Synthese mit Dreh: Eine photochemische Cyclodehydrochlorierung (CDHC) bietet einen milden und effizienten Weg zur Synthese von stark gekrümmten, helikalen Graphen-Nanobändern. Das Material wurde durch eine Reihe von Techniken charakterisiert und verfügt über eine relativ große optische Bandlücke von 2.15 eV.

„Dunkle Materie”: Schwarzer Phosphor (SP) ist thermodynamisch stabil und hat eine gewellte orthorhombische Schichtstruktur. Er kann zu einer Einzelschicht exfoliert werden, die eine halbleitende Struktur mit einstellbarer direkter Bandlücke, hoher Trägermobilität bei Raumtemperatur und Anisotropie innerhalb der Ebene aufweist. SP ist vielversprechend als neues Nanomaterial in Batterien, Transistoren, Sensoren und in der Photonik.

Kleine Verwandlung, große Wirkung: Spin-Crossover-Moleküle [Fe(HB(tz)₃)₂] (tz=1,2,4-Triazol-1-yl) wurden als Aktuatoren in einem mikroelektromechanischen Siliciumelement eingesetzt. Das Umschalten der Fe-Ionen zwischen Low-Spin(LS)- und High-Spin(HS)-Zustand führt zu einem reversiblen Verbiegen eines Tragarms aufgrund der Änderungen der Gitterparameter des Komplexes (siehe Bild).

Funkenentladung in einer Deuteriumwelt: Die Wiederholung des ikonischen Miller-Urey-Experiments in einer vollständig deuterierten Umgebung erzeugt eine andere Produktverteilung im Vergleich zur nicht-deuterierten Kontrolle. Die Befunde zeigen, wie Isotopenanreicherung und -prozessierung zu einer signifikanten zusätzlichen Molekülkomplexität unter chemisch identischen Reaktionsbedingungen führen können.

Goldenes Händchen: Negativ geladene Goldnanopartikel (AuNPS) hemmen die Bildung von β-Faltblatt-Strukturen durch das kationische amphiphile Peptid 1 und brechen diese Aggregate auf. Ferner verändern sie die Funktion des Peptids dadurch, dass sie es durch Bildung eines Komplexes in einen effizienten Gentransfektionsvektor umwandeln.

Silicium statt Kohlenstoff: Die erste Sila-Aldol-Reaktion verdeutlicht die enge Beziehung von Silicium- und Kohlenstoff-Chemie und ermöglicht die Synthese eines bislang unbekannten 2-Oxahexasilabicyclo[3.2.1]octan-8-ids durch eine anschließende hoch selektive Umlagerungskaskade.

NanoTracer ist ein schneller, universaler Test für die genetische Authentifizierung von Lebensmitteln. Im Gegensatz zum Sequenz-basierten DNA-Barcoding benötigt er nur einfache Instrumentation und erkennt sowohl ersetzte als auch gepanschte Lebensmittelzutaten. Der Test kann in der gesamten Versorgungskette eingesetzt werden.

Zwei Sätze zufälliger Sequenzen wurden aus den zwei gleichen Aminosäuren erzeugt, unterschieden sich allerdings in der Stereochemie der einen Aminosäure. Beide lysieren Bakterien; allerdings bilden die homochiralen Sequenzen antimikrobielle Poren mit hämolytischer Aktivität, während die heterochiralen Sequenzen selektiv Bakterienmembranen angreifen, ohne zu sichtbaren Poren zu oligomerisieren.

Kristallbeben: Eine Temperaturänderung induziert eine mechanische Umkonfigurierung in thermisch hüpfenden Kristallen, durch die vor der Bewegung nachweisbare Schübe von Schallwellen freigesetzt werden. Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass diese Übergänge in organischen (oder teilweise organischen) Kristallen ein molekulares Analogon der martensitischen Übergänge in einigen Metallen und Legierungen sind (z. B. in Stahl und Legierungen mit Formgedächtnis).

Doppellagige, plasmonisch-magnetische Vesikel wurden durch Selbstorganisation von Au-Fe₃O₄-Janus-Nanopartikeln hergestellt. Die Au- und Fe₃O₄-Oberflächen der Nanopartikel wurden mit amphiphilen Polymerbürsten unterschiedlicher Hydrophilie separat funktionalisiert.

Modelle für Cu^I/II: Kristallstrukturen von Komplexen des Formylglycin erzeugenden Enzyms (FGE) aus Thermomonospora curvata mit Ag^I oder Cd^II (1.66 Å bzw. 1.28 Å Auflösung) zeigen eine lineare Bis(cystein)-Koordination für Ag^I und eine tetraedrische Koordination für Cd^II. Ähnliche Änderungen könnten im aktiven, Kupfer-enthaltenden Enzym während Cu^I/II-Redoxzyklen auftreten.

Besser zu zweit: SiO₂/Polypyrrol(PPy)-Hybrid-Nanoröhren wurden als metallfreie Elektrokatalysatoren für die Wasserstoffentwicklung (HER) unter neutralen Bedingungen entwickelt. Die elektronischen Wechselwirkungen zwischen SiO₂ und PPy verbessern die Adsorption und Aktivierung von Wasser-Molekülen, wodurch gute elektrokatalytische Aktivität und Stabilität in der HER erzielt werden (NTs=Nanoröhren, CFs=Carbonfasern).

Von Cyclohexanonen abgeleitete Knoevenagel-Addukte (Cyclohexylidenmalononitrile) und zwei Propargyl-Elektrophile liefern die Kohlenstoffatome beim Aufbau verschiedener 6/7/5-Tricycloalkane, einem bei Terpenoiden häufigen Molekülgerüst. Beteiligt sind drei besondere Reaktionen: entkonjugierende Propargylierung, eine Eintopfsequenz aus Enin-Cope-Umlagerung und entkonjugierender Propargylierung sowie eine Allen-Pauson-Khand-Reaktion.

Nanofluidikkanäle mit schnellem Protonentransport werden in einem Mikro-Brennstoffgenerator (μFG) verwendet, der mit einer Mikro-Brennstoffzelle (μFC) auf einem Mikrofluidikchip zur eigenständigen Energieerzeugung kombiniert ist. Die photokatalytische Wasserspaltung im μFG liefert Wasserstoff, der von der μFC verbraucht wird. Das Oxidationsprodukt Wasser wird durch Nanokanäle verlustfrei zum μFG zurückgeführt.

Perowskit-CsPbBr₃-Quantenpunkte (QDs) wurden in einen Quarz/Aluminiumoxid-Monolith (QDs-SAM) eingebaut. Das Material zeigt hohe Photoluminesenz-Quantenausbeuten (PLQY) von bis zu 90 % und eine schmale Emission mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von 25 nm. Es ist viel stabiler unter starker Einstrahlung von blauem Licht als die reinen QDs.

Mit lokalisierter chemischer Remodellierung können proteinspezifische Glykoformen in lebenden Zellen visualisiert werden. Gegenüber aktuell verwendeten globalen Remodellierungsverfahren wie metabolischem Oligosaccharid-Engineering hat der Ansatz den Vorteil, dass die untersuchten Zellen minimal gestört werden. Dazu kommen kurze Reaktionszeiträume und die mögliche Verwendung als molekulares Lineal.

Wie Erbsen in der Schote: Tetraedrische P₄-Moleküle im Inneren von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren sind luftstabil. Die eingelagerten Moleküle polymerisieren unter Bildung von Kettenstrukturen, darunter auch Zickzack-Ketten aus einzelnen Atomen. Diese eindimensionalen Allotrope geben erste Einblicke in die Umwandlung von weißem in roten Phosphor.

Hochdurchsatztauglich: Absolutes minimales Sampling (AMS) basierend auf direktem Fitting der Resonanzfrequenzen und Amplituden in der Zeitdomäne ermöglicht die Rekonstruktion der TOCSY-NMR-Spektren komplexer metabolischer Mischungen aus nur 16 t₁-Punkten. Das Verfahren erlaubt die schnelle Aufnahme homonuklearer 2D-NMR-Spektren in hohen Auflösungen mit Messzeiten, wie sie für 1D-Experimente typisch sind.

Durch Phänotyp-Screening und anschließende Zielprotein-Identifizierung wurde ein neuer Autophagie-inhibierender Chemotyp entdeckt, der die Lipidkinase PIK3C3 (VPS34) hoch wirksam hemmt und so die Autophagosom-Biogenese unterbricht.

Bleifrei: Die substituierten Doppelperowskite Cs₂Ag(Bi_1−xIn_x)Br₆ (x=0, 0.25, 0.5 und 0.75) und Cs₂Ag(Bi_1−xSb_x)Br₆ (x=0, 0.125 und 0.375) wurden synthetisiert. Ihre Bandlücke kann von 1.86 eV bis 2.27 eV gezielt eingestellt werden, begleitet von einer breiten Photolumineszenz vom sichtbaren in den nahinfraroten Bereich. Die Stabilität dieser Legierungen unter Umgebungsbedingungen wurde über einen Zeitraum von 2 Monaten untersucht.

Divergente Kupplungen von Indolen mit Eninen werden durch den Katalysator gesteuert. Unter Rh^III-Katalyse entstehen kondensierte Ringsysteme über eine Sequenz aus Alkin-2,1-Insertion und Diels-Alder-Reaktion. Verbrückte Ringsysteme sind hingegen die Produkte der Sequenz aus 1,2-Insertion und Diels-Alder-Reaktion unter Co^III-Katalyse. Unter milden Bedingungen wird jeweils ein Diastereomer mit mehr als vier Stereozentren gebildet.

Ein biomimetischer Nanokanal mit maßgeschneiderter Struktur überzeugt durch präzise Ionentransporteigenschaften wie Gleichrichtung und Gatterwirkung. Simulationen auf der Grundlage von PNP-Gleichungen bestätigen die Beobachtungen. Das System ist die ideale Plattform für experimentelle und theoretische Studien zu präzisem Ionen- und Molekültransport mit Aussichten auf analytische Anwendungen.

Freudige Überraschung: Fünf neue Bor-Stickstoff-Heterocyclen basierend auf einem N₂O₂³⁻-Formazanatliganden wurden als unerwartete Produkte einer einzigen Reaktion isoliert. Die Reduktion von zwei dieser Heterocyclen ergab ein ungewöhnliches Anion, Radikalanion und Diradikalanion.

Die Bindungschemie von Lithium in Li-S-Batterien wird mit quantenchemischen Rechnungen und ⁷Li-NMR-Spektroskopie untersucht. Die chemische Verschiebung in der ⁷Li-NMR-Spektroskopie wird als quantitativer Deskriptor für die Bindungsstärke von Lithium vorgeschlagen, was Materialdesign und Hochdurchsatz-Screening in der Li-S-Chemie entscheidend voranbringen kann.

Ferngesteuert: Die Palladium(II)-katalysierte meta-C-H-Arylierung und -Alkylierung von Benzylsulfonamid mit Isochinolin als Ligand und 2-Carbomethoxynorbornen (NBE-CO₂Me) als Vermittler eignet sich für ein breites Spektrum funktionalisierter Substrate. Die meta-substituierten Benzylsulfonamide können leicht in Natriumsulfonate, Sulfonatester und Sulfonamide, durch Julia-Olefinierung aber auch in Styrolderivate umgewandelt werden.

HAT Vorteile: Eine schutzgruppenfreie Totalsynthese von Aplydacton nutzt eine transannulare C-H-Insertion in einem sechsgliedrigen Ring und einen Wasserstoffatomtransfer (HAT). Rechnungen zufolge ist eine genau abgestimmte Konformation entscheidend für den Erfolg der anspruchsvollen C-H-Insertion.

Strudelbildung durch Kohlendioxid-Gasblasen stimuliert in einer wässrigen Lösung achiraler kationischer Bausteine die chiralitätskontrollierte Nanoröhren-Bildung aus zwei Arten dieser Bausteine. Die Helizität der Produkte folgt aus dem Drehsinn des CO₂-induzierten Strudels.

Redoxökonomische und katalytische C-H-Allylierungen und -Benzylierungen von Chinonen gelingen in einer Redoxkettenreaktion, bei welcher der Umsatz des faktisch reagierenden Hydrochinons über ein Redoxgleichgewicht zwischen alkyliertem Hydrochinon und noch übrigem Chinon ausgeglichen wird, sodass Hydrochinon stetig nachgeführt wird.

Komplett funktional: Eine neuartige organokatalytische Synthesestrategie für Aldehyde wird vorgestellt. Die Petasis-Reaktion zur Bildung von α-Aminosäuren dient als Ausgangspunkt für die aminvermittelte Formylierung von Boronsäuren mit Glyoxylsäure. Aryl- und Alkenylboronsäuren mit vielfältigen funktionellen Gruppen sind geeignete Substrate.

CO-Gas wurde in einer Nickel(0)-katalysierten carbonylierenden [2+2+1]-Cycloaddition mit 1,5- und 1,6-Eniminen eingesetzt. Die Methode liefert eine Vielzahl von tri- und tetracyclischen γ-Lactamen in exzellenten Ausbeuten mit 100 % Atomeffizienz.

Thiolat ist der Schlüssel: Zweikernige Mn^II-Thiolat-Komplexe gehen eine beispiellose direkte O₂-Aktivierung ein, die ein Di-μ-oxo-Mn^IV-Dimer erzeugt. Abhängig von den experimentellen Bedingungen werden verschiedene oxidierte Mn-Spezies erhalten. Theoretische Rechnungen führen zu einem Mechanismus, der alle experimentellen Daten erklärt.

Mehrfach substituierte chirale Aza- und Carbocyclen werden in der Titelreaktion von Substraten mit einer Z-Allylphosphat- und einer Alkineinheit synthetisiert. Die Reaktion wird durch die Addition einer Arylboronsäure an das Alkin ausgelöst, gefolgt von der Cyclisierung des gebildeten Nickelalkenyls mit dem Allylphosphat. Entscheidend für den Erfolg der Reaktionen ist die reversible E/Z-Isomerisierung des Nickelalkenyls.

Eine dünne Schicht aus B-dotiertem Kohlenstoffnitrid und eine dickere Kohlenstoffnitrid-Schicht wurden in einer Polymerphotoanode kombiniert. Der resultierende Film führt zu Ladungstransport und -trennung im Material sowie an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt in effizienter Weise, und man erhält eine hohe IPCE von 10 % bei 400 nm unter Bestrahlung mit einem Sonnenäquivalent ohne Radikalfänger.

Tiefen ausloten: Mit einer Photomarkierungsstrategie wurde die direkte Wechselwirkung des zellpenetrierenden Peptids Penetrin mit spezifischen Phospholipiden nachgewiesen (siehe Bild). Die Methode nutzt die Wasserstoffabstraktionskinetik des Benzophenontripletts, die mit allylischen Wasserstoffatomen schneller ist. Es wird gefunden, dass Benzophenon-modifizierte Penetratinanaloga bevorzugt mit Phospholipiden in ungeordneten Membrandomänen wechselwirken.

Poröse BCN-Nanoschichten bestehend aus hybridisierten h-BN- und C-Domänen wurde für aerobe oxidative Dehydrierungsreaktionen entwickelt. Die hohe Porosität und die vielen Sauerstoff-haltigen funktionellen Gruppen statten das BCN-Material reichlich mit aktiven Zentren aus.

Ein N-heterocyclisches Carben wurde in ein helikales π-System integriert und anhand seiner enantiomeren- und diastereomerenreinen cycloiridierten Komplexe untersucht. Die langlebige zirkular polarisierte Phosphoreszenz wird mit einer effizienten Wechselwirkung zwischen dem ausgedehnten konjugierten π-System im helikalen Carbenligand und dem Ir^III-Zentrum erklärt.

Eine kupferkatalysierte Kondensation von Oximacetaten mit α,β-ungesättigten Ketiminen liefert Pyridinderivate. Milde Bedingungen, eine gute Verträglichkeit mit funktionellen Gruppen und eine hohe Regioselektivität bezüglich unsymmetrischer Oximacetate ebnen den Weg zu einem breiten Spektrum polysubstituierter Pyridine, die oftmals durch übliche Kondensationsverfahren nicht leicht zugänglich sind.

Tagein, tagaus: Eine Dehydrierungsreaktion zwischen N,N-Dimethylformamid (DMF) und Wasser unter Bildung von Wasserstoffgas wird durch in situ gebildete Cu/Cu₂O-Katalysatoren vermittelt (siehe Bild). Der Katalysator produzierte über einen Zeitraum von 17 Tagen Wasserstoff mit einer Umsatzzahl von 87 725. Der Prozess ist potenziell abfallfrei, da das Koppelprodukt Dimethylaminoameisensäure eine wertvolle Chemikalie ist.

Plastik mit tausend Gesichtern: Ein einziges Nafion-Polymerblatt genügt, um eine Vielzahl stabiler Origami- und Kirigamistrukturen durch chemische Gestaltumprogrammierung herzustellen. Dies führt zu einer rekonfigurierbaren Gusstechnik, die die zeit- und kostengünstige Bildung von dreidimensionalen Polymeren, Kompositen, Keramiken und Metallen mit hoher Präzision und geringem Abfall ermöglicht.

Die Abkürzung nehmen: Die Totalsynthese von Waihoensen, einem tetracyclischen Diterpen-Naturstoff mit vier benachbarten Kohlenstoffzentren, wurde abgeschlossen. Der Schlüsselschritt ist die Tandemcycloaddition einer Allenyldiazoverbindung über eine Trimethylenmethan-Zwischenstufe.

Zwei in einem: Zinkenolate werden als Intermediate in der Allylpalladium-katalysierten Keton-Dehydrierung verwendet, was die Teleskopierung mit Organocuprat-vermittelter konjugierter Additionschemie ermöglicht. Die Stufenökonomie dieses Prozesses sollte sich problemlos auf Herausforderungen mehrstufiger Synthesen übertragen lässt.

Neue Supersäuren: Neuartige Brønsted- und Lewis-Supersäuren wurden basierend auf Pentafluoroorthotelluraten synthetisiert und zur Synthese von Carbokationen verwendet.

Plectin ist das Ziel: Eine unerwartet hohe Selektivität eines Ruthenium-Aren-Tumortherapeutikums für das Strukturprotein Plectin wurde bei einem Proteomik-basierten Ziel-Antwort-Profiling festgestellt. Gezielte Wechselwirkungen mit Plectin wurden validiert, und der metallhaltige Wirkstoff ist tumorinhibierend in vivo nach oraler Gabe.

Molekulare Trojaner: Eine Siderophor-Struktur wurde an einen funktionellen Imaging-Rest oder an Antibiotika-Moleküle über ein DOTAM-Gerüst gebunden. Die Konjugate werden sowohl in grampositive als auch in gramnegative pathogene Bakterien internalisiert und können für verschiedene theranostische Ansätze, wie z. B. die In-vivo-Bildgebung von Infektionen, genutzt werden.

Biosilikatfenster: Das Silaffinpeptid R5 aus Diatomeen wurde zur Herstellung von freistehenden, nanometerdünnen Biosilikatwänden verwendet. Diese dienten als realistisches Modell, um mittels Summenfrequenzerzeugung und Moleküldynamiksimulationen zu untersuchen, wie R5 ausgedehnte Silikatstrukturen bildet.

Ein radikaler Schritt: Das homopolyatomare Schwefelradikalkation [S₈]^.+ ist das Produkt des ersten Schritts der Oxidation elementaren Schwefels. Die Struktur des neuen Schwefelradikalkations [S₈]^.+ im Kristall wurde aufgeklärt. Die Ergebnisse werden durch quantenchemische Rechnungen gestützt und sind in Einklang mit zuvor publizierten Daten aus der Elektronenspinresonanz-Spektroskopie.

Eine doppelt verbrückte Acht: Die integrative Selbstsortierung geometrisch unterschiedlicher Liganden und Käfige wird zugunsten der Bildung neuartiger [Pd₂L₂L′₂]-Strukturen gesteuert. In einem Beispiel zeigt die Röntgenstrukturanalyse die Topologie einer „doppelt verbrückten Acht” – ein für metallosupramolekulare Strukturen bislang unbekanntes Motiv. Ferner wurde eine morphologische Kontrolle über die Struktur der Käfige durch hoch selektive Ligandaustauschreaktionen erreicht.

Tetraphenylmethan-basierte Moleküle bilden auf einer Au(111)-Oberfläche eine zweidimensional periodische Anordnung von Acetylgruppen, die mit der Spitze eines Rastertunnelmikroskops einzeln und kontrolliert entfernt werden können, ohne dass die Anordnung des molekularen Films beeinflusst wird. Durch eine dabei auftretende Kontraständerung wird der molekulare Schreibprozess erkennbar.

Die richtige Handhabung: Chirale Siloxide wurden aus Aminosilanolen mit einem planarchiralen Ferrocen-Rückgrat in Gegenwart von Wasser synthetisiert. Die Geometrie des zentralen Zn₂O₂-Vierrings ist über die Einschränkung der verfügbaren Enantiomere möglich. Weiterhin behalten diese Siloxide ihre definierte Festkörperstruktur auch in Lösung.