Untersuchungen zur Synthese und Hydrolyse von aminosäure- und peptidfunktionalisierten Organozinnsulfidclustern

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde die Anbindung von Aminosäuren sowie Peptiden an Organozinnsulfidcluster über zwei verschiedene synthetische Ansätze untersucht. Ziel sollte es sein, die Löslichkeit dieser Cluster zu erhöhen und eine bessere Stabilität gegenüber Luftsauerstoff und Wasser zu erreichen. Der erste Ansatz stellte eine neuartige Syntheseroute zur Darstellung von organisch funktionalisierten Zinnsulfidclustern dar.Bisherige Arbeiten beschrieben die Synthese eines ketofunktionalisierten Clusters, welcher im Nachhinein organisch mit einer Hydrazidverbindung funktionalisiert wurde. Da das bei der Funktionalisierung entstehende Wasser unter Umständen zur Zersetzung des Clusters führt, wurde hier das weniger sensible Organozinntrichlorid funktionalisiert. Die Reaktionen wurden mit verschiedenen unpolaren (L-Alanin, L-Valin, L-Leucin, L-Phenylalanin und L-Methionin) sowie polaren (L-Tyrosin und L-Serin) und basischen (L-Histidin) Aminosäuren durchgeführt. Um eine intramolekulare Kondensationsreaktion zu verhindern, wurde zusätzlich das Amin der Aminosäure durch eine Boc-Schutzgruppe geschützt, welche mit Trifluoressigsäure zumindest teilweise entschützt werden konnte. Die Umsetzung der funktionalisierten Organozinntrichloride mit Bistrimethylsilylsulfid führte zur Bildung von Organozinnsulfidclustern mit defektheterokobanartiger Struktur. Dies konnte über 1H-NMR-, 13C-NMR- sowie 119Sn-NMR-Spektroskopie und ESI(+)-Massenspektrometrie nachgewiesen werden. Durch Umsetzung des Organozinntrichlorids mit Natriumsulfid konnte der doppeldeckerartige Cluster synthetisiert werden. Eine Abgrenzung zum defektheterokubanartigen Cluster konnte über 119Sn-NMR-Spektroskopie getroffen werden, da 1H-NMR- und 13C-NMR-Spektroskopie sowie ESI(+)-Massenspektrometrie in dieser Hinsicht keine aussagekräftigen Ergebnisse lieferten. Es wurde zudem die Hydrolyse von keto- und phenylalaninfunktionalisierten Zinnsulfidclustern unter sauren Bedingungen untersucht. Durch Zugabe von Salzsäure im Überschuss konnte das Organozinntrichlorid unter Freisetzung von H2S ohne Nebenprodukte zurückgebildet werden. Dies wurde über 1H-NMR-Spektroskopie sowie massenspektrometrisch bewiesen. Die Verwendung von Bromwasserstoffsäure führte laut ESI(–)-Massenspektrometrie zu einem Gemisch aus chlorid- (X) und bromidsubstituierten (Y) Organozinnverbindungen (RSnX3-nYn). Bei Umsetzung mit Schwefelsäure kommt es zur Zersetzung des Clusters unter Bildung von Polysulfiden und Zinnsulfid. Zugabe von Essigsäure oder Ammoniumchlorid führt laut ESI(+)-Massenspektrometrie sowie 1H-NMR-Spektroskopie nicht zur Zersetzung des Clusters, auch wenn im Fall von Essigsäure ein Überschuss zum Ausfall eines schwarzen, nicht charakterisierten Niederschlags führt. Für den zweiten Ansatz zur Anbindung von Biomolekülen wurde von Jan-Philipp Berndt (Arbeitskreis Schreiner) ein Adamantylazidhydrazid synthetisiert, das erfolgreich an den defektheterokubanartigen Organozinnsulfidcluster angebunden werden konnte. Die weitere Umsetzung dieses funktionalisierten Clusters an der terminalen Azid-Funktion über „Click-Chemie“ mit einem Alkin führte ebenfalls zum gewünschten Produkt. Lediglich im Fall der Reaktion mit einem unsymmetrisch aufgebauten Alkin, welches eine terminale Amin-Funktion trägt, konnte eine Nebenreaktion beobachtet werden. Hier kam es zu einem Ringschluss, wodurch zwei Zinnatome des Organozinnsulfidclusters über den organischen Substituenten intramolekular verbrückt wurden. Diese Struktur eröffnet die Möglichkeit einer selektiven Funktionalisierung an der Peripherie eines organischen Substituenten. Durch das Anbringen von Tripeptiden durch Jan-Philipp Berndt an das unsymmetrisch aufgebaute, wie auch ein weiteres symmetrisch aufgebautes Alkin konnten größere Biomoleküle an den Cluster angebunden werden. Es kam zur gewünschten dreifach substituierten Zielverbindung. Im Fall der Reaktion mit dem symmetrisch aufgebauten Alkin konnte das Produkt über ESI(+)-Massenspektrometrie sowie 13C-NMR- und 119Sn-NMR-Spektroskopie charakterisiert werden. Durch diese Arbeit wurde ein Grundstein zur Anbindung von großen Biomolekülen an Organozinnsulfidcluster gelegt, wodurch die Löslichkeit dieser Cluster in polaren und donierenden Lösungsmitteln wie Dimethylformamid, Methanol und Acetonitril deutlich verbessert werden konnte. Dies könnte bis hin zur potentiellen biologischen Anwendung ausgebaut werden