Dissertation Martin Krause.pdf - KLUEDO - Universität Kaiserslautern

Abbildung 1.13: Freie Bindungsenthalpie ∆G (Quadrate), Bindungsenthalpie ∆H (Dreiecke) und
Bindungsentropie -T∆S (Kreise) des Iodid-Komplexes von 4 in Abhängigkeit des Wassergehalts des
Lösungsmittels.
Für diese Annahme sprechen weitere Befunde, so auch die Tatsache, dass 1 in DMSO, in dem
hydrophobe Wechselwirkungen nicht zum Tragen kommen, nur moderat stabile 1:1 Komplexe
ausbildet. Weiterhin zeigten mikrokalorimetrische Bindungsstudien in 50 % Methanol/Wasser (v/v),
dass die Stabilitätskonstanten K11 der 1:1 Komplexe von 1 um eine Größenordnung kleiner sind als die
Stabilitätskonstanten K21, welche die Bildung des 2:1 Komplexes aus einem Cyclopeptid und dem 1:1
Komplex kennzeichnet. Dieses Verhalten steht im Einklang mit positiver Kooperativität in der
Komplexbildung. Wären die Wechselwirkungen des ersten und zweiten Cyclopeptids unabhängig
voneinander, so würde man ein im Vergleich zu K11 viermal kleineres K21 erwarten. Die hohe
Stabilitätskonstante K21 ist ebenfalls ein Indiz dafür, dass bei der Bildung des 2:1 Komplexe aus den
1:1 Komplexen neben der Bindung der Cyclopeptide an das Anion weitere Wechselwirkungen eine
Rolle spielen. Schließlich wurde gezeigt, dass ein Cyclopeptid 5 (Abb. 1.10) mit Hydroxyprolin-
anstelle von Prolineinheiten mit Anionen nur 1:1 Komplexe bildet. Auch dies deutet an, dass die
Bildung der 2:1 Komplexe von 1 u.a. auf hydrophobe Wechselwirkungen zwischen den
Prolineinheiten der beiden Cyclopeptidringe zurückzuführen ist. Man kann erwarten, dass diese
Wechselwirkungen bei polaren Hydroxyprolineinheiten wesentlich schwächer ausgeprägt sind,
weswegen 2:1 Komplexe von 5 nicht gebildet werden. 73
Energie (kJ/mol)
Es deutet also einiges darauf hin, dass Intra-Rezeptor Wechselwirkungen zwischen den beiden
Untereinheiten der Bis(cyclopeptide) 2-4 bzw. im Sandwich-Komplex von 1 zu den hohen Stabilitäten
der Anionenkomplexe dieser Rezeptoren beitragen. Nach den vorliegenden Ergebnissen kann der
Beitrag dieser Wechselwirkungen zur Komplexstabilität beachtlich sein.
15
5
-5
-15
-25
-35
-45
-55
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Mittlerweile wurde noch über weitere Rezeptoren berichtet, bei denen Intra-Rezeptor
Wechselwirkungen eindeutig zur Gastbindung beitragen. So stellten Yang und Mitarbeiter einen
Rezeptor für Sulfat vor, der über drei Harnstoffeinheiten sechs Wasserstoffbrücken zu dem Anion
ausbilden kann (Abb. 1.14, links). 74 Dieser Rezeptor bindet Sulfat in DMSO mit einer sehr hohen
Bindungsaffinität. Fügt man jedoch dem Lösungsmittel ein wenig Wasser bei, so sinkt die
Bindungsaffinität dramatisch. Um eine bessere Toleranz gegenüber Wasser zu erhalten, wurde ein
neuer Rezeptor mit einer weiteren Harnstoffeinheit synthetisiert (Abb. 1.14, rechts), 75 der nun bis zu
acht Wasserstoffbrücken zu einem Sulfation ausbilden kann. Die Bindungsaffinitäten der beiden
Rezeptoren zu Tetrabutylammoniumsulfat wurden zuerst in 0,5% D2O/DMSO (v/v) mittels 1 H-NMR
13
x (H 2O)