Auf eine wohldefinierte Pentasacchariddomäne, die spezifisch an den Protease-Inhibitor Antithrombin III (AT III) bindet und diesen aktiviert, ist die biologische Aktivität des Anticoagulans Heparin zurückzuführen. Diese Übersicht beschreibt die Synthese des entsprechenden Pentasaccharids 1 sowie einiger Analoga und zeigt auf, daß mit Struktur-Aktivitäts-Studien an diesen Verbindungen und Molecular Modeling auch die Entwicklung wirksamerer und vereinfachter Derivate möglich ist und das Verständnis der Erkennungsmechanismen zwischen Heparin und AT III auf molekularer Ebene vertieft wird.

Bereits in nanomolaren Konzentrationen vermag der Inhibitor 1 die Vermehrung des Influenzavirus zu hemmen, was einer Wirkungssteigerung verglichen mit der eines bekannten Inhibitors der Influenza-Sialidase um vier Größenordnungen entspricht. Das Design des Inhibitors 1 basiert auf Molecular-Modeling-Studien unter Zugrundelegung der Strukturdaten eines Sialidase-Inhibitor-Komplexes. Wirkstoffen auf Kohlenhydratbasis wird von der pharmazeutischen Industriè immer stärkere Aufmerksamkeit entgegengebracht.

Die kathodische Reduktion binärer Verbindungen – in Anlehnung an Zintls Pionierarbeiten über „polyanionige Salze”︁ – ist ein eleganter Weg zu neuartigen Anionen mit ungewöhnlichen Strukturen, wie Haushalter et al. fanden: Aus Sb₂Te₃ sind so beispielsweise die Telluridoantimonate [Sb₄Te₄]⁴⁻ und [Sb₉Te₆]³⁻ zugänglich (Angew. Chem. 1993, 105, 1684). Diese elektrochemische Methode ist eine geschickte Ergänzung etablierter Verfahren zur Herstellung von Zintl-Anionen, und sie scheint ein hohes Potential zu bergen.

Frei von Nebenprodukten und ohne änderung der Oxidationsstufe des Metalls läßt sich Re₂O₇ in [ReO₃]⁺ und [ReO₄]⁻ spalten, wenn man das Kation durch offenkettige oder cyclische dreizähnige Donorliganden (X = NH, NCH₃, S in 1) stabilisiert. Die koordinations-chemisch getriebene Heterolyse wird durch eine unsymmetrische Solvatisierung von Re₂O₇ in Donorlösungsmitteln wie THF vorbereitet.

Ein verzerrtes Gallium-Oktaeder, dessen acht Flächen von Fluor- und Sauerstoffatomen überdacht sind, liegt in Mes₆Ga₆F₄O₄ 1 vor (Strukturbild rechts, nur ipso-C-Atome der Mesitylgruppen gezeigt). 1 ist aus [Mes₂GaF]₂ und H₂O zugänglich; die voluminösen Organosubstituenten schirmen sein zentrales Ga-F-O-Gerüst vor weiterer Hydrolyse ab.

Durch temperaturabhängige NMR-Spektroskopie lassen sich in dem Heterometallamid [Me₂Si(NSiMe₃)₂]₂InLi Bewegungen von Substituenten und Gruppen verfolgen, die schließlich in einen Prozeß einmünden, bei dem sich auch das Lithiumatom gegenüber den anderen Schweratomen bewegt. In einem der Modelle resultiert eine quasi kreisförmige Bewegung des Lithiumatoms um das Indiumatom, den Kern des Moleküls (Bild rechts).

Von 10000 Jahren auf 2 Tage läßt sich die Halbwertszeit der Hydrolyse der Phosphorsäurediphenylester 1 durch Lanthanoid-Ionen in Wasser bei 70 °C herabsetzen. Stickstoffhaltige Liganden vermindern die katalytische Effektivität kaum und ermöglichen die für viele Anwendungen wesentliche Fixierung solcher Komplexe. Polyhydroxy-Liganden steigern die Reaktivität weiter, was mit der Annahme einer Analogie zur Wirkung einer vicinalen Hydroxygruppe in Ribosephosphaten 2 erklärt wird.

Wie aussagekräftig sind Kristallstrukturdaten für die Konformationsverhältnisse in Lösung? Dieser Frage wurde an den Ni^II-Modellkomplexen rac-1-rac-3 durch NMR-Spektroskopie und Röntgenstrukturanalyse nachgegangen. Das Ergebnis - stark differierende Konformerenverteilungen in Lösung und im kristallinen Zustand - könnte zum Verständnis des Wirkmechanismus des Nickelenzyms Methyl-Coenzym-M-Reduktase beitragen.

In wenigen Stunden, bei Raumtemperatur und mit 0.2 N HCl - unter solch milden Bedingungen lassen sich α-Aminosäureester durch Hydrolyse der Produkte 3 der selektiven Reaktion des Li-Derivats 2 von 1 mit Elektrophilen erhalten. Beide enantiomeren Formen der neuen chiralen Glycinderivate 1 sind darüber hinaus über eine Racematspaltung gut zugänglich.

Schleifenförmige und nicht die erwarteten helicalen Moleküle bildet S₉(CN)₂ (Bild rechts), das acyclische Polysulfan mit der längsten S_n-Kette, das kristallin erhalten und röntgenographisch charakterisiert werden konnte. Die cyclo-S₁₂ ähnelnde Struktur hat Modellcharakter für Polysulfane wie S_nCl₂ oder S_nMe₂.

Das neutrale Cyclobutantrion 2 läßt sich aus dem dimeren Ketenyliden(triphenyl)phosphoran 1 durch Oxidation mit zwei Äquivalenten N-p-Tolylsulfonyl(phenyl)oxaziridin synthetisieren. Oxidiert man 1 mit einem Äquivalent des Oxaziridins, so entsteht die Verbindung 3, die wie 2 röntgenstrukturanalytisch charakterisiert werden konnte. 3 kann in Diels-Alder-Reaktionen als Dienophil eingesetzt werden.

Keine alternierenden Bindungen im Sechsring hat laut Röntgenstrukturanalyse die Titelverbindung 1. Sie geht Wittig-Reaktionen ein und läßt sich zur farbigen chinoiden Verbindung 2 und diese weiter zum Cyclopentantrion-Derivat 3 oxidieren. Auch 2 und 3 wurden durch Röntgenstrukturanalysen charakterisiert. Ein C₆-Kohlenstoffmolekül und Folgeprodukte davon könnten durch dreifache Triphenylphosphanoxid-Abspaltung aus 1 entstehen.

Sind auf der Dodecahedran-Oberfläche Mehrfachsubstitutionen selektiv möglich? Sind alle zwanzig Wasserstoffatome ersetzbar? Mit den relativ voluminösen Bromatomen wird unter milden Bedingungen vicinale Substitution vermieden, unter brutalen Chlorierungs- und Bromierungsbedingungen sind allerdings C₂₀Cl₁₆ bzw. C₂₀Br₂₀ 1 die Endprodukte. Bei einem aus C₂₀Cl₁₆ im Massenspektrometer erzeugten Fragment mit m/z 240 wird vermutet, daß es sich um das C₂₀-Fulleren 2 handelt.

Überraschenderweise zeigt das [11.11]Cyclophan 1 (n = 3) in Dichlormethan und Acetonitril transanulare Nuclear-Overhauser-Effekte (NOEs) zwischen den Protonen der Bipyridinium- und denen der Phenothiazin-Komponente, was für eine attraktive Donor-Acceptor-Wechselwirkung spricht. Durch Komplexierung mit Barium-Ionen kommen sich auch im [20.20]Cyclophan 1 (n = 6) Donor- und Acceptorteil nahe.

Durch starke Pd-Ta-Wechselwirkungen wird die ungewöhnliche tetraedrische Koordination des Palladiums in der Schichtverbindung Ta₂Pd₃Te₅ stabilisiert. Ta₂Pd₃Te₅ ist durch Umsetzung der Elemente bei 850/800 °C zugänglich; das Strukturbild unten zeigt eine Parallelprojektion einer Schicht längs [010]. Große, mittlere und kleine Kreise: Te, Ta bzw. Pd.

Einen Iodotellurat(II)-Liganden enthält die Titelverbindung 1 (Strukturbild rechts), die durch Hochtemperaturreaktion aus den Elementen hergestellt werden konnte. Halogeno-Anionen von Chalkogeniden waren bisher nur in freier Form bekannt und wurden durch Disproportionierung der Tetrahalogenide in Lösung hergestellt. º = Nb, ◯ = Te, • = I.

Hochselektiv gegenüber (R)-Hydroperoxiden (R)-1 ist die Meerrettichperoxidase (HRP), so daß enantiomerenreine Hydroperoxide, die bisher auf nichtenzymatischem Weg nur sehr umständlich zugänglich waren, und Alkohole [(R)-2] im präparativen Maßstab durch kinetische Racematspaltung in Gegenwart von Guajacol erhalten werden können [Gl. (a)]. R¹ = Ph, C(=CH₂)CO₂Me; R²=Me, Et.

Alternierende und orthogonal angeordnete (LiNCN)₂-Achtringe und (LiO)₂-Vierringe werden in der Kristallstruktur der Titelverbindung über gemeinsame Li-Atome zu polymeren Strängen verknüpft. Durch Extrusion von N₂ und S aus dem Aminothiatriazol 1 mit Li-Basen wio LiOH, MeOLi, LiNH₂ entsteht in Gegenwart von Hexamethylphosphorsauretriamid (HMPA) das Anion von PhNHCN auf einem mechanistisch noch ungeklärten Weg.

Neuartige Peptidderivate wie 1 mit zwei Heteroatomsubstituenten in α-Stellung eines Glycinrests entstehen aus α,α-Dichlorglycylpeptiden. Diese werden aus 4,4-Di(alkyl-thio)-5(4H)- oxazolonen durch Ringöffnung mit aminosäureestern und anschließende Reaktion mit SO₂Cl₂ erhalten.

In nur zwei Syntheseschritten wird das symmetrische Propellan 1 ausgehend von Acenaphthylen gewonnen. Bei dieser Umsetzung wird die Reaktivität gespannter Doppelbindungen für Palladium-katalysierte Anellierungsreaktionen genutzt.

Ein gewinkeltes Thallocen-Anion enthalten die beiden Komplexe 1 und 2, die durch Umsetzung von [CpTl] mit [Cp₂Mg] bzw. mit [CpLi] unter Zusatz von N,N,N′,N′,N″-Pentamethyldiethylentriamin (PMDETA) zugänglich sind. Das Anion [(η⁵-Cp)₂ Tl]⁻ ist isoelektronisch und isostrukturell mit Stannocen; ab-initio-Rechnungen zeigen, daß die im Festkörper vorliegende gewinkelte Anordnung mit C_s-Symmetrie nur durch eine kleine Energiebarriere von der linearen Anordnung mit D_5h- Symmetrie getrennt ist.

Durch sukzessive Anlagerung von photolytisch erzeugten [CpRh]-Komplexfragmenten an Benzol entstehen die Komplexe 1 und 2, Neuartig an 1 ist, daß die Benzolbrücke sich als zwei Enylligandensysteme, die an jeweils ein Rh-Zentrum gebunden sind, beschreiben läßt. In 2 ist erstmals die flächenüberbrückende Anordnung eines Arens in Rh-Komplexen realisiert.

Eine Strukturell flexible ϵ-Keggin-(Mo₁₂O₄₀)-Einheit, in deren Hohlraum zwei Protonen oder ein Na⁺-Ion eingeschlossen werden können, weisen die Titelverbindungen auf. In der Na-Verbindung (Bild rechts) hat der Na⁺ - Gast die ungewöhnliche Koordinationszahl vier.

Stets mehrere lanthanoid-Phosphor-Bindungen enthalten die aus dem Phosphinomethanid Li[C(PMe₂)₂(SiMe₃)] und dem entsprechenden Lanthanoidtriflat zugänglichen Komplexe; dabei tritt eine ganze Palette von Strukturvarianten auf. Im homoleptischen Scandiumkomplex 1 beispielsweise sind die Liganden in einer Art Übergangsform zwischen σ-und π-Koordination gebunden.

Überraschend wurde beim Erhitzen einer Lösung des Cyclobutanderivats 1 in Toluol die Verbindung 2 selektiv als (R,S)- Stereoisomer erhalten. Zur Erklärung der Bildung dieses bemerkenswert stabilen para-Chinodimethans, das durch eine Röntgenstrukturanalyse charakterisiert werden konnte, wird eine Kaskade pericyclischer Reaktionen vorgeschlagen.

Das Auftreten von identischen Untereinheiten in vielen biologischen Systemen legt den Schluß nahe, daß Selbstkomplementarität für die Organisation dieser Einheiten sowohl nützlich als auch vorteilhaft ist. Diese Vorstellung wurde auf die Synthese von 1 angewendet, dessen Moleküle reversibel dimerisieren. Der Hohlraum des Dimers-Seine Struktur ähnelt einem Tennisball, der entlang der Naht durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten wird – scheint geeignet, kleinere Lösungsmittelmoleküle einzuschließen.

Als Ausgangsmaterialien zur Synthese 2- und/oder 6-substituierter Adenin-und Guaninderivate, die als potentielle Enzyminhibitoren interessant sind, eignen sich die 7-Alkylpurine 2 mit XH, Cl, RPhCH₂, PhCOCH₂, CH₂CHCH₂, CH₃COCH₂. Sie lassen sich aus 1 (XH, Cl) regiospezifisch nach einem Verfahren synthetisieren, das auf der Weiterentwicklung einer von Marzilli et al. gefundenen Reaktion beruht.

Zwei Konformationen – zwei Kristallformen! Das gibt es bei der Titelverbindung. Das Konformer mit n_N/π- Wechselwirkung zwischen den Stickstoff-Elektronenpaaren und dem Benzol-π-Elektronensystem (links) kristallisiert monoklin, das Konformer ohne diese Wechselwirkung (rechts) triklin. Die Diederwinkel ω(C₂N-C₆) betragen 28 bzw. 74°. Nach Energiehyperflächen- Berechnungen haben die Konformere fast gleiche Bildungsenthalpien (ΔH = −46 bzw. −47 kJ mol⁻¹).

Das erste strukturell charakterisierte aci-Nitromethan ist die Titelverbindung; sie wurde durch Ansäuern ihres Na-Salzes erhalten und kristallisiert als Dimer. 1. Der Wasserstoff-brücken enthaltende Achtring hat Sesselform. Nach quantenchemischen Berechnungen beträgt der kooperative Effekt bei der Bildung des H-Brückenpaares 40%

Al₄Se₄ - und Al₄Te₄-Würfel sind die zentralen Struktureinheiten der Heterocubane [(Cp*AlSe)₄] bzw. [(Cp*AlTe)₄] 1 (Strukturbild rechts), die bei der Umsetzung der tetrameren Al^I-Verbindung [Cp*Al)₄] mit elementarem Selen bzw. Tellur entstehen. Triebkraft dieser glatt verlaufenden Umsetzungen ist die Umwandlung Al^I → Al^III.

Nicht durch bestimmte Kombinationen von Donor- und Acceptorsubstituenten am Gerüst, sondern durch die Koordination eines Li⁺-Ions läßt sich der Übergangszustand der Cope-Umlagerung von Semibullvalen viel stärker stabilisieren als dieses selbst, d.h. die Struktur 1 ist stabiler–bei 0 K um 0.7 kcal mol⁻¹–als das Li⁺-komplexierte Semibullvalen. Dies ergaben ab-initio-Rechnungen, nach denen beide Spezies homoaromatisch sind.

Einen ausgeprägt aromatischen Charakter hat nach ab-initio-Rechnungen die helicale Übergangsstruktur 1 der 1,7-H-Verschiebung in (Z,Z)-1,3,5-Heptatrien: Die C-C-Bindungslängen ähneln denen in Benzol, die¹H- NMR -chemischen Verschiebungen (IGLO-Rechnungen) zeigen den Einfluß eines starken Ringstromeffekts, und die Resonanz-energie ist beträchtlich (ca. 60 kcal mol⁻¹).

Eine Alkylidin-Thiocarbonyl-Kupplung in Zwischenstufen, in denen ein CS-Ligand einen PMe₃- Liganden verdrängt hat, ist eine plausible Erklärung für die Bildung der Wolframkomplexe 2 bei der Umsetzung der entsprechenden Alkylidinkomplexe 1 mit Kohlenstoffdisulfid. Eine ebenfalls denkbare Carbonyl-Alkylidin-Kupplung wird nicht beobachtet. X=Halogen, RS.

Aus Styrol, Kohlenmonoxid und Methanol ist mit Katalysatorvorstufen des Typs [Pd(L-L)Z₂] (L-L= chiraler Phosphanligand, Z beispielsweise Trifluormethansulfonat) in Gegenwart von 1,4-Benzochinon der optisch aktive Bernsteinsäureester 1 zugänglich [Gl.(a)]. In Abhängigkeit vom Ligandentyp können bei hoher Chemoselektivität optische Ausbeuten bis 93% ee erzielt werden. Chirale Succinate interessieren als Zwischenprodukte bei der Synthese von Wirk- und Naturstoffen.

Ein CrP₄S- Bicyclus vom [2.1.1]- Typ ist die zentrale Struktureinheit des Titelkomplexes 1, der bei der Umsetzung von P₄S₃ mit dem 17-Elektronen-Komplexfragment [ CpCr- (CO) ₃] entsteht. Bei dieser Reaktion lagert der P₄S₃ - Käfig um, ohne daß es zu Abbaureaktionen kommt. Im Strukturbild rechts sind die Cp-Liganden weggelassen.

Das erste Trimetallacumulen mit einem Element der 13. Gruppe als Brückenatom ist das Titel-Anion 1. Es kristallisiert als stabiler komplex mit [K⁺ - [2.2.2]Cryptand]. 0.6 THF; die Cr=Tl=Cr-Gruppierung ist linear. Derartige Verbindungen waren bisher nur mit Brückenatomen aus der 14. und 15. Gruppe bekannt.

Ein planarer C₄Ge-Fünfring mit delokalisiertem π-Elektronensystem, der durch ein [Cp*Ru]-Komplexfragment stabilisiert wird, charakterisiert die Titelverbindung 1. Diese kann aus [(Cp*RuCl)₄] und dem lithiierten Germol Li[C₄Me₄Ge{Si(SiMe₃)₃}] hergestellt werden.

Vom Hauptgruppenelement des Spacers und seinen Substituenten hängen die Stärke der Wechselwirkungen zwischen den Ferroceneinheiten der Polymerhauptkette und damit die eigenschaften von 1 und 2 ab. Werden die Komplexeinheiten nicht mit Heteroatomeinheiten, sondern mit C₂-Brücken wie in 3 verknüpft, deutet das elektrochemische Verhalten nur noch auf geringe Wechselwirkungen hin.

Die zusätzliche Stabilisierung durch die dative P-Zr-Bindung bewirkt, daß bei der Hydrozirconierung von 1-Phenyl-2,3-dihydrophosphol regio-und diastereo-spezifisch die α-1 als auch dem üblichen ß-substituierten Produkt 2 der Hydrozirconierung mit denselben Chlorphosphanen selektiv die Diphosphane 3 erhalten werden.

Durch 54(!) Wasserstoffbrückenbindungen wird das aus zehn Molekülen bestehende supramolekulare Aggregat 1 zusammengehalten. 1, das von den Autoren als Hub-(MMM)₃.9 Neohex (CA) bezeichnet wird-konventionelle Nomenklatur und selbst das zeichnen von Strukturformeln sind hier offensichtlich überfordert –, veranschaulicht einmal mehr das Potential der molekularen Selbstorganisation als Strategie zur Herstellung wohldefinierter chemischer Nanostrukturen.

Nach selektiver Erzeugung des Mononucleotid-Radikals 1 konnten Bildung und Folgereaktionen des Radikalkations 2 untersucht werden. Mit Allylalkohol, der sowohl ein Kationen- als auch ein Radikalfänger ist, wird der Bicyclus 3 als Hauptprodukt erhalten. Mit Methanol können mehrere Zwischenstufen abgefangen werden, deren Hydrolyseprodukte DNA-Spaltprodukten entsprechen. 4′-Desoxyribonucleotid-Radikale werden als Intermediate beim radikalinduzierten DNA-Strangbruch diskutiert. ℗ = P(O)(OEt)₂, b = Thymin.

Als Analoga des Übergangszustands der Peptidhydrolyse können Phosphinsäuregruppen in eine C₂-symmetrische, an die Geometrie der HIV-Protease angelehnte Peptidumgebung eingebaut werden. Dies führt zu Verbindungen wie 1, potenten Inhibitoren dieses Schlüsselenzyms des AIDS-Erregers. R = 1-Naphthyl.

Phosphorylierte und phosphonylierte Derivate des antiviral aktiven Nucleosid-Analogons 2′,3′-Didesoxythymidin (ddT) lassen sich aus den Dinucleosid-α-hydroxybenzylphosphonsäureestern 1 freisetzen: In Abhängigkeit vom Substituenten des Benzylrestes tritt entweder Phosphonat-Phosphat-Umlagerung oder eine direkte Spaltung ein. Damit könnten die Verbindungen 1 prinzipiell als Prodrugs phosphorylierter oder phosphonylierter Nucleoside dienen. Ar = Aryl.