700 MHz NMR-Spektrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Als ein Gerät der NMR-Abteilung der Eberhard-Karls-Universität Tübingen steht dieses NMR-Spektrometer allen Angehörigen der Universität für Experimente der gehobenen Routine zur Verfügung. Ausgestattet mit einem inversen Prodigy-Tripelresonanz-Cryoprobenkopf eignet es sich hervorragend für die Vermessung niedrig konzentrierter Proben bzw. die Durchführung inverser 1H/13C, 1H/15N-korrelierter, aber auch direkt observierter Experimente dieser beiden Heterokerne. Messaufträge kamen in den ersten drei Jahren nach Inbetriebnahme hauptsächlich aus den Fachbereichen Chemie, Pharmazie, Biochemie und Kooperationspartnern, sowie dem Universitätsklinikum Tübingen. Da das Gerät für die gehobene Routine der gesamten Universität eingesetzt wird, ist es schwierig bzw. unmöglich, an dieser Stelle den Beitrag zu allen Forschungsergebnissen zu formulieren. Das Gerät wurde bzw. wird vorrangig für folgende Fragestellungen eingesetzt: 1) Strukturaufklärung neuartiger biosynthetisch hergestellter Verbindungen an niedrig konzentrierten Proben. 2) Strukturaufklärung von größeren Molekülen und Biomolekülen. 3) Strukturaufklärung kleiner Moleküle, wenn eine bessere Auflösung notwendig ist. 4) VT-Experimente von -40 °C – 80 °C (VT-Bereich des Prodigy-Probenkopfes). 5) Diffusionsmessungen kleiner Partikel, für die kein Diffusionsprobenkopf notwendig ist. Dabei sind folgende wissenschaftliche Arbeiten bzw. Forschungsergebnisse, die über das Routinemaß hinausgehen, besonders erwähnenswert: AK Speiser (Chemie): Die elektrochemische Oxidation und Reduktion von Acenen ist wegen der Nutzung dieser Verbindungsklasse in Materialien der organischen Elektronik von hohem Interesse. Neben der Festlegung von Stabilitätskriterien ist die quantitative Bestimmung relevanter Reaktionsparameter (Redoxpotentiale, Geschwindigkeitskonstanten für den Elektronentransfer) von Bedeutung. Hierfür muss der Diffusionskoeffizient der Moleküle im Elektrolyten bekannt sein. Mit dem 700-MHz-NMR-Spektrometer wurde diese Größe beispielsweise für das TIPS-Pentacen in Dichlormethan- und Tetrahydrofuran-Elektrolyten bestimmt und die Resultate mit elektrochemischen (cyclovoltammetrischen) Daten verglichen werden. Weitere untersuchte Moleküle waren Tetracenderivate und Acenophane. Die Untersuchungen zeigten, dass die Acene eine reichere Redoxchemie aufweisen als gemeinhin angenommen und dass die oxidativen und reduktiven Zwischenstufen gegenüber den Literaturannahmen zusätzliche Reaktionen eingehen. AK Groß (Pharmazie): Im Rahmen der Biosyntheseforschung der Abt. Pharmazeutische Biologie des Pharmazeutischen Instituts bestand die Nachfrage nach der Vermessung des Biosynthese- Zwischenprodukts 3-Isopropylmalat-Methylester. Die Aufgabenstellung beinhaltete die Klärung der Frage, ob im Rahmen der Biosynthese der ß-Lacton Proteasom-Inhibitoren Belactosin und Cystargolid eine Methylierung an C-1 oder C-4 von 3-IPM-Me-Ester stattgefunden hatte. Als Problematisch erwies sich dabei, dass beide Kohlenstoffatome in einem 100 MHz 13C Spektrum die gleiche chemische Verschiebung aufwiesen, was eine Zuordnung unmöglich machte. Eine Messung (in 01/2017) auf dem in Tübingen neu etablierten 700 MHz Gerät erbrachte die erforderliche Auflösung und dementsprechend konnte der Ort der Methylierung eindeutig lokalisiert werden. - Im Rahmen eines weiteren Projekts wurde aus demselben Hause ein Alkaloid-Naturstoff der Leucettamin-Klasse aus einem marinen Schwamm - in sehr geringer Menge (2 mg) - isoliert. 1D- und 2D-NMR Messung am hauseigenen 400 MHz Gerät erwiesen sich als nicht ausreichend, wohingegen Messungen am 700 MHz Spektrometer (in 10/2018) - aufgrund der hohen Feldstärke - aussagekräftige 1D Spektren und Kreuz-Korrelationen in 2D-Spektren erbrachten, die entscheidend zur Strukturaufklärung beitrugen. AK Grond (Chemie) & Kooperationspartner: Die Struktur des neuartigen antibiotisch wirkenden Thiazolidin-Cyclopeptids Lugdunin wurde vollständig aufgeklärt. Es stellt das erste Antibiotikum des in der menschlichen Nase vorkommenden Bakteriums Staphylococcus lugdunensis dar. Weiterhin wurde ein neuer Inhibitor des Shikimatweges aus Cyanobakterien isoliert und die Struktur bzw. der Wirkort dieses ungewöhnlichen Desoxy-Zuckers u. a. mittels NMR-Spektroskopie bestimmt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 1,2-Annulated sugars: synthesis of polyhydroxylated 2,10-dioxadecalins with ß-manno configuration. Eur. J. Org. Chem. 2016, 5248-5256
D. Borowski, T. Zweiböhmer, T. Ziegler
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/ejoc.201601050) - First example of an octa-glycoconjugated magnesium(II)prophyrazine. Tetrahedron Lett. 2016, 57 (4), 495–497
T. Klein, T. Ziegler
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2015.12.076) - Human commensals producing a novel antibiotic impair pathogen colonization. Nature 535:511-516 (2016)
Zipperer A, Konnerth MC, Laux C, Berscheid A, Janek D, Weidenmaier C, Burian M, Schilling NA, Slavetinsky C, Marschal M, Willmann M, Kalbacher H, Schittek B, Brötz-Oesterhelt H, Grond S, Peschel A, Krismer B
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nature18634) - Spiro-fused Carbohydrate Oxazoline Ligands: Synthesis and Application as Enantio-discriminating Agents in Asymmetric Synthesis. Beilstein J. Org. Chem. 2016, 12, 166-171
J. Kraft, M. Golkowski, T. Ziegler
(Siehe online unter https://doi.org/10.3762/bjoc.12.18) - Synthesis and NMR studies of malonyllinked glycoconjugates of N-(2- aminoethyl)glycine. Building blocks for the construction of combinatorial glycopeptide libraries. Beilstein J. Org. Chem. 2016, 12, 1939-1848
M. Nörrlinger, S. Hafner, T. Ziegler
(Siehe online unter https://doi.org/10.3762/bjoc.12.183) - Carbohydrate-derived 3,2-enolones in the base-catalyzed rearrangement to highly functionalized C4-quartenary 4-hydroxy-2- cyclopentenones. Eur. J. Org. Chem. 2017, 4490-4499
D. Borowski, R. M. Oechsner, E. Juergens, T. Ziegler
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/ejoc.201700846) - Heptacene: Characterization in Solution, in the Solid State, and in Films. Chem. Soc. 2017, 139, 4435-4442
Einholz, R.; Fang, T.; Berger, R.; Grüninger, P.; Früh, A.; Chassé, T.; Fink, R. F.; Bettinger, H. F.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/jacs.6b13212) - D-Fructose based spiro-fused PHOX-ligands: Synthesis and application in enenaioselective allylic alkylation. Beilstein J. Org. Chem. 2018, 14, 2082-2089
M.R. Imrich, J. Kraft, C.Maichle-Mössmer, T. Ziegler
(Siehe online unter https://doi.org/10.3762/bjoc.14.182) - Npom-protected MONOate enables lihjttriggered NO/cGMP signalling in primary vascular smooth muscle cells. Chem. Bio. Chem. 2018, 19, 1-8
A. Stroppel, M. Paolillo, Th. Ziegler, R. Feil, T. Stafforst
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cbic.201700683) - The Newly Discovered Cyanobacterial Antimetabolite 7-Deoxy-Sedoheptulose Blocks the Shikimate Pathway to Inhibit the Growth of Prototrophic Organisms. Nat. Comm. 2019, 10:545 (2019)
K. Brilisauer, J. Rapp, P. Rath, A. Schöllhorn, L. Bleul, E. Weiß, M. Stahl, S. Grond, K. Forchhammer
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/s41467-019-08476-8)
