NMR-spektroskopische Untersuchung der Gründe für Selektivität in der Peptid-Katalyse

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christina Marie Thiele
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408803318

Die NMR-Spektroskopie ist ein wirkungsvolles Instrument, um Informationen über die Struktur und Dynamik organischer, metallorganischer, anorganischer oder biomolekularer Verbindungen in Lösung mit atomarer Auflösung zu gewinnen. Die dreidimensionale Strukturinformation kann wiederum zur Aktivität und Selektivität in Verbindung gesetzt werden. Dies kann auch für katalysierte Prozesse zutreffen, sofern man Verbindungen oder Intermediate von Relevanz für den katalytischen Zyklus bei möglichst realistischen Bedingungen untersuchen kann.Des Weiteren erlauben verschiedene NMR-spektroskopische Techniken die Untersuchung intermolekularer Interaktionen. Diese basieren meist auf einem Transfer von Magnetisierung von einem „Liganden“ an einen „Binder“ oder umgekehrt. In der Pharmaforschung werden diese Techniken zur Suche pharmakologisch relevanter Zielstrukturen verwendet. Hierbei ist der „Binder“ das Ziel-Biomakromolekül (z. B. ein Protein) und der Ligand die vorgeschlagene Medikamenten-Zielstruktur; in der Katalyse wären dies Katalysator und Substrat. Im Rahmen dieses Projektes wird vorgeschlagen, NMR-spektroskopische Methoden zur (weiteren) Untersuchung der Bedeutung von Wasserstoff-Brückenbindungen und London-Dispersions-Wechselwirkungen in der kinetischen Racemat-Spaltung von trans-1,2-Cycloalkan-diolen mittels eines bzw. einer Serie von Peptid-Katalysator(en) zu verwenden. Die Gruppen von Thiele und Schreiner konnten unlängst zeigen, dass intermolekulare Interaktionen tatsächlich zwischen Katalysator und Substrat beobachtet werden können. In diesem Projekt sollen nun die Gründe für die außerordentlich hohe Selektivität untersucht werden. Die jeweiligen Beiträge von H-Brücken vs. Dispersions-Interaktionen sollen NMR-spektroskopisch ausfindig gemacht werden. Hierfür soll eine Serie Diole untersucht werden, wobei ähnliche Dispersions-Interaktionsflächen und unterschiedliche H-Brückenbindungs-Fähigkeit vs. unterschiedliche Dispersionsinteraktions-Fläche, aber ähnliche H-Brückenbindungs-Fähigkeit gewählt werden. Zusätzlich sollen verschiedene Peptidkatalysatoren mit zunehmender Polarisierbarkeit der Aminosäure, die die Wechselwirkungsfläche zur Verfügung stellt (sogenannte „Dispersions-Energie-spendende Aminosäuren“) untersucht werden.Weitere Anwendungen der hierin entwickelten Methoden auf andere (Peptid-)katalysierte Reaktionen, wie z. B. die enantioselektive Dakin-West-Reaktion, sollen dann ins Auge gefasst werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen