Dorothy Crawfoot Hodgkin(1910 – 1994)

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)

Porphyrin16‐gliedrigzweibasig

Corrin15‐gliedrigeinbasigzweibasig einbasig

planarmit kleinen Metallionen

Sattelkonformationh l l hmit kleinen Metallionen chirale Zentren möglich

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.

Frage: base‐on/base‐off ‐Form

15N: I = 1/2Dublett durch 

J. Rétey et al., Angew. Chem. 1998, 110, 643.

Superhyperfeinkopplung

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

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

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.

Modellverbindungen 

Supernukleophil Co(I) wenig beständig

Thermodynamik und Kinetik

Radikalfänger

R. G. Finke, B. P. Hay, Inorg. Chem. 1984, 23, 3034.

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

Sterische Steuerung der Co‐C‐Bindungsstärke in Cobaloximen