Wasserlösliche Pinzetten und Klammern als Rezeptoren zur molekularen Erkennung von biorelevanten Substraten

• Applicant: Professor Dr. Frank-Gerrit Klärner
• Subject Area: Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2006 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 30756920

Die Arbeiten sollen sich auf die Synthese und Untersuchung von wasserlöslichen Pinzetten und Klammern konzentrieren. Für die Modellierung und Beeinflussung biologischer Prozesse benötigt man wasserlösliche Rezeptoren. In einer Kooperation mit der Arbeitsgruppe Prof. Dr. T. Schrader (Univ. Marburg) ist es uns gelungen, wasserlösliche, mit Lithium-Phosphonat-Gruppen substituierte Pinzetten- und Klammer-Derivate herzustellen. Außerdem konnte F. Bastkowski im Rahmen seiner Doktorarbeit in Essen die entsprechenden Derivate synthetisieren, die mit Lithium-Hydrogenphosphat- bzw. Dilithium-Phosphat-Gruppen funktionalisiert sind. Alle neuen Derivate sind wasserlöslich und binden biorelevante Substrate, wie zum Beispiel die Enzym-Cofaktoren NAD+ (Nicotinamidadenindinucleotid), SAM (S-Adenosylmethionin) und TPP (Thiamindiphosphat) oder Nucleoside und Nucleotide. In ersten orientierenden Versuchen konnte in Kooperation mit Priv.-Doz. Dr. M. Kirsch gezeigt werden, dass die mit Phosphonat- Gruppen funktionalisierte Dimethylenklammer den Cofaktor NAD+ bei der enzymatischen Oxidation von Glucose mittels Glucose-Dehydrogenase inhibiert. In den ersten 2Yz Jahren seiner Doktorarbeit hat M. Casas Cartagena molekulare Pinzetten und Klammern synthetisiert, die in der zentralen ¿Spacer -Einheit mit hydrophilen Dendrimeren funktionalisiert sind, mit dem Ziel, neutrale wasserlösliche Rezeptoren zu gewinnen, ihre Eigenschaften mit den salzartigen, mit Phosphonat- und Phosphat- Gruppen substituierten Verbindungen zu vergleichen und damit tieferen Einblick in die Bedeutung von Salzbrücken bei der molekularen Erkennung in wässrigem Milieu zu erhalten. Außerdem beschäftigt sich Herr Casas Cartagena zurzeit mit der Synthese und Untersuchung der Eigenschaften von molekularen Klammern, die in der zentralen ¿Spacer -Einheit mit Sulfat-Gruppen substituiert sind. Hier ist besonders reizvoll der Vergleich der salzartigen Rezeptoren untereinander. Die Lithium-Phosphonate und Lithium-Sulfate reagieren in wässriger Lösung nahezu neutral, dagegen die Lithium- Hydrogenphosphate schwach sauer (pH = 5.5) und die Dilithium-Phosphate deutlich basisch (pH = 9,5). Zum besseren Vergleich werden alle Bindungsexperimente auch in gepufferter Lösung (pH = 7.2) durchgeführt. Als weiteres Projekt wird augenblicklich die gezielte Synthese der Klammern, die mit Polyglycerin-Dendrimeren der ersten und zweiten Generation substituiert sind, in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. R. Haag (FU Berlin) durchgeführt.

• DFG Programme: Research Grants