Die positiven Eigenschaften, die durch eine Trifluormethylierung aromatischer Verbindungen erzielt werden, liefern die Motivation für die Entwicklung neuer Reagentien und Reaktionen zur Einführung von Trifluormethylresten zu einem sehr späten Zeitpunkt. In diesem Highlight wird die kürzlich entdeckte Sandmeyer-Trifluormethylierung vorgestellt, bei der aromatische Amine als Substrate bei einer direkten Trifluormethylierung eingesetzt werden.

Ester – was sonst! Eine neue Strategie in der NHC-Organokatalyse (NHC=N-heterocyclisches Carben) ermöglicht die α-, β- und γ-Aktivierung gesättigter und ungesättigter Ester (siehe Schema). Die entstehenden Acylazolium-Intermediate gehen effizient Dominoreaktionen mit geeigneten Substraten ein, wodurch Carbo- und Heterocyclen mit sehr guten Diastereo- und Enantioselektivitäten gebildet werden.

Guter Energiemix: Dieser Aufsatz gibt einen Überblick über die Fortschritte bei der Synthese gemischter Übergangsmetalloxide (mixed transition-metal oxides, MTMOs; allgemeine Formel A_xB_3−xO₄) mit steuerbaren Zusammensetzungen und Strukturen sowie ihre Anwendungen zur elektrochemischen Energieumwandlung und -speicherung (siehe Bild). Die mögliche weitere Entwicklung von MTMOs in diesem Bereich wird ebenfalls beleuchtet.

Schönes Plätzchen für Si: Die Reaktion eines antiaromatischen Norcorrol-Ni^II- Komplexes mit einem kinetisch stabilisierten Silylen unter hoch regioselektiver Insertion in Pyrrol-C_β-C_β-Bindungen liefert die Ringerweiterungsprodukte in ausgezeichneten Ausbeuten. Die Absorptionen der siliciumhaltigen Ni^II-Porphyrinoide sind deutlich rotverschoben, bis hin in den Nahinfrarotbereich.

Das Beschichten von Mikrotiterplatten mit einer gemeinsamen Vorstufe, die eine reaktive Funktionalität trägt, führte zu einem Array modifizierter Liganden. Physikalisch adsorbierte Ligand-Polymer-Konjugate tolerieren diverse Reaktionsbedingungen und ermöglichen eine unmittelbare Bewertung der Bibliothek mittels ELISA ebenso wie nachfolgende iterative Zyklen von Modifizierung und Bewertung. So wurden hochaffine Liganden für Shiga-Toxin Typ 2 aus E. coli gefunden.

Boronsäureester-Käfige: Ein formstabiles Kuboktaeder entsteht fast quantitativ in einer 48-fachen Eintopfkondensation aus 12 Molekülen eines Triptycentetraols und 8 Molekülen einer Triboronsäure. Das desolvatisierte kristalline Material hat eine spezifische Oberfläche von 3758 m² g⁻¹ und eine maximale Porengröße von 2.3 nm; damit ist es gemäß der IUPAC-Definition mesoporös.

Hoch und runter: Eine magnetische chemische „Lok“ mit Pd-Nanopartikeln zersetzt H₂O₂ katalytisch. Die dabei gebildeten O₂-Bläschen versetzen das Ganze in Schwung, und der Mikromagnet induziert in einer in der Nähe befindlichen Kupferspule eine elektromotorische Kraft (EMF).

Röhren-Design: Polyphenylen-Zylinder, die Vorläufern von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) entsprechen, wurden synthetisiert und durch Röntgenstrukturanalyse charakterisiert. Die oxidative Cyclodehydrierung wurde an ringgespannten Molekülen als letzte Stufe zur Bottom-Up-Synthese von CNT-Segmenten untersucht, hierbei wird die Ringspannung durch eine 1,2-Phenyl-Verschiebung verringert.

Kohlenstoffkupplungskaskade: Arylacetophenone und Michael-Akzeptoren reagieren mittels Rutheniumkatalyse unter drei- und vierfacher C-H-Funktionalisierung. Je nach den Reaktionsbedingungen sind gezielt neuartige carbacyclische Indanone und Indenoindene sowie heterocyclische Indenofuranone in einer Stufe zugänglich.

Das fluoreszierende Protein Citrin und die H-Untereinheiten von menschlichem Ferritin wurden genetisch fusioniert, um ihre Selbstassoziationseigenschaften zu kombinieren. Dabei wurde ein 3D-Netzwerk aus Wechselwirkungen gebildet, das zu fluoreszierenden und kristallinen supramolekularen Proteinassoziaten (SMPAs) in Zellen führte. Mithilfe eines genetisch kodierten Kernlokalisationssignals wurde die SMPA-Bildung auf den Zellkern beschränkt.

Kohlenstoffallotrope: Eine Methode zur direkten Synthese achtfach funktionalisierter Biphenyle über die [2+2]-Cycloaddition eines Arin-Intermediats liefert isomere Graphen-Nanostreifen, [n]Phenylene und Nanographene mit geradzahligen Ringen in einem hexagonalen Gitter.

Bitte lächeln! Mit Aberrations-korrigierter Elektronenmikroskopie konnte jede individuelle atomare Säule in der komplexen Fluorapatitstruktur des Zahnschmelzes von Haizähnen räumlich aufgelöst werden. Mithilfe von Ab-initio-Rechnungen ließ sich zeigen, dass die Fluoratome kovalent an die umgebenden Calciumatome gebunden sind, was das Verständnis für ihre kariesreduzierende Wirkung bei Haizähnen verbessert.

Bindungskinetik: Intrinsisch ungeordnete Proteine zeigen häufig eine transiente Sekundärstruktur, deren Rolle im Bindungsprozess aber nicht gut verstanden ist. Das Helixbildungsvermögen einer intrinsisch ungeordneten Proteindomäne wurde moduliert. Damit einhergehende Strukturänderungen und Kinetiken wurden mittels NMR-Spektroskopie und Stopped-Flow-Analyse verfolgt, um den Einfluss auf die Ligandenbindung zu untersuchen.

Das Stoffwechselprodukt 2-Aza-8-oxohypoxanthin (2) von 2-Azahypoxanthin (1) wurde aus Reis isoliert, was für das Vorliegen von endogenem 1 und 2 in Pflanzen spricht. 1 kann durch Umsetzung von 3 mit zunächst NaNO₂ und anschließend NH₃ synthetisiert und danach durch Xanthin-Oxidase in 2 umgewandelt werden. Der neu entdeckte Purinpfad zu diesen Verbindungen in Reis und Arabidopsis folgt einer ähnlichen Route wie die chemische Synthese.

Selbstorganisierte Vorläufer wurden mit hohen Ausbeuten zu neuartigen kovalenten Architekturen reduziert und demetalliert. Die erhaltenen Käfigmoleküle sind gut wasserlöslich, und der größere Käfig bindet aromatische Polyanionen in Wasser, einschließlich dem fluoreszierenden Pyranin, mit nanomolarer Affinität, was die Entwicklung eines Indikator-Verdrängungsassays ermöglicht.

Transformer: Durch genetische Umprogrammierung wurde der Aureothin-Biosyntheseweg in eine Biosynthese von Luteoreticulin verwandelt. Die erste rationale Umwandlung eines komplexen Polyketids in einen anderen Naturstoff bildet ein mögliches evolutionäres Szenario ab. Die Studie demonstriert außerdem die beispiellose iterative Nutzung einer Acyltransferasedomäne sowie eine kontextabhängige Regioselektivitätsumkehr einer Pyronmethyltransferase.

Kohlenstoffmaterialien: 100 μm große, pyramidenförmige zwei- und dreilagige Graphendomänen wurden in hexagonaler Form auf Kupferfolie abgeschieden (siehe Bild). Die Graphendomänen sind zwischen den Lagen fast ausschließlich um entweder 0° oder 30° verdreht. Ab-initio-Rechnungen zeigen, dass die Verdrehungen bei der Graphenkeimbildung an einer Kupferstufe entstehen können.

Stickstoffdotierung: Mesoporöse Stickstoff-dotierte Kohlenstoffnanoblätter mit definierter Mesoporengröße von 22 nm sind hervorragende Katalysatoren für die Sauerstoffreduktion. Sie sind im sauren Bereich langzeitstabil, und ihre Aktivität ist vergleichbar mit der des Pt/C-Katalysators im alkalischen Milieu.

Leuchtendes Vorbild: Ein 3D-Koordinationsnetzwerk mit großen hexagonalen Nanoröhrenkanälen basierend auf stabförmigen, endlosen Metall-Carboxylat-Ketten wird beschrieben. Das Material kann in seinen Poren Rhodamin B aufnehmen, was zu einem lumineszierenden System für den visuellen Nachweis niedermolekularer Verbindungen führt.

Nitrentransfer: Durch Desorptions-Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie (DESI-MS) konnte in Nitrentransferreaktionen ein Fe^IIIFe^IV-Imido-Intermediat identifiziert werden. Nach DFT-Rechnungen spielen energiearme Fe^IIIFe^III-^.N-Tosyl-Konfigurationen eine wesentliche Rolle für die hohe Reaktivität dieses Intermediats.

Selektive Epoxidierung: Galliumoxidnanostäbe mit beispiellos kleinen Abmessungen (20–80 nm Länge, 3–5 nm Breite) wurden mit einer neuen, templatfreien Synthesemethode hergestellt. Die Nanostäbe haben eine größere spezifischen Oberfläche und mehr azide Koordinationsstellen als gewöhnliches Galliumoxid und zeigen bei Epoxidierungen mit H₂O₂ eine herausragende Katalysatorleistung (siehe Bild).

Eine Mutation genügt: Die Konformationsensembles von Tau-Fibrillen mit vier Wiederholungseinheiten, gebildet durch Templat-induziertes Wachstum, wurden durch Abstandsmessungen zwischen zwei Spinsonden mittels Elektron-Elektron-Doppelresonanzspektroskopie bestimmt. Dabei können einzelne Mutationen in Tau die Populationen der Fibrillenkonformere über die Auswahl strukturell kompatibler Keime verändern.

Starke bindende Wechselwirkung: Das dunkelgrüne, kristalline LiBi(TPP)₂ hat in der festen Phase einen außergewöhnlich kurzen Bi-Li-Abstand von 2.874 Å (TPP=Tetraphenylporphyrin; siehe Bild). Das Molekül ist auch in der flüssigen Phase stabil, und DFT-Rechnungen zeigen, dass eine dative Bindung zwischen der kationischen Bi(TPP)-Einheit und der anionischen Li(TPP)-Einheit vorliegt.

Kupferkatalyse: Kern/Schale-Nanopartikel aus CdSe/ZnS-Quantenpunkten (QD) mit einer Kupfer-dotierten Schale wurden hergestellt. Das Dotieren der ZnS-Schale mit Kupferionen eröffnet einen alternativen Abklingpfad für photoangeregtes CdSe und liefert ein neuartiges Trägersystem für die Freisetzung von Metallionen für die Katalyse.

Bicyclische Peptidliganden bieten ein attraktives Format für die Entwicklung von Therapeutika, allerdings begrenzt ihre konformative Flexibilität ihre Bindungsaffinitäten. Es wurde gefunden, dass kleine hydrophile Moleküle im Zentrum bicyclischer Peptide nichtkovalente Wechselwirkungen mit Aminosäuren in den Peptiden eingehen und so deren Konformation stabilisieren und ihre bindenden Wechselwirkungen stärken.

Kontrollgruppe: Eine neuartige chemoselektive Ringöffnungs-Polymerisation ergibt vorhersagbare Polymer/Copolymer-Zusammensetzungen aus einem Monomerengemisch. Die Selektivität hängt von der Art der Zink-Sauerstoff-Funktionalität am Ende der wachsenden Polymerkette ab und kann durch den Zusatz exogener Reagentien geschaltet werden.

Die kooperative Natur eines Kupferkatalysators ermöglicht die hoch chemoselektive Aktivierung von Alkoholen in Gegenwart von Aminen und somit die konjugierte Addition der Hydroxygruppe an weiche Lewis-saure α,β-ungesättigte Nitrile. Die vorgestellte Reaktion verläuft unter Protonentransfer-Bedingungen, kehrt die ursprüngliche Reaktivität um und benötigt keine Schutzgruppen. dppe=1,2-Bis(diphenylphosphino)ethan, MeSal=3-Methylsalicylat.

Erdrückende Beweislage: Eine allgemeine Bildgebungsstrategie für verborgene Fingerabdrücke beruht auf der Fähigkeit von Aufkonvertierungsnanomaterialien (UCNPs), die Hintergrundfluoreszenz zu unterdrücken, sowie auf der spezifischen Erkennung von Zielverbindungen auf den Papillarleisten durch DNA-Aptamere.

Mikrotubuli stabilisierende Präparate: Laulimalid und Pelorusid A sind Mikrotubuli stabilisierende Präparate der nächsten Generation, die in der Kombinationschemotherapie mit Taxan-Wirkstoffen benutzt werden könnten. Mit Röntgenkristallographie kann gezeigt werden, dass beide Verbindungen an eine einzige Stelle in β-Tubulin binden. Die Daten legen den Wirkmechanismus von Laulimalid und Pelorusid A auf Tubulin und Mikrotubuli fest.

O an der kurzen Leine: Der Ce^IV-Oxo-Aqua-Komplex [CeO(L_OEt)₂(H₂O)]⋅ MeC(O)NH₂ (1; L_OEt⁻=[Co(η⁵-C₅H₅){P(O)(OEt)₂}₃]⁻) zeigt den bislang kleinsten Ce-O_Oxo-Abstand, in Einklang mit dem Vorliegen einer Mehrfachbindung. Dichtefunktionalrechnungen zufolge stabilisiert eine Wasserstoffbrücke zu cokristallisiertem Acetamid die CeO-Einheit von 1 im Festkörper. Die Reaktivität von 1 gegenüber CO₂ und CO wurde untersucht.

Gib mit eine N-Bindung: Eine universelle Palladium-katalysierte intermolekulare Hydroamidierung von 1,3-Dienen mit elektronenarmen N-Heterocyclen, Amiden und Sulfonamiden wurde entwickelt, die mit hoher Regioselektivität für die 1,4-Addition verläuft und zahlreiche funktionelle Gruppen zulässt (siehe Schema). Der praktische Nutzen der Methode wurde anhand der Hydroamidierung von funktionalisierten biologisch aktiven Substraten demonstriert.

Verborgene Talente: Chirale Guanidinderivate wurden als Liganden in der enantioselektiven Insertion von Carbenoiden in die N-H-Bindung von sekundären und primären Anilinen eingesetzt (siehe Schema; dba=Dibenzylidenaceton). Als Metallkomponente diente Palladium(0), von dem bislang nicht bekannt war, dass es asymmetrische N-H-Insertionen katalysiert. Der Mechanismus wurde durch Isotopenstudien, Kontrollexperimente, hochauflösende Massenspektrometrie und spektroskopische Analysen untersucht.

Klein, aber effektiv – das ist das Kennzeichen des OCP⁻-Anions von Natriumphosphaethinolat. Über atomökonomische Cycloadditionen ist eine Reihe fünf- und sechsgliedriger Phosphorheterocyclen zugänglich, die für sich wiederum nützliche Bausteine darstellen.

Zucker ohne O: Die Lewis-Säure B(C₆F₅)₃ katalysiert die vollständige Desoxygenierung von Kohlenhydraten zu einer Mischung von Hexan- und Hexenisomeren mit Diethylsilan (Et₂SiH₂) als Hydridlieferant. Verschiedene Kohlenhydrate, darunter auch Methylzellulose, werden in diesem metallfreien Verfahren umgewandelt. Das System kann außerdem für die selektive Desoxygenierung an spezifischen Positionen angepasst werden.

Immer auf Lager: Eine neue und sichere Methode für die Synthese von N-(Trifluormethylthio)phthalimid wurde entwickelt. Das Produkt ist ein bequemes und lagerfähiges Reagens für die direkte kupferkatalysierte Trifluormethylthiolierung von Boronsäuren und Alkinen.

Die H₂-Entwicklung in Wasser mit Ascorbat als Elektronendonor wird durch einen effizienten Ru₂Rh-Einkomponenten-Photokatalysator mit Umsatzzahlen (TONs) bis 430 vermittelt (siehe Bild). Die katalytische Aktivität des verketteten Systems mit nichtkonjugierten Brücken war deutlich höher als die einer Mischung der Einzelkomponenten.

Helikale Kohlenstoff- und Graphitfilme werden aus helikalen Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-Filmen mit einstellbarer Helixrichtung und einstellbarem Helizitätsgrad hergestellt. Die Polymerfilmvorstufen wurden durch asymmetrische elektrochemische Polymerisation in chiralen nematischen Flüssigkristall-Feldern erzeugt. Die spiralförmigen Morphologien der Vorstufen bleiben in den Graphitfilmen erhalten.

Am Anfang steht das Olefin: Die allylische Funktionalisierung mit Kohlenstoffnucleophilen ist eine leistungsstarke Strategie, um nichtaktivierte Olefine in komplexe Produkte umzuwandeln. Bei einer allgemeinen Funktionalisierungsmethode werden Olefine mit einem kommerziell erhältlichen Reagens zu Allylelektrophilen oxidiert, die selektive kupferkatalysierte allylische Alkylierungen mit aromatischen, aliphatischen und Vinyl-Grignard-Reagentien eingehen.

Palladium schafft's: Eine Palladium-katalysierte Difluoralkylierung von Arylboronsäuren mit Bromdifluormethylphosphonat, Bromdifluoracetat und weiteren Derivaten wurde entwickelt (siehe Schema). Erste mechanistische Untersuchungen deuten darauf hin, dass der Katalysezyklus einen Ein-Elektronen-Transfer (SET) beinhaltet.

Je nach Ligand: Eine rhodiumkatalysierte intramolekulare Alkininsertion, die über die C-C-Spaltung von Benzocyclobutenonen verläuft, lässt sich so variieren, dass selektiv entweder die Produkte der direkten oder der decarbonylierenden Insertion erhalten werden. Vielfältige funktionalisierte kondensierte β-Naphthol- und Indenstrukturen wurden in guten Ausbeuten aufgebaut.

Wer hat ein Motiv? Eine systematische Vergleichsstudie von peptidischen Proteasomliganden mit unterschiedlichen elektrophilen Zentren führte zur Einführung der α-Ketoamid-Einheit als vielversprechendes Leitmotiv für reversible Inhibitoren. Das In-vitro- und In-vivo-Verhalten entsprechender Wirkstoffe ist vergleichbar mit demjenigen der kommerziellen Krebsmedikamente Velcade und Kyprolis.

Gruppe-Untergruppe-Beziehungen wurden verwendet, um die Struktur von einkristallinem MnB₄ (siehe Bild) zu lösen, die eine durch Peierls-Verzerrung hervorgerufene, unerwartet kurze Mn-Mn-Bindung erkennen lässt. Berechnungen deuten auf Mn^I und Paramagnetismus hin, was durch magnetische Messungen bestätigt wurde. Das Tetraborid weist außerdem eine Pseudo-Bandlücke und halbleitende Eigenschaften auf.

Durch Reaktion von festem AlBr₃, Benzol und HBr-Gas wurde kristallines protoniertes Benzol als ausgeordnetes [C₆H₇]⁺[Al₂Br₇]⁻⋅(C₆H₆)-Salz erhalten. Diese unerwartet einfache und leicht zugängliche Synthese zeigt, dass HBr-AlBr₃ eine unterschätzte Supersäure ist, deren Potenzial noch weiter untersucht werden sollte.

Je nach Substitutionsmuster bilden BINOL-basierte Bis(pyridin)-Liganden mit Pd^II-Ionen sechs- und zwölfkernige (siehe Bild), enantiomerenreine, endo- und exo-funktionalisierte metallosupramolekulare Polyeder mit chiralem Gerüst. Diese Selbstorganisationsprozesse erfolgen trotz der relativ uneingeschränkten Drehbarkeit um die zentrale Aryl-Aryl-Bindung der Liganden vollständig selektiv im Sinne einer „narzisstischen“ Selbsterkennung.

Eine Serie multivalenter MUC1-Glycopeptid-Vakzine mit dem STn-Antigen wurde synthetisiert und immunologisch geprüft. Die in Mäusen induzierten Immunantworten hingen von der Valenz der Glycopeptide ab. Die Antiseren banden stark an Tumorzellen, was zu deren Abtöten führte. Dieser neue Effekt der geclusterten multivalenten Vakzine ist dem veränderten Spektrum der induzierten Antikörperisotypen zuzuschreiben.

Auf die Plätze, fertig, los! Ein eigens entwickelter Fluss-basierter Assay zur Messung von Dosis-Wirkungs-Beziehungen wurde nahtlos mit einer Anlage zur chemischen Synthese und Analyse verbunden, um Struktur-Aktivitäts-Beziehungen (SARs) von β-Sekretase(BACE1)-Hemmern zu erzeugen. Die integrierte Plattform liefert SAR-Daten in rekordverdächtiger Geschwindigkeit und stellt ein leistungsfähiges Mittel in der immer schneller werdenden Arzneistoffentwicklung dar.