Neues künstliches System ahmt Katalysatoren der Natur nach
Ein gerade entstehender Weg in der Entwicklung neuer katalytischer Systeme ist der Einbau von kleinen Molekülkatalysatoren in supramolekulare Strukturen, was einen noch nie da gewesenen Grad an Kontrolle über die Reaktivität und Selektivität der resultierenden synthetischen supramolekularen Katalysatoren ermöglicht. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften haben Aminosäuren und Peptide zu einer signifikanten Expansion auf dem Gebiet der künstlichen Enzyme geführt. Sie zählen aufgrund ihrer strukturellen und funktionellen Diversität und ihrer natürlichen Neigung, definierte 3D-Architekturen zu bilden, zu den attraktivsten Bausteinen für supramolekulare Strukturen. Im Rahmen von FUNCTOPROLASYMMCAT (Application of functionalised oligoprolines in asymmetric catalysis) schufen die Wissenschaftler erfolgreich eine supramolekulare Verbindung bestehend aus starren, schraubenförmigen oligoprolinen Einheiten, die als Vorlage zur Unterstützung der Oligomerbildung dienen. Die Synthese und die Feinabstimmung der Zielstruktur umfasste die Positionierung funktioneller Gruppen entlang der oligoprolinen Hauptketten. Detaillierte Kenntnisse von und die Kontrolle der räumlichen Anordnung und der Starrheit der Oligoproline waren wichtig, um funktionelle Gruppen zu erzeugen. Geeignete Kristallographie- und Spektroskopiemethoden ermöglichten dem Projektteam, die Abstände zwischen den Rückständen in der oligoprolinen Hauptkette mit bisher unerreichter Genauigkeit zu bestimmen. Darüber hinaus bestätigten sie, dass die Polyprolin-Helix, die aus oligoprolinen Einheiten besteht, gut für die Verwendung als katalytische Montage geeignet ist. Mit einer Kombination von innovativen synthetischen und analytischen Techniken wurde die oligoproline Vorlage erfolgreich hergestellt und mit einer Reihe von katalytischen Einheiten und Erkennungsstellen funktionalisiert. Eine anspruchsvolle Aufgabe bestand darin, die optimalen Reaktionsbedingungen für das endgültige supramolekulare Katalysatorsystem zu finden. Geeignete Bedingungen ermöglichten dem Team, die Effizienz und Selektivität der katalytischen Umwandlung zu dem Oligomer der gewünschten Länge zu erhöhen. Die neu entwickelte supramolekulare Montage ist ein einzigartiges Beispiel für das einfache Nachahmen eines Replikationsprozesses aus der Natur und leistet einen wichtigen Beitrag zu unserer Fähigkeit, die Komplexität biologischer Systeme zu verstehen. Als mögliche Alternative für natürliche Moleküle, die für die Unterstützung katalytischer Prozesse erforderlich sind, stellt sie einen Meilenstein in der modernen organischen Chemie dar und weitreichende Auswirkungen für andere Wissenschaftsgebiete.
