Gerichtete Funktionalisierung aliphatischer Verbindungen durch Cytochrom P450 Mimetika

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Die gezielte Aktivierung reaktionsträger organischer Bindungen (z. B. C-H und N-H) unter Berücksichtigung regioselektiver und enantiomerer Aspekte stellt nach wie vor eine ungelöste Aufgabe dar. Im Gegensatz hierzu gibt es in der Natur eine Vielzahl hocheffizienter Enzymsysteme, die in der Lage sind, solche Bindungen - meist oxidativ - zu aktiveren. Herausragende Beispiele sind hier die Mono- und Dioxygenasen. Ein an vielen dieser Systeme beteiligter Monooxygenasecofaktor ist das Cytochrom P450, das in der Lage ist, ein Sauerstoffatom des O2 auf eine Vielzahl von organischen Substraten zu übertragen. Beispiele sind hier aliphatische Hydroxylierungen, Olefinepoxidierungen, aber auch Heteroatomoxidationen und -dealkylierungen. Notwendig für die Funktion ist das Vorliegen eines Hämliganden mit einem axialen Thiolatrest. Obwohl bekannt ist, daß isolierte Porphyrinsysteme diese Reaktionen modellieren können, stehen Versuche zur gezielten Entwicklung entsprechender biomimetischer Katalysatoren erst am Anfang. Hier sollen entsprechende superstrukturierte Modellsysteme entwickelt werden, in denen durch ein Zusammenspiel konformeller Aspekte, sekundärer Wechselwirkungen geeigneter peripherer Substituenten, Koordination des Metallzentrums und Variation des Spinzustandes enzymähnliche Selektivitäten und Umsatzraten erreicht werden. Hierzu werden zunächst funktionalisierte Porphyrine dargestellt und diese so modifiziert, daß für eine "shape-selective catalysis" geeignete Kavitäten aufgebaut werden. In den Hohlräumen sollen dann Substrate über sekundäre Wechselwirkungen gebunden, an das Metallzentrum herangeführt und aktiviert werden. Fernziel ist die Entwicklung biomimetischer Systeme mit geeigneter Substrattoleranz, Oxidationsstabilität und hoher Regio- und Enantioselektivität.