Geduld, Glück und Glycale sind gute Rohstoffe für die Synthese von zahlreichen Oligosacchariden, die unter anderem als Blutgruppendeterminanten und Antigen-Erkennungsdomänen bekannt sind. Bei der Glycalmethode entfallen nicht nur viele lästige Schutzgruppenmanipulationen, in einigen Fallen kann sie auch an fester Phase durchgeführt werden. Das hinsichtlich vorklinischer Prüfungen am weitesten entwickelte künstliche Glycoprotein ist das menschliche Brusttumor-Antigen 1 mit einem Hämocyanin als Proteinbestandteil.

Neue Synthesevorstufen und andere Gelierungsverfahren, das sind die wichtigsten Forschungsergebnisse der letzten Jahre auf dem Gebiet der Sol-Gel-Chemie. Vor allem die Verwendung nichthydrolytischer Prozesse und der Einsatz organisch-anorganischer Synthesevorstufen bei der Herstellung des Gels sind vielversprechende Weiterentwicklungen, die die gezielte Synthese von Festkörpern mit im voraus festgelegten Eigenschaften ein Stück näherrücken lassen.

Eine Klasse wirksamer Cytostatica/Antibiotica, darunter CC-1065 und die Duocarmycine (z.B. l), ist das Thema dieser Übersicht. In ihr werden deren DNA-Alkylierungs-Eigenschaften definiert und elementare Zusammenhange zwischen Struktur, funktioneller Reaktivität und biologischen Eigenschaften beschrieben.

Die ersten industriellen Anwendungen von chiralen Ferrocenylliganden des Josiphos-Typs wurden kürzlich bekanntgegeben. Verbindung 1a wird in der Rh-katalysierten Hydrierung von 2, der Vorstufe in einer neuen kommerziellen Synthese von (+)-Biotin, eingesetzt. Ligand 1b ist Teil eines sehr aktiven Ir-Katalysators für die Reduktion des Imins 3, aus dem das Herbizid (S)-Metolachlor hergestellt wird.

Warum dienen Diradikale bei den Endiin-Antibiotica zur H-Abstraktion, und welche Konsequenzen zöge die Verwendung eines „nichtnatürlichen”︁ Diradikals nach sich? Die sehr niedrigen Abstraktionsgeschwindigkeiten scheinen die Antwort auf die Frage nach der Bedeutung der Funktionsweise von Diradikalen im Vergleich zu einfachen Radikalen in sich zu bergen, womit neue Strategien für eine rationale Modifizierung von DNA-spaltenden Wirkstoffen durch eine Umgestaltung des Diradikal-„Sprengkopfes”︁ eröffnet werden.

Auf das Wesentliche zurückgeführt wird ein natives Protein, wenn man dessen Strukturteil durch ein synthetisches Templat ersetzt (siehe Bild unten). Der funktions-bestimmende Teil bleibt also erhalten, und das Templat-assoziierte synthetische Protein (TASP) sollte beispielsweise als Rezeptor-oder Antikörpermimeticum fungieren. Neue Strategien zur Synthese von derartigen TASP-Verbindungen wurden nun erarbeitet.

Ein Ni₈-Würfel, dessen Kanten durch zwölf μ-Violurato-Liganden verbrückt sind, liegt in 1 vor (H₃vi = Violuronsäure). Die Oximat-Gruppen der Liganden sind entlang der Kanten des Würfels angeordnet und verbinden die Metall-Ionen in einer neuartigen trans-Konformation (Strukturbild rechts, • = Ni), wobei sie eine starke antiferromagnetische Kopplung zwischen den paramagnetischen Zentren im Abstand von ca. 5 Å vermitteln Gegenionen: Ni²⁺, 4K⁺.

Kombinatorische Chemie ermöglichte den Nachweis einer hochselektiven Wechselwirkung der Dipeptide L-Phe-D-Pro und D-Phe-L-Pro mit β-Cyclodextrin. NMR-spektroskopische Studien und Molecular Modeling gaben Aufschluß über die Bindungsgeometrie des Komplexes (siehe Bild rechts) und lieferten eine Erklärung für die Selektion dieser beiden Dipeptide aus dem Repertoire der verwendeten Tripeptidbibliothek.

Durch Kombination der Bindungsmotive für die Erkennungsdomänen der großen und der kleinen DNA-Furchen wurde ein Polyamid-Oligonucleotid-Ligand entworfen, der an ein entsprechendes DNA-Fragment mit einer Assoziationskonstanten von > 2 × 10¹⁰ M⁻¹ bindet. Dabei bildet das Oligonucleotid in der großen Furche mit der Doppelstrang-DNA eine Tripelhelix und das Polyamid in der kleinen Furche einen “Haarnadel”-Polyamid-DNA-Komplex (siehe schematische Bandmodelldarstellung unten).

Molekulare Erkennung in Monoschichten auf Graphit: Stöchiometrische Donor-Acceptor(DA)-Komplexe von 5-Alkoxyisophthalsäuren mit difunktionellen aromatischen Basen konnten mit Rastertunnelmikroskopie (RTM) nachgewiesen werden. Unten ist das 2D-Kristallgitter des DA-Komplexes aus der Hexadecoxy-substituierten Isophthalsäure und 2,5-Dimethylpyrazin, schematisch dargestellt.

Zwei Strukturen, ein Polymer. Die beiden wichtigen Materialien Polyanilin und Polyphenylensulfid sind in Poly(phenylensulfidphenylenamin) (PPSA) 1 zu einer Verbindung vereinigt. Über ein Polysulfoniumkation als Synthesevorstufe kann das lösliche Polymer 1 mit perfekter Struktur und hohen Molekulargewichten erhalten werden.

Ein wichtiger Schritt bei der Synthese neuartiger heterocyclischer Aminosauren wie 1, die als das Peptidrückgrat modifizierende und versteifende Bausteine verwendet werden können, ist die neu entwickelte Oxidation von Dihydrooxazolen zu Oxazolen mit 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en(DBU)/CC1₄/Acetonitril/Pyridin.

Eines der ungewöhnlichsten ribosomal synthetisierten und posttranslational modifizierten Polypeptide ist Microcin B17. Die Totalsynthese dieses großen Polypeptidantibiotikums (Formel siehe unten) mit Oxazol-und Thiazolbausteinen öffnet nun den Weg für das Studium von Struktur-Aktivitäts-Beziehungen auf dem Gebiet der Gyrase-Inhibitoren.

Eine glatte, Carbanionen-induzierte, doppelte Cyclisierung zum Phosphacyclus 2 tritt bei Behandlung des Carbamoyltriarylphosphanoxids 1 mit Lithiumdiisopropylamid (LDA) auf. Die Anwendungsbreite dieses neuen anionischen Äquivalents der Friedel-Crafts- und verwandter Reaktionen wird diskutiert.

Vollständig ausstrecken kann sich das große Tetrabutylammoniumion in den weiten Kanälen der neuen Wirt-Gast-Verbindung [(nBu₄N)_0.5,(Me₃Sn)_3.5Fe(CN)₆], deren lipophile Wände aus miteinander vernetzten helicalen [Fe-CN-Sn-NC]_∞-Ketten mit zugleich enantiomorph derivatisierten {Fe(CNSnMe₃)₆}-Oktaedern bestehen.

Die Bildung von drei neuen Metall-Metall-Bindungen bewirkt die Addition von CO an den Mehrkernkomplex 1. Dabei wandert das an den Arenliganden gebundene Metallzentrum zur offenen Kante des Rh₃-Gerüstes, und es entsteht der Komplex 2. Diese Reaktion ist vollständig reversibel.

Gleich lange P-P-Bindungen weisen die Phosphoratome mit den Koordinationszahlen 4 und 2 auf, die den zentralen Vierring des dispirocyclischen Tetraphosphets 1 bilden. Der Vierring weist eine starke rautenförmige Verzerrung auf, die sich in einem ungewöhnlich spitzen λ⁵P–λ³P–λ⁵P-Winkel ausdrückt.

Die zu natürlicher RNA isomere Pyranosyl-RNA (p-RNA) – Ausschnitt schematisch im Bild rechts – zeigt höchst bemerkenswerte Eigenschaften. Homochirale Stränge mit entgegengesetztem Chiralitätssinn bilden quasiracemische Duplexe nach Basenauswahlregeln, die von jenen der isochiralen Paarung verschieden sind.

Als Sätze von nichtklassischen, unsymmetrischen, überbrückten Bicyclobutonium-Ionen 1 und 2 können die Titelverbindungen beschrieben werden. Diese sind durch Ionisierung der entsprechenden Methanolderivate in supersauren Medien zugänglich; die Strukturzuordnung basiert auf ab-initio-Rechnungen und auf dem Vergleich experimenteller und berechneter ¹³C-NMR-chemischer Verschiebungen.

Ein Phenoxynaphthacenchinon bildete zusammen mit 1-Tetradecanthiol die Monoschicht auf einer Goldelektrode, mit der dann reversibel zwischen der Aufzeichnung eines optischen Signals und dessen Umwandlung in ein amperometrisches Signal gewechselt werden konnte (siehe Bild rechts).

Für die quantitative Bewertung komplexer Erkennungsprozesse ist die Bestimmung der Größe schwacher intermolekularer Wechselwirkungen wie der π-π-Wechselwirkung zwischen Areneinheiten wichtig. Durch den Aufbau thermodynamischer Cyclen aus hinsichtlich der Struktur variierten Verbindungen sind solche Bestimmungen leicht moglich. So wurde die Gibbs-Energie ΔG der Kante-auf-Fläche-Wechselwirkung im Komplex 1 zu −1.4 ± 0.8 kJmol⁻¹ ermittelt.

Unter äußerst sanften Bedingungen reagieren [Re₆Q₅Cl₉] -Ionen (Q =S, Se) mit Bis(trimethylsilyl)amin-Derivdten zu Clustern des Typs [Re₆Q₅(μ₃-NSiMe₃)Cl₃]2− (siehe Bild). Diese sind isostrukturell und isoelektronisch zu den Chevrel-Sergent-Clusterkernen [Mo₆Q₈]⁴⁻. Die μ₃-imidofunktionalisierten Cluster reagieren mit Elektrophilen und eröffnen so völlig neue Möglichkeiten zur Erweiterung der Chemie echter anorganisch-organischer Hybridverbindungen.

Einhändig-helicale Polymere des Typs 2 sind das Produkt der gangselektiven Polymerisation achiraler Isocyanide ArNC mit den helicalen Oligomerkomplexen 1 als Initiatoren. Letztere sind aus μ-Ethindiyl-verbrückten, zweikernigen Pd,Pt-Komplexen durch Umsetzung mit m-CNC₆H₄CO₂R* (R* = (+)- und (−)-Menthyl) zugänglich.

Das erste Beispiel für eine intermolekulare Kupplung zwischen einem Fischer- und einem Schrock-Carben-Liganden ist die Verknüpfung des Vinylidenliganden in 1 mit dem Methoxyethylidenliganden in 2. In dem so erhaltenen, roten titanacyclischen Chromcarbenkomplex 3 wird das Chromatom durch den Methoxysubstituenten so koordiniert, daß das bicyclische Gerüst nahezu planar ist.

Ca. 10 pm länger sind die C-Cl-Bindungen in LiCHCl₂ · 3C₅H₅N 1 gegenüber denen in CH₂Cl₂. Dies bestätigt den erhöhten p-Charakter der Bindungen. Rechnungen am solvatisierten und am unsolvatisierten Carbenoid zeigen signifikante Unterschiede hinsichtlich der Struktur, der Stabilität und der ¹³C-chemischen Verschiebung, was zur Voraussage der Strukturen solcher Moleküle in Lösung nützlich ist.

Cholesterische Mesophasen werden von axial-chiralen Verbindungen vom Typ 1 gebildet. Ausschlaggebend ist hierfür das starre, verdrillte Biphenylgerüst mit einem Winkel zwischen den Ebenen der beiden Benzolringe von 56° (R = R′ = 4C₈H₁₇OC₆H₄CO₂).

Nanometergroße Hohlräume mit T-Symmetrie bildet die gezielt entworfene Titelverbindung. Ihre Addukte mit so unterschiedlichen Gästen wie SCCl₂, PbEt₄ und Me₃SiCCSiMe₃ kristallisieren in der für organische Einschlußverbindungen ungewöhnlichen Raumgruppe Pn3. Rechts ist die Struktur der Titelverbindung im Kristall des PbEt₄-Addukts dargestellt.

Die vollständige Desymmetrisierung von optisch inaktiver meso-Weinsäure mit (+)-Campher in Gegenwart von Orthoameisensäuretrimethylester ermöglichte die Synthese beider Enantiomere von Isoterrein, einem Cyclopentanoid, in optisch reiner Form.

Als Rotation der Atome um den Molekülschwerpunkt kann die kooperative, intramolekulare Bewegung der beiden Lithium-Atome im festen Amid Li₂[(tBu-O-SiMe₂)₃N]₂ kurz über Raumtemperatur beschrieben werden. Diese Bewegung kann durch Abkühlung der Probe angehalten werden, wobei ein Phasenübergang stattfindet. Bei Temperaturen oberhalb 100°C tritt ein weiterer Phasenübergang in eine „plastische Phase”︁ auf, in der die gesamten Moleküle um ihre Schwerpunkte taumeln.

Dimer im Kristall, trimer in Lösung ist ortho-Phenylenzink, das jetzt aus der analogen Quecksilberverbindung und Zink synthetisiert werden konnte. In Lösung liegt das im Bild gezeigte Gleichgewicht weit auf der rechten Seite. Das Dimer kristallisiert wahrscheinlich wegen günstigerer Packungseffekte.

Mit Boronato- statt Carboxylatobrücken konnte erstmals im Dikation [Mn₂^IV(μ-O)(μ-PhBO₂)₂L₂]²⁺ (L = 1,4,7-Trimethyl-1,4,7-triazacyclononan) eine Mn^IV₂-Einheit stabilisiert werden. Zusammen mit den analog gebauten Di-μ-carboxylato-μ-oxodimangan-Komplexen steht damit die „isostrukturelle”︁ Reihe Mn^II₂,Mn_IIMn_III, Mn2,^III, Mn^IIIMn^IV, Mn₂^IV zur Verfügung. Die Mn-K-Kantenenergie der entsprechenden Komplexe steigt linear mit zunehmendem Oxidationsgrad an. Dies ist für EXAFS-Untersuchungen an manganhaltigen Metalloproteinen von großer Bedeutung.

Der Unterschied der B-N-Bindungslängen in CH₃CN · BF₃ und HCN · BF₃ in der Gasphase und in kondensierter Phase kann auf Einflusse des umgebenden Mediums zurückgeführt werden. CH₃CN · BF₃ und HCN · BF₃ in BF₃-reichen Argonmatrices wie auch CH₃CN · BF₃ in Lösung in Benzol könnten nach den hier präsentierten Ergebnissen in der Form mit kurzer B-N-Bindung vorliegen. Rechts oben sind die beiden Strukturalternativen für HCN · BF₃ schematisch dargestellt.

Das bisher kleinste [2_n]Metacyclophan-n-in ist die Titelverbindung 1. Sie wurde durch Bromierung/Dehydrobromierung aus dem Vorläufer-Tetraen synthetisiert und ist bei Raumtemperatur stabil. Laut Röntgenstrukturanalyse ist 1 nahezu planar, und die Alkineinheiten sind leicht gebogen (167.7–169.9°).

Aus sechs ringförmigen Sb₂N₂-Einheiten, die durch einfache Imidobrücken zu einer 24gliedrigen Ringstruktur verknüpft sind, ist die Titelverbindung aufgebaut (Strukturbild der zentralen Einheit rechts). Sie ist der größte strukturell charakterisierte Imidokomplex von Metallen der Gruppe 15 und die erste metallacyclische Imidoverbindung mit p-Block-Elementen.

Eine große Vielfalt an funktionellen Gruppen wird bei der hier beschriebenen Umwandlung von Amiden in Aldehyde toleriert. Die bei Raumtemperatur und meist lösungsmittelfrei ablaufende Reaktion mit Ti(OiPr)₄ und Ph₂SiH₂ liefert zunächst Enamine [Gl. (a)].

Übergangsmetallkatalysierte Reaktionen mit dem Diborylacetylen 1 eröffnen den Zugang zu perborylierten C-C-Mehrfachbindungssystemen. Cyclotrimerisierung von 1 liefert 2 als erstes Hexaborylbenzol, Diborylierung von 1 mit dem Diboran 3 ergibt das Tetraborylethen 4.2 und 4 reagieren mit LiMe und AlMe₃ unter Spaltung der Bor-Sauerstoff-Bindungen zu den entsprechenden Dodecamethyl- bzw. Octamethylderivaten (C₆(BMe₂)₆ bzw. C₂(BMe₂)₄).

Überraschenderweise beeinflussen Purine als Nucleophile die Enantioselektivität der Pd⁰-katalysierten Desymmetrisierung von cis-Diacyloxycyclopentenen 1, obwohl sie formal nicht am enantiodiskriminierenden Schritt beteiligt sind. Unter geeigneten Bedingungen ist dieser Einfluß minimiert, und es konnten mit 2 die alkylierten Adenin- und Guanin-Analoga 3 mit ausgezeichneten ee-Werten erhalten und daraus das antiviral wirksame (−)-Carbovir sowie eine (−)-Aristeromycin-Vorstufe in einer kurzen Sequenz hergestellt werden. X = PhCO₂; Y = OCONPh₂, NH₂, Cl; Z = H, NH₂, NHAc; L* = chiraler Ligand.

Durch Thermolyse von Vinylaziden entstehen Azirine, die in situ mit Enaminoketonen abgefangen werden können. Diese Reaktionssequenz (siehe unten) wurde zu einer neuen allgemeinen Methode zur Herstellung unsymmetrischer Pyrazine ausgearbeitet und zur Synthese biologisch aktiver Cephalostatin-Analoga angewendet.

Wie ähnlich muß eine Verbindung Taxol sein, um es aus seiner Bindungsstelle an den Mikrotubuli verdrängen zu können? Eine Antwort der Natur auf diese Frage sind die mikrobiellen Sekundärmetaboliten Epothilon A 1a und B 1b. Diese vergleichsweise kleinen, einfach gebauten und hochtoxischen Makrolide weisen nach röntgenographischen und NMR-spektroskopischen Befunden überraschenderweise keinerlei Ähnlichkeit mit Taxol auf.

Beim Abscheiden von inversen Kugelmicellen eines Zweiblockcopolymers mit einem überlangen Kernblock werden kinetisch kontrolliert inverse Zylindermicellen gebildet. Das Bild zeigt die Energieniveaus der einzelnen Strukturen.

Der erste mehrkernige Urankomplex enthält sechs Metallzentren, die ein Oktaeder bilden und von zwölf Diphenylphosphato- sowie acht Oxo- oder Hydroxo-Liganden koordiniert sind. Obwohl der Protonierungsgrad der überdachenden Sauerstoffzentren nicht ermittelt werden konnte, sprechen viele Befunde für OH-Liganden. Das Bild rechts zeigt das U₆O₈-Gerüst des Komplexes.

Als Modellverbindung in der Thiaporphyrin-Reihe empfiehlt sich aufgrund guter Löslichkeit das Dikation 1 (als Perchlorat). Schlüsselschritt der Synthese von 1 ist die säureinduzierte Kondensation (nicht biomimetisch!) von 3,4-Diethyl-2-hydroxymethylthiophen, die außer dem Tetra- auch das Pentacyclokondensationsprodukt liefert. Letzteres eröffnet den Weg zum 22π-Pentathiapentaphyrin-Trikation 2, dem Schwefelanalogon von Pentaphyrin.

In hohen Ausbeuten und mit hoher Selektivität kann 1-Naphthol in der Gasphase in einem kontinuierlichen Prozeß in Gegenwart eines Eisenkatalysators mit Alkoholen alkyliert werden. Dabei entstehen 2-Alkyl-1-naphthole, die leicht aus der Produktmischung abgetrennt werden können. Dies eröffnet neue Möglichkeiten in der Synthese vieler großtechnisch wichtiger Zwischenprodukte.