TY  - JOUR
A1  - Bold, Kevin
A1  - Stolte, Matthias
A1  - Shoyama, Kazutaka
A1  - Holzapfel, Marco
A1  - Schmiedel, Alexander
A1  - Lambert, Christoph
A1  - Würthner, Frank
T1  - Macrocyclic donor-acceptor dyads composed of a perylene bisimide dye surrounded by oligothiophene bridges
JF  - Angewandte Chemie Internationale Edition
N2  - Two macrocyclic architectures comprising oligothiophene strands that connect the imide positions of a perylene bisimide (PBI) dye have been synthesized via a platinum-mediated cross-coupling strategy. The crystal structure of the double bridged PBI reveals all syn-arranged thiophene units that completely enclose the planar PBI chromophore via a 12-membered macrocycle. The target structures were characterized by steady-state UV/Vis absorption, fluorescence and transient absorption spectroscopy, as well as cyclic and differential pulse voltammetry. Both donor–acceptor dyads show ultrafast Förster Resonance Energy Transfer and photoinduced electron transfer, thereby leading to extremely low fluorescence quantum yields even in the lowest polarity cyclohexane solvent.
KW  - organic chemistry
KW  - photoinduced electron transfer
KW  - donor–acceptor dyads
KW  - macrocycles
KW  - oligothiophenes
KW  - perylenebisimide
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-256569
VL  - 61
IS  - 1
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gluyas, Josef Bheinn George
T1  - Synthesis of Silicon-Based Drugs and Odourants
T1  - Synthese von Silicium-haltigen Wirkstoffen
N2  - This thesis concerns (i) the synthesis and olfactory characterisation of silicon-containing analogues of the musk odourant phantolide, (ii) the synthesis and pharmacological investigation of silicon-containing analogues of retinoids of the EC23 and TTNN type and (iii) the attempted syntheses of silicon-containing analogues of the antipsychotic penfluridol and the antidiarrhoeal agent loperamide. All target compounds and intermediates were characterised by multinuclear NMR studies (1H, 13C, 15N, 19F, 29Si) and elemental analyses or high-resolution mass spectrometry. Additionally, some of these compounds were characterized by single crystal X-ray diffraction studies.
N2  - Die vorliegende Arbeit beschreibt (i) die Synthese und olfaktorische Charakterisierung von siliciumhaltigen Derivaten des Moschus-Riechstoffes Phantolid, (ii) die Synthese und pharmakologische Charakterisierung siliciumhaltiger Derivate von Retinoiden des EC23- und TTNN-Typs, und (iii) die Versuche zur Darstellung siliciumhaltiger Analoga der Wirkstoffe Penfluridol und Loperamid. Die Charakterisierung der Zielverbindungen sowie aller auftretenden Zwischenstufen erfolgte durch NMR-Spektroskopie (1H, 13C, 15N, 19F, 29Si) und Elementaranalyse bzw. hochaufgelöste Massenspektrometrie. Außerdem wurden einige der Verbindungen durch Kristallstrukturanalyse charakterisiert.
KW  - Silicium
KW  - Arzneimittel
KW  - Duftstoff
KW  - Präparative organische Chemie
KW  - Drugs
KW  - odourants
KW  - organic chemistry
KW  - synthesis silicon
KW  - organosilicon
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72182
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ivanova, Svetlana
A1  - Köster, Eva
A1  - Holstein, Julian J.
A1  - Keller, Niklas
A1  - Clever, Guido H.
A1  - Bein, Thomas
A1  - Beuerle, Florian
T1  - Isoreticular crystallization of highly porous cubic covalent organic cage compounds
JF  - Angewandte Chemie International Edition
N2  - Modular frameworks featuring well-defined pore structures in microscale domains establish tailor-made porous materials. For open molecular solids however, maintaining long-range order after desolvation is inherently challenging, since packing is usually governed by only a few supramolecular interactions. Here we report on two series of nanocubes obtained by co-condensation of two different hexahydroxy tribenzotriquinacenes (TBTQs) and benzene-1,4-diboronic acids (BDBAs) with varying linear alkyl chains in 2,5-position. n-Butyl groups at the apical position of the TBTQ vertices yielded soluble model compounds, which were analyzed by mass spectrometry and NMR spectroscopy. In contrast, methyl-substituted cages spontaneously crystallized as isostructural and highly porous solids with BET surface areas and pore volumes of up to 3426 m\(^2\) g\(^{-1}\) and 1.84 cm\(^3\) g\(^{-1}\). Single crystal X-ray diffraction and sorption measurements revealed an intricate cubic arrangement of alternating micro- and mesopores in the range of 0.97–2.2 nm that are fine-tuned by the alkyl substituents at the BDBA linker.
KW  - organic chemistry
KW  - structure elucidation
KW  - boronateesters
KW  - cage compounds
KW  - dynamic covalent chemistry
KW  - porousmaterials
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-256462
VL  - 60
IS  - 32
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Liaqat, Anam
A1  - Sednev, Maksim V.
A1  - Stiller, Carina
A1  - Höbartner, Claudia
T1  - RNA-cleaving deoxyribozymes differentiate methylated cytidine isomers in RNA
JF  - Angewandte Chemie International Edition
N2  - Deoxyribozymes are emerging as modification-specific endonucleases for the analysis of epigenetic RNA modifications. Here, we report RNA-cleaving deoxyribozymes that differentially respond to the presence of natural methylated cytidines, 3-methylcytidine (m\(^3\)C), N\(^4\)-methylcytidine (m\(^4\)C), and 5-methylcytidine (m\(^5\)C), respectively. Using in vitro selection, we found several DNA catalysts, which are selectively activated by only one of the three cytidine isomers, and display 10- to 30-fold accelerated cleavage of their target m\(^3\)C-, m\(^4\)C- or m\(^5\)C-modified RNA. An additional deoxyribozyme is strongly inhibited by any of the three methylcytidines, but effectively cleaves unmodified RNA. The mXC-detecting deoxyribozymes are programmable for the interrogation of natural RNAs of interest, as demonstrated for human mitochondrial tRNAs containing known m\(^3\)C and m\(^5\)C sites. The results underline the potential of synthetic functional DNA to shape highly selective active sites.
KW  - organic chemistry
KW  - site-specific RNA cleavage
KW  - deoxyribozymes
KW  - epitranscriptomics
KW  - in vitro selection
KW  - RNA modification
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-256519
VL  - 60
ER  - 
TY  - THES
A1  - Marquardt, Stefan
T1  - DNA-Schädigung durch photochemische Alkoxylradikalquellen
T1  - DNA damage by photochemical alkoxyl-radical sources
N2  - Reaktive Sauerstoffspezies induzieren oxidative DNA-Schäden (Oxidativer Stress) und spielen daher eine entscheidende Rolle bei Mutagenese, Kanzerogenese und Alterung. Durch die zunehmende terrestrische UV-Strahlung, die die Generierung solcher Spezies fördert, ist dieses Thema von besonderer Aktualität. Während die Reaktivität von Hydroxylradikalen gegenüber DNA bereits intensiv erforscht worden ist, sind die photobiologischen Wirkungen von Alkoxylradikalen bisher kaum untersucht. Vor diesem Hintergrund sollten neue photochemische Alkoxylradikalquellen entwickelt und deren Reaktivität gegenüber Nukleinsäuren mit dem bereits etablierten System Perester I verglichen werden. Auf diese Weise sollte ein allgemeines DNA-Schadensprofil von Alkoxylradikalen aufgestellt und deren Wirkungsgrad ermittelt werden. 1. Das wasserlösliche Pyridon IIb ist aus dem entsprechenden Hydroxyderivat IIa durch Alkylierung mit tert-Butylbromid unter SN1-Bedingungen synthetisiert worden (Schema I). Seine photolytische Zersetzung führt zu den Produkten 2-Pyridon IIIa (30 Prozent) und 3-tert-Butoxy-2-pyridon IIIb (27 Prozent). Bei Bestrahlung sowohl in organischen Lösungsmitteln (Benzol) als auch in wässrigem Medium erfolgt Freisetzung von tert-Butoxylradikalen, die EPR-spektroskopisch durch Spinabfang mit DMPO als DMPO-OtBu-Addukt nachgewiesen werden. In wässrigem Medium, unter Ausschluss von molekularem Sauerstoff werden zusätzlich DMPO-Addukte von Methylradikalen (DMPO-Me) detektiert. Mit abnehmender Konzentration an eingesetztem DMPO entsprechen diese den Hauptradikaladdukten. Auch bei Photolyse der bereits etablierten tert-Butoxylradikalquelle Perester I werden unter diesen Bedingungen hauptsächlich Methylradikale abgefangen. Letztere werden aus den tert-Butoxylradikalen durch β-Fragmentierung generiert. In Gegenwart von superhelikaler pBR 322 DNA induzieren die von tert-Butoxypyridon IIb photolytisch freigesetzten Radikale Einzelstrangbrüche. 2'-Desoxyguanosin (dG) wird durch Pyridon IIb bei Bestrahlung unter aeroben Bedingungen vorwiegend zu Guanidin-freisetzenden Produkten (z.B. Oxazolon) oxidiert, während 8-oxodG in nur vernachlässigbaren Mengen gebildet wird. Der Perester I zeigt ein analoges Schadensprofil. Die Reduktion der DNA- und dG-Schädigung durch den Zusatz von Radikalfängern manifestiert, dass die von Pyridon IIb freigesetzten Radikale die Oxidantien sind. Photosensibilisierte oxidative Schädigung durch die Photoprodukte der Radikalquelle werden durch zeitabhängige Studien ausgeschlossen. Diese ergeben, dass nach vollständiger photo-lytischer Zersetzung des Pyridons IIb keine Schadensbildung sowohl an dG als auch an pBR 322 DNA mehr erfolgt. Unter Ausschluss von molekularem Sauerstoff induziert die Photolyse von Pyridon IIb und Perester I die Bildung von 8-MedG (2.3 Prozent für Pyridon IIb, 2.0 Prozent für Perester I) in beachtlichen Ausbeuten. Auch N7-MedG (0.3 Prozent) konnte detektiert werden. Daraus wird auf eine erhebliche Schadensbildung durch Methylradikale geschlossen. Unter Berücksichtigung der jeweiligen Geschwindigkeitskonstanten und der verwendeten dG-Konzentration wird ermittelt, dass weniger als 0.3 Prozent der aus Perester I oder Pyridon IIb freigesetzten tert-Butoxylradikale direkt mit dG reagieren, während mehr als 99 Prozent zu Methylradikale fragmentieren. Fazit 1: Das Pyridon IIb ist eine photochemische Quelle für tert-Butoxylradikale und zeigt das gleiche Schadensprofil gegenüber dG und DNA wie der Perester I. Die tert-Butoxylradikale können jedoch als schädigende Spezies ausgeschlossen werden, da sie viel effizienter zu Methylradikalen fragmentieren als mit dG reagieren. Die aus den Methylradikalen in Gegenwart von Sauerstoff gebildeten Methylperoxyl-radikale und deren Folgeradikale sind für die beobachteten Schäden verantwortlich. 2. Neben dem tert-Butoxypyridon IIb werden auch die Isopropoxylradikalquellen Pyridon IIc und Thiazolthion IV untersucht. Laserblitz-Studien ergeben, dass für beide Systeme die NO-Bindungsspaltung der dominierende erste photochemische Prozess ist [ФN-O = (75 ± 8)Prozent für Pyridon IIc und ФN-O = (65 ± 7)Prozent für Thiazolthion IV]. Im Falle des Thiazolthions IV zeigen sowohl Laserblitz-Experimente als auch Produktstudien auf, dass bei der Photolyse zunächst das Disulfid V gebildet wird, aus dem dann durch CS-Bindungsspaltung die Produkte VI-VIII hervorgehen. Das Isopropoxypyridon IIc liefert in Analogie zu dem tert-Butoxyderivat IIb die Photoprodukte 2-Pyridon IIIa und 3-Isopropoxy-2-pyridon IIIc. Die photolytische NO-Bindungsspaltung wird für beide Photo-Fenton-Reagenzien dadurch weiter bestätigt, dass in Gegenwart von DMPO in Benzol die Bildung von Isopropoxylradikal-Addukten EPR-spektroskopisch nachgewiesen wird. In wässrigem Medium (H2O : MeCN = 60 : 40) wird bei Bestrahlung von Pyridon IIc eine Mischung von Isopropoxyl- (DMPO-OiPr) und 2-Hydroxyprop-2-ylradikalen (DMPO-CMe2OH) mit DMPO abgefangen. Letztere Radikale gehen aus dem Isopropoxylradikal durch H-Shift hervor und werden bei Einsatz geringer Konzentrationen an DMPO EPR-spektroskopisch hauptsächlich detektiert (Schema II). Bei Bestrahlung in reinem Wasser sind diese die einzig abgefangenen Radikalspezies. Im Gegensatz dazu liefert das Thiazolthion IV unter jeglichen Bedingungen ausschließlich die DMPO-Addukte der Isopropoxylradikale. Kontrollexperimente ergeben, dass im Falle des Thiazolthions IV die 2-Hydroxyprop-2-ylradikale schneller von dem Photoprodukt Disulfid V als von DMPO abgefangen werden. Deshalb werden diese Kohlenstoffradikale nicht als DMPO-Addukte bei der Photolyse des Thiazolthions IV im EPR-Spektrum nachgewiesen, sondern ausschließlich die Isopropoxylradikaladdukte DMPO-OiPr. Fazit 2: Sowohl das Pyridon IIc als auch das Thiazolthion IV zerfallen durch photolytischen NO-Bindungsbruch unter Freisetzung von Isopropoxylradikalen, die in wässrigem Medium zu 2-Hydroxyprop-2-ylradikalen umlagern. Im Falle des Thiazolthions IV verhindert das Disulfid V, dass diese Spezies mit DMPO abgefangen werden, im Falle des Pyridons IIc sind sie die dominiernden DMPO-Radikalspezies im EPR-Spektrum. 3. Sowohl das Pyridon IIc (17 Prozent) als auch das Thiazolthion IV (12 Prozent) induzieren unter Bestrahlung in superhelikaler pBR 322 DNA in einem Lösungsmittelgemisch von H2O : MeCN = 60 : 40 nur geringe Mengen an offen-circularer DNA. In reinem Wasser hingegen, zeigt das Pyridon IIc eine viel höhere Reaktiviät zur Strangbruchbildung (32 Prozent offen-circulare DNA). Da in diesem Medium die 2-Hydroxyprop-2-ylradikale als einzige Spezies detektiert worden sind, sollten unter diesen Bedingungen Oxylradikale für die Strangbruchbildung verantwortlich sein, die aus den 2-Hydroxyprop-2-ylradikalen nach Addition von Luftsauerstoff hervorgehen. Die schwache Induktion von Strangbrüchen durch das Thiazolthion IV wird auf die Isopropoxylradikale zurückzuführen sein, da diese die einzigen Intermediate sind, die bei Bestrahlung dieses Photo-Fenton-Reagenzes detektiert werden. Fazit 3: Die von Pyridon IIc generierten 2-Hydroxyprop-2-ylradikale zeigen nach Addition von molekularem Sauerstoff eine höhere Aktivität zur Strangbruchbildung als die von Thiazolthion IV freigesetzten und ausschließlich detektierten Isopropoxylradikale.
N2  - Reactive oxygen species induce oxidative DNA damage (oxidative stress), and consequently, they play a key role in mutagenesis, cancerogenesis and aging. Due to the increasing terrestial UV radiation, which is generating such agressive species, this topic is of particular timeliness. The reactivity of hydroxyl radicals towards DNA has been intensively investigated, whereas relatively little is known on the photobiological effects of alkoxyl radicals. In this respect, the incentive of the present dissertation has been the development of new and effective photochemical alkoxyl-radical sources. Their reactivity towards DNA was to be assessed and compared with that of the perester I, which has previously been established as photochemical alkoxyl-radical source in our group. Such a photobiological model study should provide a general DNA-damaging profile for alkoxyl radicals. 1. The water-soluble pyridone IIb has been prepared from the corresponding hydroxy derivative IIa through alkylation with tert-butyl bromide under SN1 reaction conditions (Scheme I). Its photochemical decompositon affords 2-pyridone IIIa (30 per cent) and 3-tertbutoxy-2-pyridone (IIIb, 27 per cent). Upon irradiation in organic solvents (benzene) and aqueous medium, tert-butoxyl radicals are released which are trapped by DMPO and subsequently characterized as DMPO-OtBu adducts by means of EPR spectroscopy. In aqueous medium and under the exclusion of molecular oxygen, the DMPO adduct of the methyl radical is also detected and represents the dominant DMPO-radical adduct at low DMPO concentrations. The methyl radicals result from the β cleavage of the tert-butoxyl radicals, which is facilitated in aqueous media. The photochemically released radicals of the pyridone IIb induce strand breaks in supercoiled pBR 322 DNA and oxidize dG predominantly to guanidine-releasing products (e. g. oxazolone), whereas 8-oxodG is formed in negligible amounts. The perester I displays an analogous damaging profile. The addition of radical scavengers reduces strand-break formation and dG oxidation in the photolysis of the pyridone IIb, which manifests that the resulting radicals are the oxidizing agents. The oxidative damage by the photoproducts through photosensitization is excluded, since time-dependent photooxidations reveal that strand-break formation and dG oxidation level off once all of the pyridone IIb has been consumed. Under the exclusion of molecular oxygen, the photolysis of the pyridone IIb or the perester I afford appreciable amounts of 8-MedG (2.3 per cent for pyridone IIb, 2.0 per cent for perester I) and also N7-MedG is detected, which substantiates the involvement of methyl radicals. From the known rate constants for the reaction of tert-butoxyl radicals with the guanine base and for the  fragmentation of the tert-butoxyl radical into methyl radical, it may be estimated that not more than 0.3 per cent of the generated tert-butoxyl radicals react with dG(0.10 mM) and, consequently, more than 99 per cent undergo  cleavage to methyl radicals. Conclusion 1: Pyridone IIb represents a photochemical source of tert-butoxyl radicals and displays the same damaging profile towards DNA and dG like perester I. The tert-butoxyl radicals are ruled out as damaging species, since their  fragmentation into methyl radicals overwhelmingly dominates their reaction with dG. The methylperoxyl radicals formed through oxygen trapping by the methyl radicals are responsible for the observed damage. 2. In addition to the pyridone IIb, also the photochemical isopropoxyl-radical sources pyridone IIc and thiazolethione IV have been investigated. Transient spectroscopy establishes NO-bond scission (ΦN-O = 75 ± 8 per cent for IIc and 65 ± 7 per cent IV) as the dominating primary photochemical process for both reagents. Product studies and laser-flash experiments reveal that the thiazolethione IV leads primarily to the disulfide V, from which the products VI-VIII are derived through CS-bond breakage. The isopropoxypyridone IIc affords 2-pyridone IIIa and 3-isopropoxy-2-pyridone IIIc as photoproducts, analogous to the photochemistry of the tert-butoxy derivative. Further evidence for the NO-bond cleavage is provided by the fact that upon irradiation of both reagents in benzene in the presence of DMPO, the adducts of the isopropoxyl radicals have been EPR-spectrally detected. Upon photolysis of the pyridone IIc in aqueous media (H2O : MeCN = 60 : 40), a mixture of isopropoxyl and 2-hydroxyprop-2-yl radicals are trapped by DMPO. The latter radicals result from the isopropoxyl radicals through H shift and are predominantly detected when low concentrations of DMPO are used (Scheme II). Moreover, in pure water, exlusively the carbon-centered 2-hydroxyprop-2-ylradicals are trapped by DMPO. In contrast, the thiazolethione IV affords only the adducts of the isopropoxyl radicals, independent of what DMPO concentration is applied. Control experiments reveal that the disulfide V photoproduct of the thiazolethione IV scavenges the carbon-centered radicals in competition with trapping by DMPO. Conclusion 2: Both the pyridone IIc and the thiazolethione IV decompose through NO-bond cleavage under release of isopropoxyl radicals, which rearrange in aqueous media to the carbon-centered 2-hydroxyprop-2-yl radicals. In the case of the thiazolthione IV its disulfide photoproduct V prevents efficient DMPO trapping of the 2-hydroxyprop-2-yl radicals, whereas for the pyridone IIc, the DMPO adducts of the carbon-centered radicals dominate in the EPR spectrum. 3. In supercoiled pBR 322 DNA, pyridone IIc (17 per cent) and thiazolethione IV (12 per cent) induce only moderate amounts of open-circular DNA upon irradiation in a 60 : 40 mixture of H2O-MeCN. In pure water, however, the pyridone IIc photoinduces substantially more DNA cleavage (32 per cent open-circular DNA), which is attributed to the oxyl radicals generated from the 2-hydroxyprop-2-yl radicals by oxygen trapping. The lower strand-break activity of the thiazolethione IV derives presumably from isopropoxyl radicals, because only these are detected in the photolysis of this photo-Fenton reagent. Conclusion 3: The carbon-centered 2-hydroxyprop-2-yl radicals generated from pyridone IIc in aqueous media and in absence of molecular oxygen display a higher DNA photocleaving reactivity than the isopropoxyl radicals derived from the thiazolethione IV.
KW  - DNS-Schädigung
KW  - Alkoxylierung
KW  - Sauerstoffradikal
KW  - DNA
KW  - organische Chemie
KW  - Radikale
KW  - Oxidativer Stress
KW  - DNA
KW  - organic chemistry
KW  - radicals
KW  - oxidative stress
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1182591
ER  - 
TY  - THES
A1  - Roschmann, Konrad J.
T1  - Mn(salen)- und Fe(porph)-katalysierte enantioselektive Epoxidierungen
T1  - Mn(salen)- and Fe(porph)-catalyzed enantioselective epoxidations
N2  - Ziel der vorliegenden Arbeit war es zum einen, das Potential von chiralen Eisenporphyrin- und Mangansalen-Katalysatoren zur kinetischen Racematspaltung sekundärer Allylalkohole durch asymmetrische Epoxidierung auszuloten. Zum anderen sollten Untersuchungen zum Mechanismus der Jacobsen-Katsuki-Epoxidierung durchgeführt werden; ein besonderes Augenmerk lag dabei auf der Fragestellung, welche Faktoren dazu führen, dass bei der Umsetzung von cis-Olefinen ein Gemisch aus cis- und trans-Epoxiden erhalten wird. Eine Auswahl arylsubstituierter Allylalkohole IIa-f wurde mit den Katalysatoren Ia und Ib,c und 0.8 bzw. 0.6 Äquivalenten an Iodosobenzol als Sauerstoffdonor umgesetzt (Gl. I), wobei es zu einer kinetischen Racematspaltung kommt. Die Oxidation verläuft für beide Katalysatorsysteme sowohl chemoselektiv (vorwiegend Epoxidierung) als auch diastereoselektiv (dr bis zu > 95:5). Als Hauptprodukte werden für die offenkettigen Allylalkohole IIa,e,f die threo-konfigurierten Epoxyalkohole III erhalten, während die cyclischen Allylakohole IIb-d die entsprechenden cis-Epoxyalkohole III lieferen. 1,1-Dimethyl-1,2-dihydro-2-naphthol (IIc) ist hierbei eine Ausnahme, da die CH-Oxidation dieses Substrats eine beachtliche Nebenreaktion darstellt. Der Hauptunterschied zwischen den Fe- und Mn-Katalysatoren liegt in der Enantioselektivität: Während mit dem Fe(porph*)-Komplex Ia nur Selektivitäten von maximal 43 Prozent ee (krel = 2.7) erzielt werden, erwiesen sich die Mn(salen*)-Komplexe Ib,c als geeignete Katalysatoren, mit denen ee-Werte von bis zu 80 Prozent (krel = 12.9) erreicht werden. Die in der kinetischen Racematspaltung erzielten Selektivitäten können durch ein synergistisches Zusammenwirken von hydroxy-dirigierendem Effekt einerseits und sterischen Wechselwirkungen zwischen Substrat und Eisen-Komplex oder, im Falle des Mangan-Komplexes, Angriff des Olefins entlang der so genannten Katsuki-Trajektorie andererseits erklärt werden. Fazit: Die chiralen Mn(salen*)-Komplexe Ib,c sind wirkungsvolle Katalysatoren für die asymmetrische Epoxidierung racemischer sekundärer Allylalkohole II. In exzellenten Chemo- und Diastereoselektivitäten entstehen die entsprechenden Epoxyalkohole III mit ee-Werten bis zu 80 Prozent. Die zurückbleibenden Allylalkohole werden dabei bis zu 53 Prozent ee angereichert. Im Vergleich dazu weist der Eisenkomplex Ia eine ungleich geringere Enantioselektivität auf. Mechanistische Untersuchungen mit Vinylcyclopropan Va ergeben, dass die Jacobsen-Katsuki-Epoxidierung nicht über ein kationisches, sondern über ein radikalisches Intermediat abläuft. Dies wird anhand von Produktstudien durch reversed phase-HPLC-Analytik belegt. In weitergehenden Untersuchungen mit cis-Stilben (Vb) und cis--Methylstyrol (Vc) als Sonden zur cis/trans-Isomerisierung wurde festgestellt, dass die Diastereoselektivität der Epoxidierung nicht nur vom Gegenion des Mangankatalysators Ib, sondern auch von der eingesetzten Sauerstoffquelle [OxD] abhängt. Daher musste der Katalysezyklus (Schema A) um eine diastereoselektivitäts-bestimmende Gabelung erweitert werden: Das primär entstehende MnIII(OxD)-Addukt kann entweder unter Abspaltung der Fluchtgruppe zum etablierten MnV(oxo)-Komplex reagieren (Weg 1) oder direkt das Olefin epoxidieren (Weg 2). Während die Sauerstoffübertragung durch die Oxo-Spezies stufenweise über ein Radikalintermediat verläuft und damit zu einer Mischung aus cis- und trans-Epoxid führt, erfolgt der Lewisäure-aktivierte Sauerstofftransfer konzertiert. Der Gegenion-Effekt auf die cis/trans-Isomerisierung erklärt sich dahingehend, dass die Natur des Anions (koordinierend oder nicht-koordinierend) die Lebensdauer des Radikalintermediats und/oder die Lage und Selektivität der Energiehyperflächen der verschiedenen Spinzustände des MnV(oxo)-Oxidans beeinflusst. Fazit: In der Jacobsen-Katsuki-Epoxidierung existiert neben dem etablierten MnV(oxo)-Oxidans zumindest noch ein weiteres; dabei handelt es sich um das MnIII(OxD)-Addukt, dessen Sauerstoff Lewissäure-aktiviert übertragen wird. Ein unterschiedlicher Anteil der beiden Reaktionskanäle erklärt die Unterschiede im Ausmaß der cis/trans-Isomerisierung. Auch das Gegenion des Mangan-Komplexes Ib beeinflusst die cis/trans-Diastereoselektivität. Mit koordinierenden Gegenionen dominiert Isomerisierung zum trans-Epoxid, während nicht-koordinierende Gegenionen bevorzugt zum cis-Epoxid führen.
N2  - The aim of the present work was to explore the potential of chiral iron(porphyrin) and manganese(salen) complexes for the kinetic resolution of secondary allylic alcohols by asymmetric epoxidation. Furthermore, the mechanism of the Jacobsen-Katsuki epoxidation was investigated by elucidating the factors that determine the cis/trans diastereoselectivity in the epoxidation of cis olefins. A set of aryl-substituted racemic allylic alcohols IIa-f has been oxidized by the catalysts Ia and Ib,c with 0.8 or 0.6 equiv. of iodosyl benzene as oxygen source (eq. I) to effect kinetic resolution. For both catalysts, the oxidation is chemoselective (predominantly epoxidation) as well as diastereoselective (dr up to > 95:5), to afford the threo- or cis-configured epoxy alcohols III as main products. In this kinetic resolution, one enantiomer of the allylic alcohol II is preferentially epoxidized to give the corresponding epoxy alcohol III in ee values up to 80 per cent, the other enantiomer remains unreacted and is enriched (up to 53 per cent ee). Quite exceptional is 1,1-dimethyl-1,2-dihydro-2-naphthol (IIc), for which the CH oxidation dominates. The main difference between the iron and the manganese catalysts concerns their enantioselectivity: Whereas the Fe(porph*) complex Ia exhibits only moderate ee values of up to 43 per cent (krel up to 2.7), the Mn(salen*) complexes Ib,c provide enantioselectivities of up to 80 per cent ee (krel up to 12.9), which makes them useful catalysts for the kinetic resolution of the allylic alcohols II. The appreciable selectivities displayed for the manganese complexes Ib,c in these asymmetric epoxidations may be rationalized in terms of the synergistic interplay between the hydroxy-directing effect and the interactions of the catalyst and the substrate in the attack of the olefin along the Katsuki trajectory. Conclusion: The chiral Mn(salen*) complexes Ib,c are highly effective catalysts for the asymmetric epoxidation of the racemic allylic alcohols II. The respective epoxy alcohols III are formed in excellent chemo- and diastereoselectivitites with ee values up to 80 per cent, while the unreacted allylic alcohols are enriched up to 53 per cent ee. In comparison, the enantioselectivity for the iron catalyst Ia is much lower. The manganese-catalyzed oxidation of vinylcyclopropane Va reveals that radical intermediates are formed in the Jacobsen-Katsuki epoxidation rather than cationic ones, as has been confirmed through product studies by reversed-phase HPLC analysis. With cis-stilbene (Vb) and cis--methyl styrene (Vc) as mechanistic probes, it has been shown that the cis/trans diastereoselectivity of the Mn(salen)-catalyzed epoxidation depends not only on the counterion of the catalyst Ib, but also on the oxygen donor [OxD]. A diastereoselectivity-controlling bifurcation step needs to be added to the catalytic cycle (Scheme A), in which the initial MnIII(OxD) adduct may either split off its leaving group to form the established MnV(oxo) species (path 1) or epoxidize the olefin directly (path 2). The oxygen transfer by the oxo complex occurs stepwise through a radical intermediate and results in a mixture of the cis and trans epoxides; in contrast, the Lewis-acid-activated epoxidation is concerted. The effect of the counterion on the cis/trans diastereoselectivity may be explained in terms of whether the anion ligates to the metal. This affects the lifetime of the radical intermediate and/or the reaction profiles of the singlet, triplet and quintet spin states of the MnV(oxo) species, which in turn control the stereoselectivity. Conclusion: In addition to the established MnV(oxo) oxidant, at least one other oxidant has to be involved in the Jacobsen-Katsuki epoxidation; this species is proposed to be the MnIII(OxD) adduct that transfers its oxygen atom in a Lewis-acid activation. Varying proportions of the two oxygen-transfer pathways account for the cis/trans diastereoselectivities observed with the various oxygen donors. The cis/trans ratio also depends on the counterion of the manganese catalyst Ib: Whereas ligating counterions result in extensive cis/trans isomerization, with non-ligating counterions the formation of cis epoxides is strongly favored.
KW  - Mangan
KW  - Eisen
KW  - Epoxidation
KW  - Enantioselektivität
KW  - Katalyse
KW  - Allylalkohol
KW  - Organische Chemie
KW  - Katalyse
KW  - Epoxidierung
KW  - Mangan
KW  - Eisen
KW  - Allylalkohole
KW  - organic chemistry
KW  - catalysis
KW  - epoxidation
KW  - manganese
KW  - iron
KW  - allylic alcohols
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1182584
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schulz, Alexander
A1  - Würthner, Frank
T1  - Folding-induced fluorescence enhancement in a series of merocyanine hetero-folda-trimers
JF  - Angewandte Chemie International Edition
N2  - Many dyes suffer from fast non-radiative decay pathways, thereby showing only short-lived excited states and weak photoluminescence. Here we show a pronounced fluorescence enhancement for a weakly fluorescent merocyanine (MC) dye by being co-facially stacked to other dyes in hetero-folda-trimer architectures. By means of fluorescence spectroscopy (lifetime, quantum yield) the fluorescence enhancement was explained by the rigidification of the emitting chromophore in the defined foldamer architecture and the presence of a non-forbidden lowest exciton state in H-coupled hetero-aggregates. This folding-induced fluorescence enhancement (FIFE) for specific sequences of π-stacked dyes points at a viable strategy toward improved fluorophores that relates to the approach used by nature in the green fluorescent protein (GFP).
KW  - organic chemistry
KW  - merocyanines
KW  - aggregation
KW  - dyes/pigments
KW  - fluorescence
KW  - folding
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-256582
VL  - 61
IS  - 2
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Shen, Chia-An
A1  - Bialas, David
A1  - Hecht, Markus
A1  - Stepanenko, Vladimir
A1  - Sugiyasu, Kazunori
A1  - Würthner, Frank
T1  - Polymorphism in squaraine dye aggregates by self-assembly pathway differentiation: panchromatic tubular dye nanorods versus J-aggregate nanosheets
JF  - Angewandte Chemie International Edition
N2  - A bis(squaraine) dye equipped with alkyl and oligoethyleneglycol chains was synthesized by connecting two dicyanomethylene substituted squaraine dyes with a phenylene spacer unit. The aggregation behavior of this bis(squaraine) was investigated in non-polar toluene/tetrachloroethane (98:2) solvent mixture, which revealed competing cooperative self-assembly pathways into two supramolecular polymorphs with entirely different packing structures and UV/Vis/NIR absorption properties. The self-assembly pathway can be controlled by the cooling rate from a heated solution of the monomers. For both polymorphs, quasi-equilibrium conditions between monomers and the respective aggregates can be established to derive thermodynamic parameters and insights into the self-assembly mechanisms. AFM measurements revealed a nanosheet structure with a height of 2 nm for the thermodynamically more stable polymorph and a tubular nanorod structure with a helical pitch of 13 nm and a diameter of 5 nm for the kinetically favored polymorph. Together with wide angle X-ray scattering measurements, packing models were derived: the thermodynamic polymorph consists of brick-work type nanosheets that exhibit red-shifted absorption bands as typical for J-aggregates, while the nanorod polymorph consists of eight supramolecular polymer strands of the bis(squaraine) intertwined to form a chimney-type tubular structure. The absorption of this aggregate covers a large spectral range from 550 to 875 nm, which cannot be rationalized by the conventional exciton theory. By applying the Essential States Model and considering intermolecular charge transfer, the aggregate spectrum was adequately reproduced, revealing that the broad absorption spectrum is due to pronounced donor-acceptor overlap within the bis(squaraine) nanorods. The latter is also responsible for the pronounced bathochromic shift observed for the nanosheet structure as a result of the slip-stacked arranged squaraine chromophores.
KW  - organic chemistry
KW  - supramolecular polymers
KW  - nanorods and nanosheets
KW  - polymorphism
KW  - squaraine dyes
KW  - cooperative self-assembly
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-256443
IS  - 21
ET  - 60
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Zhang, Fangyuan
A1  - Radacki, Krzysztof
A1  - Braunschweig, Holger
A1  - Lambert, Christoph
A1  - Ravat, Prince
T1  - Zinc-[7]helicenocyanine and its discrete π-stacked homochiral Dimer
JF  - Angewandte Chemie International Edition
N2  - In this communication, we demonstrate a novel approach to prepare a discrete dimer of chiral phthalocyanine (Pc) by exploiting the flexible molecular geometry of helicenes, which enables structural interlocking and strong aggregation tendency of Pcs. Synthesized [7]helicene-Pc hybrid molecular structure, zinc-[7]helicenocyanine (Zn-7HPc), exclusively forms a stable dimeric pair consisting of two homochiral molecules. The dimerization constants were estimated to be as high as 8.96×10\(^6\) M\(^{−1}\) and 3.42×107 M\(^{−1}\) in THF and DMSO, respectively, indicating remarkable stability of dimer. In addition, Zn\(^{-7}\)HPc exhibited chiral self-sorting behavior, which resulted in preferential formation of a homochiral dimer also in the racemic sample. Two phthalocyanine subunits in the dimeric form strongly communicate with each other as revealed by a large comproportionation constant and observation of an IV-CT band for the thermodynamically stable mixed-valence state.
KW  - organic chemistry
KW  - supramolecular assembly
KW  - chirality
KW  - helicenes
KW  - homochiral dimer
KW  - phthalocyanines
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-256534
VL  - 60
ER  -