Highly pre-organized dinuclear Nickel and Zinc complexes - model systems for the urease and metallo-ß-lactamase active sites

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Niedermolekulare Modellkomplexe für die aktiven Zentren biologischer Metallproteine können helfen zu verstehen, wie die Natur auf molekularer Ebene funktioniert. Sie ebnen damit zugleich den Weg für die Entwicklung neuartiger synthetischer Katalysatoren, die sich die Funktionsprinzipien der natürlichen Vorbilder zunutze machen. Eine Vielzahl solcher Metalloenzyme, die Hydrolysereaktionen von Substraten katalysieren, weisen zwei nah benachbarte, kooperativ wirksame Metallionen in ihrem aktiven Zentrum auf, was für die Synthese funktioneller, biomimetischer Modellkomplexe eine besondere Herausforderung bedeutet. Im vorliegenden Projekt sollen Modellkomplexe für zwei weitverbreitete Arten von Metallohydrolasen dargestellt und untersucht werden, deren genaue Funktionsweisen bislang noch umstritten sind: Den Ureasen und den Metallo-b-Lactamasen, die zwei Nickel- bzw. zwei Zinkionen verwenden und die die Hydrolyse von Harnstoff bzw. b-Lactam-Antibiotika vermitteln. Mit Hilfe eines Sortiments multifunkitoneller Pyrazolliganden werden zwei Metallionen in vorgegebene Koordinationsumgebungen eingebettet und in einen bestimmten Abstand zueinander gebracht, so dass sich ihr Zusammenwirken gezielt modifizieren lässt. Auf diese Weise soll die bimetallische Hydrolyse von Harnstoff bzw. von b-Lactamen erreicht und dabei auch der Mechanismus der biologischen Enzymsysteme besser verstanden werden.