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ω Aufbauprinzip

ω Struktur

ω Supramolekulare Chemie: Doppelsträngige DNA

ω Abbaureaktionen

ω Nucleosid- und Nucleotid-Synthesen

Kap. 9. Nucleoside, Nucleotide, Nucleinsäuren

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Bibliographie

! K. P. C. Vollhardt, N. E. Schore, Organic Chemistry - Structureand Function, 4th ed., W.H. Freeman and Company, New York,2003; Kapitel 26

! P. Y. Bruice, Organic Chemistry, 3rd ed., Prentice Hall, UpperSaddle River, 2001; Kap. 25.

! E. Breitmaier, G. Jung, Organische Chemie: Grundlagen,Stoffklassen, Reaktionen, Konzepte, Molekülstruktur, 4th ed.,Thieme, Stuttgart, 2001; Kap. 40

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Struktur und Bauprinzip der Nucleinsäuren

! Ribonucleinsäuren (RNA); Deoxyribonucleinsäuren(DNA)

• D-Ribose, 2-Deoxy-D-ribose• Nucleobasen (Purinbasen, Pyrimidinbasen)• Nucleosid (N-Glycofuranosid)• Phosphorsäure• Nucleosid-Phosphat (Nucleotid)• Nucleinsäure (Polynucleotid)

! DNA-Doppelhelix – rechtsgängige Helix - komplementäreNucleobasen – „gegenläufige“ Polynucleotid-Stränge

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Supramolekulare Chemie

„Supramolecular chemistry may be defined as'chemistry beyond the molecule'‚ bearing on theorganized entities of higher complexity that result fromthe association of two or more chemical species heldtogether by intermolecular forces“.

! J.-M. Lehn, Supramolecular Chemistry Concepts and Perspectives,VCH, Weinheim, 1995.

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Zwischenmolekulare Wechselwirkungen

! P. Atkins The Elements of Physical Chemistry; Oxford UniversityPress: Oxford, 2001

! J. W. Steed, J. L. Atwood Supramolecular Chemistry; J. Wiley:Chichester, 2000.

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Wasserstoffbrücken

! J. W. Steed, J. L. Atwood, Supramolecular Chemistry, J. Wiley,Chichester, 2000.

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Adenosin-5‘-monophosphat(Adenylsäure)

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Basenpaare

! Wasserstoffbrücken durch korrespondierende H-Donor-, H-Akzeptor Gruppen - eine Wasserstoffbrücke ca. 22 kJ/mol (5.2kcal/mol)

N

NN

N

Z

NHH

N N

O

Z

MeO

H

A T

N

NN

N

ZN

O

H

HN N

O

Z

NH

H

H

G C

Adenin Thymin Guanin Cytosin

1085 pm

284 pm

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Doppelhelix der DNA -Watson-Crick-Modell

GrosseFurche

kleineFurche

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Thermische Denaturierung von DNA: Änderung derAbsorbanz bei 260 nm

! Hyperchromie/Hypochromie: Extinktion der Absorptionsband imUV-Bereich nimmt zu/ab durch Bildung derEinzelstränge/Basenstapelung (ππ-stacking)

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Synthesestrategie für die Herstellung von Oligonucleotiden

∗ Triisopropylbenzensulfonylchlorid reagiert selektiv mit 5‘-Monophosphat-Gruppen der Nucleotide: Metaphosphat wirdabgespalten

∗ Tritylschutzgruppen lassen sich im Sauren abspalten∗ Acylschutzgruppen im Basischen∗ Benzylschutzgruppen durch Hydrogenolyse∗ Cyanoethylreste (–O-CH2-CH2-CN) können selektiv im

Basischen abgespaltet werden

! Schutzgruppen, die auf die räumliche Umgebung selektivreagieren (sterisch gehinderte, z.B. Triphenylmethyl-Schutzgruppe)

! Verwendung von Schutzgruppen (SG) die sich durchgegensätzliche Reaktionsbedingungen abspalten lassen, z.B.eine SG im basischen Medium, die andere im Sauren

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Selektive Phosphorylierung

∗ Triisopropylbenzensulfonylchlorid reagiert selektiv mit 5‘-Monophosphat-Gruppen der Nucleotide: Metaphosphat wirdabgespalten

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Nucleosid-Synthese

! Deoxyribosylthymin;Thymidin; dT

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Nucleotid-Synthese: 2‘-Deoxycytidin-5‘-phosphat

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Synthese von Oligonucleotiden

∗ 5‘-Schutzgruppe und 3‘-Schutzgruppe müssen spezifischabspaltbar sein

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SyntheseeinesGen-Fragmentes