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Dorothy Crawfoot Hodgkin(1910 – 1994)
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R = 5‘‐Desoxyadenosyl (Coenzym B12)R = CN (Cyanocobalamin: Vitamin B ) l k l k dR = CN (Cyanocobalamin: Vitamin B12)R = Me (Methylcobalamin)
Molekülstruktur des Coenzym B12(P. G. Lenhert, 1968)
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Porphyrin16‐gliedrigzweibasig
Corrin15‐gliedrigeinbasigzweibasig einbasig
planarmit kleinen Metallionen
Sattelkonformationh l l hmit kleinen Metallionen chirale Zentren möglich
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EPR‐Spektroskopie
axiales Spektrum59Co: 100 %, I = 7/2Oktett durch H f i k lHyperfeinkopplung
CoN N
N N
N N
N
14N: 99.63 %, I = 1Triplett durch Superhyperfeinkopplungein einzelnes Stickstoffatom als Kopplungspartner
J. Rétey et al., Angew. Chem. 1998, 110, 643.
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Frage: base‐on/base‐off ‐Form
15N: I = 1/2Dublett durch
J. Rétey et al., Angew. Chem. 1998, 110, 643.
Superhyperfeinkopplung
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B12‐Bindungsdomäne der Methionin‐Synthase mit Methylcobalamin‐Funktion12 g y y
Substitution des Benzimidazols am Cobalt,separate Fixierung desOHN
N
Imidazol‐N‐Koordination in apicaler Position durch Histidin aus dem Protein:Verbindung Coenzym + Apoenzym
separate Fixierung des Benzimidazol‐Zuckerphosphatresteszwischen –Helices und ‐Faltblättern
H: Histidin
CH2
NH
CC NH
H
HN
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Methylgruppe am Cobalt
hydrophober Deckel:NH
C C
HN
O
H
y g pp
Abschirmung der Methylgruppe gegen das Lösungsmittel
F: Phenylalanin
CH2
Ph
O
Acetamid‐Seitengruppen in H‐Brückenbindungsposition
F: Phenylalanin
zur Protein‐Rückgrat
OC
O
O
- OHCH2NH
CC
CH2
OH
C O
HNC
C NH
H
S: SerinD: Aspartat
HN
Fixierung von Helix Faltblatt in Domäne II
M. L. Ludwig et al., Science 1994, 266,1669.
Fixierung von ‐Helix‐‐Faltblatt in Domäne II„Festkneifen“ des Phosphatzuckerrests
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Phosphatzucker‐Einheitpassend zwischenN C C
HNH
passend zwischen Glycinreste„gesteckt“
G: Glycin
H
NH
C CO
H‐Brücken‐Wechselwirkung HNH
gzwischen Serin und dem N3‐Atom des Benzimidazol‐Derivats, (genau dieses N‐Atom koordiniert
CH2
OH
NH
C CO
(gim Coenzym an das Cobalt) S: Serin
M. L. Ludwig et al., Science 1994, 266,1669.
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Modellverbindungen
Supernukleophil Co(I) wenig beständig
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Thermodynamik und Kinetik
Radikalfänger
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R. G. Finke, B. P. Hay, Inorg. Chem. 1984, 23, 3034.
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G‡exp (37°C) = 29.7 kcal/mol k1 ≈ 10–7 s–1
Enzym: Cofaktor + Apoenzym
k 102 –1 G‡ (37°C) 15 k l/ l
R. G. Finke, B. P. Hay, Inorg. Chem. 1984, 23, 3034.
k1 ≈ 102 s–1 G‡exp (37°C) ≈ 15 kcal/mol
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Sterische Steuerung der Co‐C‐Bindungsstärke in Cobaloximen