Synthese neuer azamakrocyclischer Metallkomplexe und Untersuchung ihrer Wechselwirkung mit Biomolekülen

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	23 July 2003
Referee:	Burkhard (Prof. Dr.) König
Date of exam:	20 June 2002
Institutions:	Chemistry and Pharmacy > Institut für Organische Chemie > Lehrstuhl Prof. Dr. Burkhard König
Keywords:	Organische Synthese , Supramolekulare Chemie , Molekulare Erkennung , , Organic syntheses , supramolecular chemistry , molecular recognition
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 540 Chemistry & allied sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	10110

Abstract (German)

Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde 1,4-Dihydronicotinamid kovalent mit einem Lewis-sauren azamacrocyclischen Zn(II)-Komplex funktionalisiert. Dabei wurde der Abstand zwischen dem redoxaktiven Dihydropyridin und der koordinativen Bindungsstelle systematisch variiert, so dass insgesamt vier NADH-Modellverbindungen synthetisiert wurden. Durch potentiometrische pH-Titration konnte gezeigt ...

Abstract (German)

Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde 1,4-Dihydronicotinamid kovalent mit einem Lewis-sauren azamacrocyclischen Zn(II)-Komplex funktionalisiert. Dabei wurde der Abstand zwischen dem redoxaktiven Dihydropyridin und der koordinativen Bindungsstelle systematisch variiert, so dass insgesamt vier NADH-Modellverbindungen synthetisiert wurden. Durch potentiometrische pH-Titration konnte gezeigt werden, dass die dargestellten NADH-Modellverbindungen unter physiologischen Bedingungen Riboflavintetraacetat reversibel koordinieren können.
Der Elektronentransfer zwischen den beiden Redoxcofaktoren wurde UV/VIS-spektroskopisch untersucht. Dabei wurde beobachtet, dass die Redoxreaktion durch die Metall-Ligand - Koordination signifikant beschleunigt wird, wobei sich eine deutliche Abstandsabhängigkeit zwischen Dihydronicotinamid und Bindungsstelle ergibt.

Welchen Einfluss die Koordination an ein Lewis-acides Metallzentrum auf die Redoxeigenschaften des Flavins besitzt, wurde durch cyclovoltammetrische Untersuchungen von 10-Butyl-flavin in Gegenwart eines hydrophoben Zn(II)-Cyclen - Derivats untersucht. Die Messungen ergaben eine signifikante Stabilisierung des Flavohydroquinon-Anions um 700 mV.

Durch Immobilisierung von Zink(II)-Cyclen konnte ein Polymer erhalten werden, das hohe Affinitäten zu Verbindungen mit einer Imid-Funktionalität zeigt. Dieses Polymer eignet sich zur Bindung von Flavinen wie Riboflavin (Vitamin B 2) und Riboflavintetraacetat. In wässriger Lösung konnte mit Hilfe des dargestellten Polymers Riboflavin quantitativ bestimmt werden.

Auch die Bindung von Zink(II)-Cyclen gegenüber Kreatinin, einer für die medizinische Diagnostik wichtigen Substanz, wurde untersucht. Die potentiometrische Titration ergab eine Bindungskonstante von logK = 6.8 in Wasser. Das Bindungsmotiv konnte außerdem durch die Röntgenstruktur eines Cokristalls belegt werden.

Translation of the abstract (English)

The relative positions and conformations of the prosthetic group FAD and the cofactor NADH have been remarkably conserved within the structurally diverse group of flavin enzymes. To provide a chemical rational for such an obviously optimal relative disposition of the redox partners for efficient reaction we have synthesized NADH models with Zn(II)-cyclen substituents for reversible flavin binding ...

Translation of the abstract (English)

The relative positions and conformations of the prosthetic group FAD and the cofactor NADH have been remarkably conserved within the structurally diverse group of flavin enzymes. To provide a chemical rational for such an obviously optimal relative disposition of the redox partners for efficient reaction we have synthesized NADH models with Zn(II)-cyclen substituents for reversible flavin binding in water. Altogether four of these model systems with systematically varying spacer length between the recognition site and the redox active dihydronicotinamide were prepared. The binding of these model systems to riboflavin tetraacetate was confirmed by potentiometric pH titration in water and their reaction with flavin was followed by UV/VIS spectroscopy in aqueous media under physiological conditions. The measurements reveal a significant rate enhancement of up to 175 times compared to an intermolecular reaction. Moreover a strong dependence of the reaction rate on the spacer length was observed, which clearly shows that within the dynamic reversible assembly only the optimal relative disposition of the redox partners assures an efficient redox reaction.

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