Nanostrukturen durch die ionenpaarvermittelte Selbstaggregation von modifizierten Aminosäuren und kleinen Oligopeptiden

• Applicant: Professor Dr. Carsten Schmuck (†)
• Subject Area: Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2009 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 119151844

• Final Report Year: 2016

Final Report Abstract

Wir konnten in diesem Projekt eine Reihe verschiedener Aminosäure- und Dipeptid-basierter Zwitteronen herstellen, die jeweils eine Carboxylatgruppe am C-terminalen Ende und ein Guanidiniocarbonylpyrrole-Kation (GCP-Kation) am N-terminalen Ende aufwiesen. Aufgrund der herausragenden Bindungseigenschaften des GCP-Kations für Carboxylate weisen diese Zwitterionen selbst in polarer Lösung eine ausgeprägte Neigung zur Selbstassoziation auf (Bildung von H-Brücken verstärkten Ionenpaaren). Die genaue Art der Selbstassoziation hängt dabei entscheidend von dem Aminosäure- bzw. Dipeptidbaustein zwischen den beiden Ladungen ab. Aber nicht nur die chemische Struktur der Seitenkette ist entscheidend (polar, unpolar) sondern selbst die Konfiguration der Aminosäurebausteine beeinflusst die Selbstassoziation maßgeblich. Von einfachen Aminosäuren abgeleitete Zwitterionen bilden vorwiegend Vesikel, die pH-schaltbar sind. Die vom Phe-Phe-Dipeptid abgeleiteten Zwitterionen bilden hingegen Dimere, deren Stabilität ganz maßgeblich von der relativen Konfiguration der beiden Aminosäuren beeinflusst wird. Das L,L- bzw. D,D-Zwitterion bildet sehr stabile Dimere, das L,D- bzw. D,L-Zwitterion nur sehr schwache. Wir konnten somit im Rahmen dieser Sachbeihilfe das Projekt wie beantragt umsetzen und haben zahlreiche spannende und unerwartete Ergebnisse zum Selbstassoziationsverhalten aminosäurebasierter Zwitterionen erhalten können.

Publications

• Acid/baseswitchable vesicles from a serine-derived zwitterionic guanidiniocarbonyl pyrrole carboxylate. Angew. Chem. 2010, 122, 8929-8932; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 8747-8750
  F. Rodler, J. Linders, T. Fenske, T. Rehm, C. Mayer, C. Schmuck
  
• Ionpair Induced Self-Assembly in Aqueous Solvents. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 3597 - 3611
  Th. Rehm, C. Schmuck
  
• Stereoselective self-sorting in the self-assembly of a Phe-Phe extended guanidiniocarbonyl pyrrole carboxylate zwitterion: Formation of two diastereomeric dimers with significantly different stabilities. Chem. Commun. 2011, 47, 7953-7955
  F. Rodler, W. Sicking, C. Schmuck