Der Nobelpreis für Medizin ging in diesem Jahr an Richard Axel und Linda Buck, die die molekulare Basis der olfaktorischen Aufnahme von Duftstoffen und der zugehörigen Informations-Vorverarbeitung im olfaktorischen System entschlüsselt haben. Aus der Sichtweise eines Chemikers verschaffen diese Arbeiten faszinierende Perspektiven, z. B. ermöglichen sie das Verständnis der Geruchswahrnehmung mittels transmembraner Proteine (siehe Bild).

Als Todeskuss bezeichnet wurde die Markierung eines Proteins mit Ubiquitin (Ub, siehe Bild), denn sie bewirkt, dass es durch das 26S-Proteasom erkannt und abgebaut wird. Da dieses die Konzentration bestimmter Proteine reguliert, ist es ein wichtiges Target in der Wirkstoff-Forschung. Die Erkennung durch das Proteasom verhindern zwei neuartige Proteasom-Inhibitoren, Ubistatin A und B, die durch einen chemisch-genetischen Ansatz identifiziert wurden und mit Methoden des strukturbasierten Wirkstoff-Designs und Computer-Modelings kaum erschlossen worden wären.

Noble Gase und Entdecker: Zum einhundertsten Male jährt sich die Verleihung der Nobelpreise an Lord Rayleigh und Sir William Ramsay für bahnbrechende Arbeiten über die Eigenschaften von Gasen und die Entdeckung der Edelgase. Geeigneter Zeitpunkt also für eine Hommage an zwei Größen der Wissenschaft, deren Schaffenswerk weit über das hinausgeht, was wir mit ihren Namen verbinden.

Da ist noch mehr drin: Im genetischen Code von Lebewesen regeln 64 Codierungseinheiten den Einbau von nur 20 kanonischen Aminosäuren in Proteine – es sollte also genügend Spielraum bleiben für Codon-Neuzuordnungen, die weitere, nichtkanonische Aminosäuren (siehe Bild) zu translationsaktiven Substraten der Proteinbiosynthese-Maschinerie machen. Der vorliegende Aufsatz gibt einen Überblick über Methoden, Probleme und Perspektiven dieses Engineerings des genetischen Codes.

Selbstorganisation von Stab-Knäuel-Molekülen mit einer Esterverknüpfung ergab eine supramolekulare 3D-Wabenstruktur mit hexagonaler Symmetrie. Die Hydrolyse der Estergruppe und das Entfernen der Knäuel-Segmente (hellblau) aus der perforierten lamellaren Struktur führten zu kristallinen Schichten (dunkelblau) mit geordneten Nanoporen, die in ihrem hydrophoben Inneren unpolare Moleküle einlagern können.

Schaltbare Bildung von Materialien: Aktuator-Oligonucleotide, die mit den Linker-Oligomeren in den Partikelaggregaten hybridisieren, machen die Aggregation von DNA-modifizierten Goldnanopartikeln reversibel (siehe Schema). Dieser Ansatz ebnet den Weg zur Erzeugung programmierbarer funktioneller Materialien.

H-Brücken-gebundene Duplexe aus nichtkompatiblen Polystyrol- und Polyethylenglycol-Ketten wurden hergestellt, die eine Mikrophasentrennung zeigen (siehe Bild). Differentialrasterkalorimetrie-Untersuchungen der Phasenübergänge dieser Copolymere ergaben, dass sie sich bei Temperaturen unter 170 °C wie typische kovalent gebundene Diblockcopolymere verhalten.

Ein Phenalenyl-basiertes Singulett-Diradikal mit stark amphoteren Redoxeigenschaften (siehe Schema) wurde schrittweise synthetisiert. Ursache für seinen Singulett-Diradikalcharakter ist nach quantenchemischen Rechnungen und experimentellen Daten eine kleine HOMO-LUMO-Lücke.

Ja oder Nein? Mayenit ohne eingeschlossenen Sauerstoff kann auf der Grundlage einer Kombination aus Ladungsdichte- (A im Bild) und Elektronenlokalisierungsfunktion(ELF)-Analyse (B) als anorganisches Elektrid klassifiziert werden. Zwischen den zusätzlichen Elektronen und dem positiv geladenen Kristallgerüst dieses Materials ließen sich ionische chemische Bindungen nachweisen.

Drei Arten von Kanälen zeichnen die Struktur der Titelverbindung aus (siehe Bild): rechts- (R) und linksgängige (L) helicale sowie achirale Kanäle (A). Die katalytisch aktiven Gruppen des 1-Phosphonomethylprolin-Liganden ragen ins Innere der Kanäle, sodass das Material möglicherweise als „Heterogen-Organokatalysator“ dienen kann.

Mit bloßem Auge lässt sich die Farbänderung erkennen, die in einer Polymermatrix auftritt, wenn das gezeigte bistabile Rotaxan zwischen den für den Grundzustand (grün) und den metastabilen Zustand (rot) stehenden Cokonformeren wechselt. Damit ist nicht nur eine elektrochrome Baueinheit in Reichweite, sondern es scheint sogar ein universeller Schaltmechanismus im Bereich des Möglichen.

Mit ausgezeichneter Diastereo- und Enantioselektivität verläuft die Titelreaktion. (E)-Crotylsilane liefern syn-Addukte, (Z)-Crotylsilane dagegen anti-Addukte (siehe Schema).

Beide Enantiomere des Antivirusmittels Virantmycin wurden in einer Reaktionsfolge erhalten, deren Schlüsselschritte eine hoch stereoselektive, durch Schweineleber-Esterase (PLE) vermittelte Desymmetrisierung eines prochiralen Diesters und eine bemerkenswert effektive intramolekulare Arylaminierung eines ortho-substituierten Arylbromids mit einem stark gehinderten α-quartären Formamid sind (siehe Retrosyntheseschema).

Eine Bibliothek 4,6-verknüpfter Analoga von Tobramycin mit Mono- oder Diaminozuckern an der 6-Position des Zweiringkerns wurde hergestellt (siehe Schema). Ein Screening der Verbindungen gegen mehrere zu Krankheiten in Beziehung stehende RNAs ergab eine hohe Affinität und Selektivität einiger der synthetischen Analoga für bestimmte RNA-Sequenzen.

Weit reichende sterische Wechselwirkungen zwischen den 1,5-Diol-Schutzgruppen wurden bei der Synthese des Chromophorgerüsts von C-1027 für die erfolgreiche atropselektive Makrolactonisierung (A im Schema) genutzt. Darauf folgende LiN(SiMe₃)₂/CeCl₃-unterstützte Acetylidaddition an eine Aldehydeinheit im System des starren Makrocyclus (B) lieferte das neungliedrige Zielringsystem mit einer hochgespannten Diineinheit.

Die leistungsstarke Dithiankupplung (A) zweier Fragmente und die anschließende Makrocyclisierung durch Ringschlussmetathese (B) lieferten den vollständigen 27-gliedrigen Carbocyclus von (+)-Pinnatoxin A (1), einem wesentlichen toxischen Prinzip, das für das Auftreten von Schalentiervergiftungen in China und Japan verantwortlich ist.

Einen einfachen Zugang zu axial-chiralen Phthaliden mit ein oder zwei Oxymethylen-Funktionalitäten bietet eine enantioselektive Alkincyclotrimerisierung in Gegenwart des kationischen Komplexes [Rh^I{(S)-H₈-binap}]⁺. Die axiale Chiralität wird während der Bildung des Benzolrings mit hoher Enantioselektivität eingeführt.

Senkblei: Die vorgestellten Verbindungen trans-[L(PMe₃)₄WPb(2,6-Trip₂C₆H₃)]ⁿ⁺ (n=0: L=Br, I; n=1: L=PhCN, PMe₃; Trip=2,4,6-iPr₃C₆H₂; die Struktur des Derivats mit L=PMe₃ ist gezeigt) enthalten alle eine W-Pb-Dreifachbindung. Quantenchemische Analysen der WPb-Bindung im Plumbylidinkomplex [(PMe₃)₅WPb(2,6-Trip₂C₆H₃)]⁺ bestätigen die elektronische Analogie zu Carbinkomplexen vom Fischer-Typ.

Zwei einfache Schritte, darunter eine neue intramolekulare [4+3]-Cycloaddition, genügen, um 2-Methylenaziridine in Polycyclen zu überführen, die einen siebengliedrigen Ring enthalten (siehe Schema). Die Dienkomponente wird durch selektive Lithiierung/Alkylierung am C3-Atom des Aziridinrings eingeführt. Lewis-Säure-katalysierte Cyclisierung liefert dann die Produkte stereokontrolliert und in guten Ausbeuten.

Der vollständige Katalysezyklus der CO-Oxidation mit N₂O läuft an Pt_n⁺ ab (siehe Schema); für Pt₇⁺ besteht er aus sechs Elementarreaktionen. Durch schrittweise CO-Addition wird ein Vergiften des Katalysators ausgelöst. Das Ausmaß des Vergiftens kann über das Verhältnis der Partialdrücke von N₂O und CO gesteuert werden.

Rot sehen: Die Hybridisierung zweier DNA-Farbstoff-Konjugate lieferte Aggregate, in denen Methylrot- und Naphthylrot-Einheiten abwechselnd im DNA-Duplex gestapelt sind (siehe Bild). Der Duplex zeigt eine scharfe Absorptionsbande bei 478 nm, die sich von den Banden der Farbstoffe unterscheidet. Auch ein starker CD-Effekt wird durch das Interstrang-Heterostapeln der Farbstoffe verursacht.

Verwechselt: Der aktive Katalysator der hoch selektiven Cu-katalysierten nucleophilen Addition von Diorganozinkreagentien an N-Diphenylphosphinoylimine (siehe Schema) enthält nicht den Bis(phosphan)-Liganden 1, sondern das hemilabile Monophosphanoxid 2. Der Ligand 1 wird oxidiert, sobald er mit Kupfer(II)- oder Kupfer(I)-triflat gemischt wird. Die analoge Reaktion unter nichtoxidierenden Bedingungen ist langsamer und nicht enantioselektiv.

Eine Prolin-katalysierte Mannich-Reaktion lieferte in hohen Ausbeuten und mit ausgezeichneten ee-Werten α-aminomethylierte Ketone (siehe Schema). Die Mannich-Basen, die bei dieser sehr einfachen asymmetrischen Drei-Komponenten-Eintopfreaktion erhalten werden, sind von großem Interesse – beispielsweise als Synthesebausteine und Vorstufen von pharmazeutisch wertvollen 1,3-Aminoalkoholen.

An einem möglichen präbiotischen Weg zum asymmetrischen Einbau von molekularem Sauerstoff in organische Verbindungen ist die Aminosäure-katalysierte Reaktion von molekularem Singulettsauerstoff mit Ketonen beteiligt. Aminosäuren und ihre Derivate vermitteln die Bildung von α-Hydroxyketonen aus Sauerstoff und Ketonen (siehe Schema) mit hoher Effizienz.

Sehr kurze Reaktionszeiten bei Raumtemperatur: Die Kombination hochkompatibler Metall- und Enzymkatalysatoren ermöglichte die schnellste jemals beschriebene dynamische kinetische Racematspaltung bei Alkoholen. Mit dem Rutheniumkatalysator 1 a (oder 1 b) und einer immobilisierten Lipase gelang bei Raumtemperatur und in ausgezeichneter Ausbeute die effiziente enantioselektive Synthese von Acetaten (siehe Schema).

Im Fluge gelöst: Instrumentelle Modifizierungen, die in einem Zweikanal-Detektionsschema drei Detektionsbereiche erzeugen (siehe Schema), erhöhen den maximalen Auslastzyklus eines Hadamard-Transformations-Flugzeitmassenspektrometers (HF-TOF-MS) auf 100 % und machen TOF-MS zu einer kontinuierlichen Detektionstechnik. Neben einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis werden höhere Detektionsgeschwindigkeiten erzielt.

Gold macht's möglich: Die Verwendung von N- und N,O-Liganden für Gold(III)-Komplexe führt zu langzeitstabilen Katalysatoren für eine effiziente Synthese von Tetrahydroisochinolinen mit Substitutionsmustern, die durch klassische Methoden nur schwer zugänglich sind (siehe Bild).

Unkompliziert: 1,4-Dicarbonylverbindungen sind direkt in einer sequenziellen Eintopfreaktion aus Cer-katalysierter C-C-Kupplung in Gegenwart von Luftsauerstoff und anschließender Fragmentierung zugänglich (siehe Schema). Die Produkte eignen sich als Vorstufen für die Synthese von Heterocyclen.

Disproportionierung einer metastabilen Ga^I-Chlorid-Lösung und Substitution mit Phosphaniden führt zu einem neuartigen metalloiden Ga₂₂-Clustertyp ([Ga₂₂(PtBu₂)₁₂]; siehe Molekülstruktur; Ga: blau und schwarz; P: grau). Die vier bisher gefundenen Ga₂₂-Strukturisomere – im Festkörperbereich würde man von unterschiedlichen Phasen sprechen – spiegeln die Vielfalt an Verknüpfungsmöglichkeiten in den Galliummodifikationen wider.

Drehende Dreiecke: Die enantioselektiv zugänglichen σ-[9]Helicene (M)-(−)- und (P)-(+)-[9]Triangulan (siehe Schema) bewirken bemerkenswert hohe spezifische Drehungen der Polarisationsebene von Licht, selbst bei 589 nm. Diese herausragende Rotationskraft, die sehr gut mit berechneten Werten übereinstimmt, wird auf die starre helicale Anordnung der σ-Bindungen im Gerüst dieser formal gesättigten Kohlenwasserstoffe zurückgeführt.