Koordinationschemische Aspekte natürlicher und künstlicher Nukleobase-Quartette am Beispiel von Adenin
Final Report Abstract
Metallacyclen mit Nucleobasen sind nach wie vor Gegenstand von Forschungsanstrengungen diverser Arbeitsgruppen, neuerdings insbesondere im Hinblick auf potenzielle Anwendungen als Telomeraseinhibitoren, als Komponenten von Metal Organic Frameworks (MOFs) sowie zur Funktionalisierung von Oberflächen. Das durchgeführte Forschungsprojekt konnte aus der Sicht des Antragstellers nicht alle Erwartungen erfüllen. Dies lag insbesondere an dem völligen Fehlschlag, weitere Nucleobase-Assoziate und speziell Adenin-Assoziate auf der Basis sog. „Plattformen“ handhabbar zu machen. Die in den Vorarbeiten insbesondere auf der Grundlage von DFT-Berechnungen von uns avisierten Adenin-Quartette entzogen sich unseren Bemühungen der Isolierung unter verschiedensten Bedingungen. Immerhin führten diese Fehlschläge aber zu einer neuen, U-förmigen Diplatin-Verbindung, welche Nucleobasen wie eine Pinzette umschließen können und möglicherweise in ähnlicher Weise an Tetraplex-DNA binden. Prinzipiell wäre dieses Gebiet in vielfältiger Weise ausbaubar, z.B. durch Verwendung größerer pi-Chelatliganden am Pt. Prof. Ramon Vilar hat Interesse bekundet, dieses System weiter zu studieren. Was metallierte Adenin-Quartette anbelangt, so weisen unsere Ergebnisse darauf hin, dass eine „spontane“ Bildung aufgrund der vielfältigen Bindungsisomeriemöglichkeiten am Adenin eher nicht erfogversprechend ist, dass aber unter Verwendung kleinerer, vorgefertigter Fragmente ein stufenweiser Aufbau von Metallacyclen des Adenins prinzipiell möglich sein sollte. Im Falle von Guanin/Hypoxanthin bzw. gemischter Adenin/Guanin-Pt-Cyclen wurden mit dieser Strategie erfolgversprechende Ergebnisse erzielt. Obschon ursprünglich nicht geplant, ist die auf diesem Weg erhaltene octadodecanucleare Verbindung unseres Wissens die erste ihrer Art mit Nucleobasen und speziell hervorzuheben. Sie könnte Ausgangspunkt einer neuen Variante supramolekularer Verbindungen aus Metallen und Nucleobasen sein. Orientierende 1H NMR spektroskopische Versuche [600 MHz] zur Bindung „offener“ Pt3(Purin)4 Metallacyclen an Vierstrang-DNA wurden in meiner Arbeitsgruppe durchgeführt. Sie belegen eindeutig Stapelwechselwirkungen zwischen den Metallacyclen und den G4 Einheiten. Um publizierfähige Ergebnisse zu diesem Punkt zu erhalten, müssten allerdings weitergehende Untersuchungen durchgeführt werden. Die Frage, ob cyclische A4-Strukturen bzw. deren metallierte Varianten als Anionen-Wirte fungieren, wie es u.a. DFT-Rechnungen vermuten lassen, kann derzeit nicht abschließend beantwortet werden, da die experimentellen Voraussetzungen im Rahmen dieses Projekts nicht erbracht werden konnten.
Publications
- “PtII Coordination to N1 of 9-Methylguanine: Why it Facilitates Binding of Additional Metal Ions to the Purine Ring”, Chem. Eur. J. 17, 9970-9983 (2011)
B. Müller, W.-Z. Shen, P. J. Sanz Miguel F. M. Albertí, T. van der Wijst, M. Noguera, L. Rodríguez-Santiago, M. Sodupe, B. Lippert
(See online at https://dx.doi.org/10.1002/chem.201101148) - „A neutral Pt3 stack unsupported by any bridging ligand“, Dalton Trans. 40, 5159-5161 (2011)
L. Holland, W.-Z. Shen, P. von Grebe, P. J. Sanz Miguel, F. Pichierri, A. Springer, C. A. Schalley, B. Lippert
(See online at https://dx.doi.org/10.1039/c0dt01408g) - “A Conformationally Flexible Dinuclear PtII Complex with Differential Behavior of its Two States toward Quadruplex DNA”, Chem. Eur. J. 19, 11429-11438 (2013)
P. von Grebe, K. Suntharalingam, R. Vilar, P. J. Sanz Miguel, S. Herres-Pawlis, B. Lippert
(See online at https://doi.org/10.1002/chem.201301400) - “Mixed Adenine/Guanine Quartets with Three trans-a2PtII (a = NH3 or Me NH2) Cross-Links: Linkage and Rotational Isomerism, Base Pairing, and Loss of NH3”, Chem. Eur. J. , 20 (2014)
F. M. Albertí, L. Rodríguez-Santiago, M. Sodupe, A. Mirats, H. Kaitsiotou, P. J. Sanz Miguel, B. Lippert
(See online at https://doi.org/10.1002/chem.201304686)
