Synthesis of biomimetic elastin-like polypeptides as molecular springs for the activation of Cu(I) bis(NHC) mechanocatalysts

Abstract

Ziel dieser Arbeit war die Synthese von latenten Cu(I) bis(NHC) Katalysatoren, die mit Elastin-ähnlichen Polypeptiden (ELPs) modifiziert wurden und anschließend durch Einwirken einer externen Kraft (Ultraschall) aktiviert werden konnten. Die ELPs wurden auf Grund ihrer Fähigkeit zur Ausbildung von β-Spiralen verwendet, die während der Aktivierung als „molekulare Sprungfeder“ für eine verbesserte Kraftübertragung genutzt werden sollte. Um einen modularen Aufbau der Katalysatoren zu gewährleisten, wurden zwei niedermolekulare Cu(I) bis(NHC) Komplexe aus dem entsprechenden Imidazoliumsalz synthetisiert. Die hergestellten Komplexe trugen entweder zwei Carboxyl- oder Aminogruppen und erlaubten eine nachträgliche Modifizierung und Verlängerung der NHC Liganden durch Peptidkupplung von ELP Sequenzen mit unterschiedlicher Kettenlänge. Aktivierung dieser Katalysatoren mittels Ultraschall führte zu Umsätzen zwischen 3.4 % und 9.9 % für die „Click“ Reaktion zwischen Benzylazid und Phenylacetylen.

Aim of this thesis was the synthesis of latent elastin-like polypeptide (ELP) bearing Cu(I) bis N-heterocyclic carbene (NHC) catalysts which could be activated after application of an external force via ultrasound. The ELPs were chosen due to their ability to form a β-spiral which could be exploited as “molecular spring” for an efficient force transmission. In order to enable a more flexible modification of the catalysts, two low molecular weight Cu(I) bis(NHC) complexes were synthesized from the respective imidazolium precursors. The generated complexes bore either two carboxyl or two amino groups, thus allowing a postmodification and extension of the attached NHC ligands by peptide coupling of ELP sequences with varying chain lengths. Ultrasound induced activation of the synthesized complexes revealed conversions between 3.4 % and 9.9 % for a model „click“ reaction between benzyl azide and phenylacetylene.