DFG-NSF: Enantioselective Indicator Displacement Assays for Carboxylic Acid Anions
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Für die Erarbeitung eines Indicator-Displacement-Assays (IDA) für chirale Carbonsäureanionen in Kooperation mit dem AK Anslyn, UT Austin, USA) war eine Arbeitsteilung vorgesehen, bei der meine Arbeitsgruppe sich um die Konstruktion der benötigten chiralen Rezeptoren auf der Basis der strukturell etablierten Guanidinium Ankergruppen kümmern sollte. Die Leitlinie war dabei die möglichst große energetische Diskriminierung der enantiomeren Carboxylate bei der Bindung an den chiralen Rezeptor, die durch die bei uns etablierte isothermale Titrationskalorimetrie präzise festgestellt werden kann. Zwei strategische Ansätze zur Rezeptorsynthese wurden gegenübergestellt, die beide auf die größtmögliche Strukturdefinition der gebildeten Wirt-Gast Komplexe ausgelegt waren: Der erste baute die Guanidinium Ankerfunktion in einen Macrocyclus ein während der zweite auf die Begrenzung der Guanidinium Bindungsstelle in einem offenkettigen Wirtdesign vertraute. Der direkte Vergleich beider Strategien in der Komplexierung typischer chiraler Oxoanionen ergab Vorteile für das macrocyclische Design. Im besten Fall eines Phosphinats konnten R/S-Diskriminierungsfaktoren von 360 erreicht werden. Allerdings war die Enantio-Erkennung der chiralen Carboxylate deutlich geringer. Aus Molecular Dynamics Simulationen konnte man schließen, dass die Bewegungsmöglichkeiten des Gastions selbst in speziell entworfenen polycyclischen chiralen Guanidiniumwirten noch sehr groß sind, und wohl deshalb die geometrische Unterscheidung der spiegelbildlichen Substrate kaum ausreicht. Überraschenderweise fanden wir, dass chirale Solventien eine größere Wirkung auf die Enantio-Erkennung ausüben können, als die direkten „geschneiderten“ Wirt-Gast Wechselwirkungen. Obwohl diese Resultate ein klares Bild entwerfen für die zu befolgenden Konstruktionsprinzipien eines erfolgreichen Rezeptors, ist der Einfluss des Lösungsmittels weitgehend nicht vorhersagbar. Trotz einiger Mühe gelang uns jedenfalls keine plausible und vorhersagetaugliche Ableitung der Solvatationseffekte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Judging on host-guest binding mode uniqueness: Association entropy as an indicator in enantioselection. Org.Lett. 2006, 12, 2329-2332
V.D. Jadhav, F.P. Schmidtchen
- Isothermal titration calorimetry in supramolecular chemistry; In: Analytical Methods in Supramolecular Chemistry, (Schalley, Ch. Ed.)Springer, Berlin, 2006, S.55 – 78
F.P. Schmidtchen
- Reflections on the construction of anion receptors: Is there a sign to resign from design? Coord.Chem.Rev. 2006, 250, 2918-2928
F.P. Schmidtchen
- Isothermal Titration Calorimetry (ITC) as a Tool in Supramolecular Chemistry; in Encyclopedia of Supramolecular Chemistry (Atwood, J., Steed, J. Eds) Marcel Dekker, New York, 2007
F.P. Schmidtchen
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/9780470661345.smc024) - A Novel Synthesis of Chiral Guanidinium Receptors and their Use in Unfolding the Energetics of Enantiorecognition of Chiral Carboxylates J.Org.Chem. 2008, 73, 1077-1087
V.D. Jadhav, F.P.Schmidtchen
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/jo7021026) - The role of Entropy in the Design of Molecular Hosts; Plenary lecture: Proceedings of the International Solvent Extraction Conference ISEC 2008, Tucson, Ar, 2008, Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, Montreal, Quebec, Canada H3Z 3B8; ISBN: 1-894475-80-1
F.P.Schmidtchen
- Hosting Anions. The Energetic Perspective Chem.Soc.Rev. 2010, 39, 3916-3935
F.P. Schmidtchen
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c0cs00038h)
