Ferrocenamide : Synthesen, Strukturen und Reaktionen
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Amidkupplungsreaktionen der nicht-natürlichen Ferrocenaminosäure 1-Amino-1´-carboxy-ferrocen (Fca) in Lösung und unter Festphasenbedingungen untersucht. Für die Darstellung der Aminosäure wurde eine achtstufige Synthesesequenz ausgehend von Ferrocen entwickelt und optimiert. 1-Amino-1´-carboxyferrocen konnte erfolgreich durch eine Fmoc-Schutzgruppe geschützt werden und für Reaktionen in Lösung über das DCC/HOBt-Protokoll aktiviert werden. Die erhaltenen amidosubstituierten Ferrocene wurden im Festkörper und in Lösung mittels Kristallstrukturanalyse,NMR- und IR-Spektroskopie sowie durch DFT-Rechnungen auf charakteristische Faltungs- und Assoziationsphänomene untersucht, welche durch Ausbildung von Wasserstoffbrücken entstehen. Durch die Umsetzung der aktivierten, N-acylierten Ferrocenaminosäure mit 1-Aminoferrocen gelang die Darstellung eines Diferrocendiamids,welches im Festkörper durch die Ausbildung intermolekularer Wasserstoffbrücken eine Schichtstruktur aufweist, während in Lösung eine dynamische intramolekulare Wasserstoffbrücke zwischen den beiden Amid-Gruppen vorliegt. Diese intramolekulare Wasserstoffbrücke kann durch die Zugabe von Anionen wie Chlorid und Dihydrogenphosphat gebrochen werden. Es wurde gezeigt, dass beide Amidprotonen ein Chloridion auf kooperative Weise binden, wobei eine strukturelle Änderung des Diferrocendiamids und eine Veränderung des Redoxpotentials der Ferrocen-Einheiten induziert wird. Diese Änderungen sind reversibel und das Diferrocendiamid kann somit als molekulare Maschine bezeichnet werden, welche zwei spezifische Reaktionen auf einen einfachen Reiz zeigt. Mit den Methylestern der a-Aminosäuren L-Valin und L-Isoleucin wurden Konjugate der Ferrocenaminosäure in Lösung synthetisiert und strukturell charakterisiert. Durch eine Kombination von IR-, NMR- und CD-spektroskopischen Untersuchungen sowie DFT-Rechnungen konnte ein Hauptkonformer ermittelt werden, das eine intramolekulare Wasserstoffbrücke und P-helikale Chiralität am Ferrocen aufweist. Der Einbau der Ferrocenaminosäure in das Rückgrat eines Peptids gelang durch Nutzung der Festphasenpeptidsynthese nach dem Vorbild von Merrifield. Ebenso konnten andere Ferrocenbausteine an Ferrocenaminosäure unter Bildung von Oligoferrocen-Peptiden geknüpft werden
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