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Effiziente Knüpfung von Amid-Bindungen unter milden Bedingungen
Die Verknüpfung von molekularen Bausteinen über Amid-Bindungen ist eine der bedeutendsten Reaktionen in Forschung und chemischer Industrie. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellen Wissenschaftler jetzt einen neuen Reaktionstyp zur Knüpfung von Amid-Bindungen vor. Diese sogenannte ASHA-Ligation läuft rasch, effizient, unter milden wässrigen Bedingungen und ist sehr breit einsetzbar.
Amid-Bindungen nennt man die Verbindung eines Carbonyl-Kohlenstoffs (C=O) mit einem organischen Stickstoffatom. Amid-Bindungen sind es, die einzelne Aminosäuren zu Proteinen verbinden und Monomere zu Polyamid-Kunststoffen und synthetischen Fasern, wie Perlon und Nylon. Aber auch viele lebensrettende Medikamente, wie Taxol, Lipitor und Penicillin, Agrochemikalien, biologische Konjugate, Naturstoffe und andere Produkte enthalten Amid-Bindungen. Neben der klassischen Herstellungsmethode, der Reaktion einer Säuregruppe (–COOH) mit einer Aminogruppe (–NH2) gibt es inzwischen eine ganze Reihe verschiedener Reaktionen zu Knüpfung von Amid-Bindungen. Viele sind jedoch nicht chemoselektiv und damit nicht breit anwendbar und benötigen zudem spezielle Reagenzien, um die Bindung zu knüpfen. Neuartige Reaktionstypen sind gefragt.
Das Team um Rajavel Srinivasan von der Universität Tianjin (China) suchte nach einer effizienten, nachhaltigen Methode, die von leicht zugänglichen Edukten ausgeht und rasch abläuft. Ihre Wahl fiel auf eine Reaktion zwischen Acylsilanen und Hydroxylaminen (Stickstoff-organische Verbindungsklasse mit einer –N–O–Verknüpfung). Acylsilane sind eine Klasse siliciumorganischer Verbindungen mit der allgemeinen Strukturformel R(CO)-SiR3. Sie zeigen oft eine völlig andere Reaktivität als verwandte Ketone. Obwohl ihre Chemie gut bekannt ist, wurden sie bisher kaum im Bereich der biomedizinischen Chemie eingesetzt.
Abgeleitet von den Anfangsbuchstaben wurde die Reaktion der AcylSilane mit HydroxylAminen als ASHA-Ligation bezeichnet. Treibende Kraft scheint eine intramolekulare Wanderung einer Silylgruppe von einem Kohlenstoffatom zu einem Sauerstoffatom zu sein (Brook-Umlagerung), bei der eine starke Si-O-Bindung entsteht.
Die Forscher testeten die Ligation erfolgreich an einer breiten Palette molekularer Bausteine, unter anderem an pharmazeutischen Wirkstoffen, Peptiden, Naturprodukten und anderen biologisch aktiven Verbindungen. Die Reaktion läuft chemoselektiv und gelingt bei milden Bedingungen in wässrigem Milieu, ergab in der Mehrzahl der Fälle sehr hohe Ausbeuten und ist gegenüber den meisten funktionellen Gruppen tolerant. Neue Varianten der ASHA-Ligation werden derzeit entwickelt, um auch eine Peptid-Synthese zu realisieren, die mit dieser noch nicht zufriedenstellend läuft.
Vor dem Hintergrund der Einfachheit und Effizienz der ASHA-Ligation könnten sich neue Ansätze in der medizinischen Chemie und der chemischen Biologie eröffnen, z.B. der Fragment-basierten Wirkstoffentwicklung, bei der wirksame Substanzen ausgehend von kleinen Fragmenten sukzessive aufgebaut werden.
Angewandte Chemie: Presseinfo 29/2020
Autor: Rajavel Srinivasan, Tianjin University (China), mailto:rajavels@tju.edu.cn
Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202012459
Amid-Bindungen
(c) Wiley-VCH
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students
Chemistry
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
Amid-Bindungen
(c) Wiley-VCH
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