und komplementären NAzol NAmid NAzol-Bindungsmotiv. Das Kupfer(II)-Ion hat darin eine verzerrt quadratisch pyramidale Koordinationsgeometrie, die im Fall der Makrozyklen H3L1-3 durch zwei koordinierte Methanol-Sauerstoffe und im Fall von Westiellamid H3Lwa durch einen koordinierten Methanol-Sauerstoff und einen weiteren NAzol-Stickstoff vervollständigt wird. Desweiteren konnte die Bildung zweikerniger Kupfer(II)-Komplexe beobachtet werden, in denen die Kupfer(II)-Zentren durch ein Methanolat oder Hydroxid verbrückt werden. Während die Kupfer(II)-Zentren in H3L1 stark antiferromagnetisch gekoppelt sind, kann für den zweikernigen Kupfer(II)-Komplex von H3L3 ein Dipol-Dipol gekoppeltes ESR-Spektrum beobachtet werden. Die unterschiedlichen strukturellen Eigenschaften der Makrozyklen und die unterschiedliche Nukleophilie der NAzol Stickstoffe führen zu einer geringeren Stabilität der zweikernigen Kupfer(II)-Komplexe von H3Lwa und H3L2, so dass in diesen Fällen kein ESR-Signal detektierbar ist.
date: 2008
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/8637/1/Diss.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00008637
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-opus-86375
identifier:   Seibold, Björn  (2008) Kupfer(II)-Koordinationschemie zyklischer [24]Azakrone-8- und [18]Azakrone-6-Peptide.  [Dissertation]     
relation: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/8637/
rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
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language: ger