close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Molekulares Prgen (Imprinting) in vernetzten Materialien mit Hilfe von Matrizenmoleklen Ц auf dem Weg zu knstlichen Antikrpern.

код для вставкиСкачать
AUFSATZE
Molekulares Pragen (Imprinting) in vernetzten Materialien mit Hilfe von
Matrizenmolekulen - auf dem Weg zu kunstlichen Antikorpern
Giinter Wulff*
Kann man in organischen oder anorganischen Polymeren Bindungsstellen
ihnlich denen in Antikorpern herstellen,
die fur die molekulare Erkennung und
unter Urnstinden fur die Katalyse geeignet sind? In diesem Beitrag wird uber ein
Verfahren zusammenfassend berichtet,
bei dem ahnlich wie man es sich fruher
fur die Bildung der Antikorper vorstellte
- um ein als Matrize (Schablone, Templat) wirkendes Molekiil herum in Cegenwart von wechselwirkenden Monomeren vernetzend polymerisiert wird.
Nach dem Abtrennen der Matrize bleibt
im Polymer ein Abdruck (Imprint) mit
zur Wechselwirkung befahigten Cruppen zuriick, wobei dessen Form und die
Anordnung der Haftgruppen in ihm
~
komplementar zur Struktur des Matrizenmolekuls sind. Der Erfolg des Pragevorgangs kann bei Verwendung chiraler
Matrizenmolekiile anhand der Fiihigkeit des Polymers zur Spaltung des Racemats der als Matrize verwendeten
Verbindung ermittelt werden. Nach umfangreichen Optimierungen des Verfahrens werden heute in der Chromatographie Trennfaktoren CI von 4-8 und
Basislinien-Trennungen erhalten. Starkes Interesse gilt auch der Oberflachenpragung von Festkorpern und Monoschichten. Von entscheidender Bedeutung sind in allen Fallen die Struktur der
Matrix in den gepragten Materialien
und die Funktion der Haftgruppen. Der
Mechanismus des Pragens und die mole-
1. Einleitung
Molekulare Erkennung spielt in der Natur, z.B. bei Rezeptoren, Enzymen und Antikorpern, eine entscheidende Rolle fur die
biologischen Wirkungen. Auch der Chemiker hat es verstanden,
immer selektivere Erkennungssysteme zu entwickeln. Besonders
hohe Selektivitat wird erreicht, wenn - lhnlich wie in der Natur
ein Hohlraum vorhanden ist, dessen Form komplementar zu
der des einzulagernden Substrats ist, und sich im Hohlraum
Haftgruppen in definierter riiumlicher Anordnung befinden.
Ublicherweise werden als Hohlraume niedermolekulare Ringoder Kafigsysteme['] wie Kronenether['], C r y p t a n d e ~ ~Cy~~],
~lodextrine[~],
Cyclophane['] oder konkave Molekule[61 verwendet. Von besonderem Interesse ist der zusatzliche Einbau
katalytisch wirksamer Gruppierungen, der zu enzymahnlichen
Katalysatoren fuhren kann.
Durch ein im Prinzip sehr einfaches Verfahren lassen sich nun
entsprechende Hohlrlume auch in synthetischen Polymeren erhalten. Dabei wird - iihnlich wie man es sich fruher fur die
~
[*I
Prof. Dr. G . Wulff
Institut fur Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der UniversitHt
UniversitZtsstraMe 1, D-40225 Dusseldorf
Telefax: Int. + 211:311-4788
1958
<
V C H VerIfifi~fierrll~~haft
nihN D-69451 Wemheim 1995
kulare Erkennung von Substraten werden heute schon recht gut verstanden.
Zahlreiche praktische Anwendungen
derartig hergestellter Produkte werden
intensiv bearbeitet. Insbesondere fur die
chromatographische Racematspaltung
sowie die Verwendung als Chemosensoren, als kunstliche Antikorper und als
selektive Katalysatoren sind technische
Anwendungen in Sicht. Von besonderem Interesse ist auch die Verwendung
entsprechend hergestellter Verbindungen als Enzymmodelle.
Stichworte : Enantiomerentrennung .
Imprinting . Katalyse . Molekulare Erkennung . Polymere
Bildung der Antikorper ~orstellte['~
- um ein als Matrize (Schablone, Templat) wirkendes Molekiil herum vernetzend polymerisiert und dieses anschlieDend wieder herausgelost. Zuriick
bleibt im Polymer ein Abdruck (Imprint) mit zu Wechselwirkungen befahigten Gruppen[']. Dieses Verfahren unterscheidet sich
von denen, die den iiblichen Templateffekt nutzen['I, bei dem
niedermolekulare Reaktanten durch ein Templat in eine fur die
Bildung eines bestimmten niedermolekularen (meist cyclischen)
Produkts geeignete Anordnung gebracht werden. Es unterscheidet sich auch von der eigentlichen Matrizenpolymerisation["],
bei der Monomere an ein als Templat dienendes Polymer gebunden sind und hierdurch zu definierten, linearen Polymeren polymerisiert werden konnen. Im Gegensatz dazu wird beim Pragen
das neu gebildete Polymer vernetzt, damit die abgebildete dreidimensionale Struktur auch nach dem Entfernen des Templats
erhalten bleibt.
1972 wurde das Pragen von organischen Polymeren erstmals
von unserem Arbeitskreis beschrieben[*, 'I. Wahrend in der
Anfangsphase langwierige Verfahrensoptimierungen notig waren, ist heute das Verfahren etabliert und wird in zahlreichen
Arbeitskreisen genutzt. Insbesondere in der Chromatographie,
in der Katalyseforschung, in der Biosensorik und bei kiinstlichen Antikorpern sind vielversprechende Ansatze erkennbar,
"3
0044-X249/95~10717-1958$ 10 00+ 25i0
AngeLi Chrm 1995, 107. 1958-1919
AUFSATZE
Pragen von Polymeren
die eine breitere praktische Anwendung moglich scheinen lassen. Zahlreiche Patente in diesem Bereich stutzen diese Aussage.
Uber das molekulare Pragen ist vielfach zusammenfassend
berichtet worden. Neben umfassenden Ubersichten" 31 existieren zahlreiche k i i r ~ e r e [ ' ~ oder
- ~ ~ ]sich rnit speziellen Aspekten
wie Chromatographier2z-241
oder H a f t g r ~ p p e n [ ~ ~beschaf-~'l
tigende Artikel.
2. Das Konzept des Pragens
Um hochspezifische Bindungsstellen rnit definierter Form
und funktionellen Gruppen in vorgegebener Anordnung zu erhaltent8> ' I, haben wir die funktionellen Gruppen in polymerisierbarer Form an ein geeignetes Matrizenmolekiil gebunden
(Abb. 1 a). Diese Monomere (Abb. 1b) wurden dann unter Bedingungen copolymerisiert, unter denen stark vernetzte Polymere rnit Ketten in festgelegter Anordnung gebildet werden
(Abb. 1c). Nach dem Entfernen der Matrizenmolekiile erhalt
man Polymere mit definierten Hohlraumen (Abb. 1d), deren
Gestalt und deren Anordnung der funktionellen Gruppen durch
die chemische Natur der Matrizenverbindung vorgegeben
sind. Die funktionellen Gruppen in diesen Hohlraumen befinden sich an verschiedenen Stellen der Polymerketten und werden lediglich durch die starke Vernetzung in einer definierten
Anordnung zueinander gehalten. Es tragt also nicht ein nieder-
molekulares Teilstuck die stereochemische Information, sondern es ist die Gesamtanordnung der Polymerketten (Topochemie), die den stereocheniischen Aufbau bedingt. Dies erinnert
an den Bau der aktiven Zentren der Enzyme; die Verbindungen
wurden daher von uns als Enzym-analog gebaute Polymere bezeichnet. Das Verhaltnis von Matrizenmolekul zu gepragtem
Hohlraum entspricht dem von Emil Fischer vor rund einhundert Jahren fur die Enzymkatalyse aufgestellten SchlusselSchlo13-Prinzipr281.
Das Prageverfahren hat eine gewisse Ahnlichkeit mit Versuchen von F. H. Dickeyrz9-301, Kieselgele durch
Fallung in Gegenwart von Matrizenmolekiilen zu pragen (siehe
Abschnitt 3.2.2).
Als ein Beispiel fur die Pragemethode sol1 die Polymerisation
des Matrizenmonomers 1 a beschrieben werden. Mit diesem
System wurden umfangreiche Optimierungsarbeiten durchgefUhrtr3' -421. Das Templat ist Phenyl-a-D-mannopyranosid 1 b,
an das zwei Molekule 4-Vinylphenylboronsaure durch Veresterung rnit jeweils zwei OH-Gruppen gebunden werden. Die Boronsaure wurde als Haftgruppe (Bindungsstelle) gewzhlt, weil
lb
-T
+T
5
Abb. 1. Schematische Darstellung des Pragens (Imprintings) spezifischer Hohlraume in einem vernetzten Polymer durch ein Matrizenmolekiil (Templat T) rnit drei
verschiedenen Haftgruppen.
sie eine schnelle und reversible Wechselwirkung mit Diolen eingeht. Das Monomer l a wird in Gegenwart hoher Anteile an
Vernetzer, z.B. Ethylendimethacrylat, und eines Inertlosungsmittels (das als ,,Porogen" zur Erzeugung einer Porenstruktur
fungiert) radikalisch copolymerisiert, wobei makroporose Polymere mit hoher innerer Oberflache und einer permanenten Porenstruktur erhalten werden. Aus solchen Polymeren kann die
Matrize durch Behandeln mit Wasser oder Methanol zu bis zu
95 % abgespalten werden (Abb. 2).
Gunter Wurff wurde 1935 in Hamburg geboren. Er studierte in seiner Heimatstadt Chemie his
zum Diplom undpromovierte 1963 in Bonn bei R. Tschesche mit einer Arbeit zur Isolierung und
Charakterisierung von glycosidischen Pflanzeninhaltsstofen. 1969 habilitierte er sich in Bonn
mit einer Arbeit zur Glycosidsynthese. Seit 1979 hat er an der Universitat Diisseldorf den
Lehrstuh1,fur Organische und Makromolekulare Chemie inne. Seine derzeitigen Arbeitsgebiete
umfassen die Synthese von Enzym-analog gebauten Polymeren durch Pragung mit Matrizenmolekiilen, die Synthese und Untersuchung von optisch aktiven, Hauptketten-chiralen Vinylpolymeren und die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen (Monosacchariden und Starke)
zum Aufbau von Spezialpolymeren.
Angew. Chem. 1995, 107, 1958-1979
1959
AUFSATZE
G. Wulff
a)
O/B
0
-lb,
Abb. 2. Schematische Darstellung eines durch Polymerisation von 1a erhaltenen Hohlraums
(a). Mit Wasser oder Alkohol kann ddS Matrizenmolekiil l b entfernt werden (b). Durch
Zugabe von 1 b erhalt man Wiederbelegung zu der in (a) gezeigten Form. Die Haftung des
Matrizenmalekuls erfolgt in diesem Fall durch kovalente Bindung[13,34].
Da es sich bei 1 b um eine optisch aktive Matrizenverbindung
handelt, kann der korrekte Aufbau des Hohlraums durch Racematspaltungsversuche ermittelt werden. Dazu wird das von den
Matrizenmolekiilen befreite Polymer im Batchverfahren mit
dem Racemat von I b aquilibriert, wobei bevorzugt das als Matrize verwendete Enantiomer aufgenommen wird. Die Selektivitat wird durch den aus der Chromatographie bekannten Trennfaktor a (Verhaltnis der Verteilungskoeffzienten von D- und
L-Form zwischen Losung und Polymer, K,,/KL) ausgedriickt. In
Abhangigkeit von der Polymerstruktur und den Aquilibrierungsbedingungen werden sr-Werte zwischen 1.20 und 6.0 erhalten. Bei den hochsten a-Werten wird D-lb am Polymer irn
Batchverfahren mit 60-70 % ee angereichert. Mit diesen Polynieren als stationaren Phasen in der Hochdruckflussigkeitschromatographie (HPLC) lassen sich Basislinien-Trennungen der
Racemate erreichen (siehe Abschnitt 6.1).
Die extrem hohen Selektivitaten bei der Racematspaltung zeigen klar, dal3 es tatsachlich moglich ist, Hohlraume rnit definierter Gestalt und definierter Anordnung von funktionellen Gruppen zu erhalten. Wahrend es so durch Polymeroptimierung
gelang, die Eigenschaften der Polymere ganz erheblich zu verbessern, wurde die Anwendungsbreite des Verfahrens erst deutlich erweitert, als K. Mosbach et a1.[431auch durch ausschliel3lich nichtkovalente Wechselwirkung eine effektive Pragung
erreichten. Viele Untersuchungen in diesem Zusammenhang
wurden mit L-Phenylalanin-anilid 2 als Matrize durchgefiihrt. Es wurde rnit Acrylsaure als Comonomer, sonst aber unter den an
1 a ermittelten Polymerisationsbedingungen polymerisiert. Eine Acrylsaureeinheit
geht mit dem Matrizenmolekiil 2 cine el&trostatische Wechselwirkung, eine andere eine Wasserstoffbriikkenbindung ein (Abb. 3)[431.Nach umfangreichen Optimierun-
gen des Verfahrens in den Arbeitskreisen von K. Mosbach und K. J. Shea[43-541wurden ahnlich hohe Selektivitaten bei der Racematspaltung wie im Fall von
1 b erreicht.
Die Abbildungen 4 und 5 zeigen computergraphische Darstellungen des Pragens rnit den Matrizenmolekiilen 1 b bzw. 2. Die Form der Hohlraume ist stark
schematisiert, da in Wirklichkeit Polymerketten von
ahnlichen Dimensionen wie die Matrizenmolekiile die
Begrenzung bilden und daher keine glatten Oberflaauftreten.
a
~~
'27
+2
1960
Abb. 4. Computergrdphische Darstellung eines belegten (a) und eines freien
Hohlraums (b) analog Abb. 2. Die Hohlraume entsprechen den elektroberech.
statischen Potentialflachen
a. die mit dem Proeramm MOLCAD,
net wurden.
Abb. 3. Schematische Darstellung eines rnit Hilfe von 2
hergestellten Hohlraums. Die Polymerisation in Gegenwart von Acrylsaure fiihrt zur Ausbildung von (nichtkovalenten) elektrostatischen Wechselwirkungen und
Wasserstoffbriickenbindungen [16,43],
Angew. Chem. 1995, 107, 1958-1979
AUFSATZE
Pragen von Polymeren
3. Die Struktur der Matrix
a
3.1. Gepragte Hohlraume in synthetischen Polymeren
Die Struktur der Matrix ist beim Abdruckverfahren von entscheidender Bedeutung. Da die spezifische Hohlraumstruktur
nicht durch niedermolekulare Molekule, sondern durch die fixierte Konformation der Polymerketten bestimmt wird. kommt
der Polymeroptimierung eine besondere Rolle zu. Dabei sind
folgende Gesichtspunkte wichtig" 3a1 :
a) Die Stezjheit des Polymernetzwerkes laDt die Hohlraume
auch nach dem Entfernen der Matrizenmolekule ihre Form
behalten und so eine hohe Selektivitat aufweisen.
b) Eine hohe Flexibilitut der Polymerstruktur steht im Gegensatz zu Punkt a, ist aber fur die Kinetik wesentlich, um eine
schnelle Gleichgewichtseinstellung bei der Einlagerung des
Substrats in den Hohlraum zu erreichen.
c) Eine gute Zugunglichkeit moglichst vieler Hohlriiume im
hochvernetzten Polymer kann durch die aus dem Verfahren
resultierende besondere Polymermorphologie erreicht werden.
d) Die mechanische Stabilitut der Polymerpartikel ist fur viele
Anwendungen, z.B. in HPLC-Saulen bei hohem Druck oder
als Katalysator im Ruhrkessel, von besonderer Bedeutung.
e) Thermische Stabilitat der Polymere ermoglicht ihre Verwendung bei hoheren Temperaturen, bei denen die Kinetik hlufig wesentlich gunstiger ist.
Abb. 5. Computergrdphische Darstellung eines belegten (a) und eines freien Hohlraums (b) analog Abb. 3. Berechnung fur 2 analog Abb. 4.
Zahlreiche weitere Substanzen sind als Matrizen zur Herstellung von gepragten Polymeren verwendet worden. In Tabelle 1
sind die bisher fur das Pragen von Polymeren verwendeten
Stoffklassen zusammengestellt.
Tabelle 1. Stoffklassen der zum Pragen von Polymeren verwendeten Matrizenverbindungen.
Stoffklassen
Literatur
Zucker und Zuckerderivate
Diole, Polyole
Hydroxycarbonsauren
Aminosaurederivate
Peptide
Proteine
Nucleoside und Nucleotide
Purinderivate
Steroide
bdsische Arzneimittel
saure Arzneimittel
Dialdehyde
Diketone
Dicarbonsiuren
Disulfide
Farbstoffe
Coenzym-Analoga
basische kondensierte Arene
Bisimidazole
Phosphonate
Pestizide
[18,23,31,32,34,35,37,39-42,561
[8,571
[8,58-631
[16,21,43,44,54,64-751
~761
126,771
[78 801
V881
[72,73,82]
[47,83,84]
[851
1861
[87-901
[71,911
~921
(93,941
[95-971
M981
[26,99,100]
[lo1 104al
[104b]
Angew. Chem. 1995,107, 1958-1979
-
-
Von Anfang an sind als gepragte Polymere fast ausschlieDlich
makroporose Strukturen verwendet worden. Diese werden erhalten, wenn die Polymerisation der Monomere mit einem relativ hohen Vernetzergehalt (5-90 %) in Gegenwart von Inertlosungsmitteln (auch Porogene genannt) durchgefuhrt wird.
Wahrend der Polymerisation tritt Phasentrennung auf, und
nach dem Entfernen des Porogens und dem Trocknen bleibt eine
permanente Porenstruktur zuruck. Diese Poren konnen sich
beim nachtraglichen Quellen verandern, sie bleiben aber in der
Regel bestehenrlOsl.Durch die relativ grol3e innere Oberflache
(50-600 m2g-') und die groBen Poren (ca. 100-600 A ) ist eine
gute Zuglnglichkeit zu den durch Pragung erhaltenen spezifischen Mikrohohlraumen (ca. 5-15 A Durchmesser) Segeben,
und kleinere Molekule konnen in den Poren frei diffundieren.
Bei hoheren Vernetzergehalten behalten die Hohlraume auch
nach dem Entfernen der Matrizenmolekule ihre Form weitgehend.
Die ersten derartigen Polymere waren jedoch bei
der Racematspaltung relativ wenig selektiv 1
. = 1.031.80)[8,31-33'57,611,
und auch die thermische und mechanische
Stabilitat lieBen noch zu wiinschen ubrig. Eingehende Untersuchungen zur Polymeroptimierung in unserem Arbeitskreis
brachten dann aber entscheidende Verbesserungen: Das Verhaltnis von Porogen zu Monomer sollte etwa bei 1:l (mL:g)
liegen. Die Art des Porogens (Losungsmittel oder Fallungsmittel fur das sich bildende Polymer) hat einen starken EinfluB auf
die Morphologie des Polymers, der EinfluB auf die Selektivitat
der sich bildenden Hohlraume ist aber gering['3ay39.s41. Der
entscheidende Faktor, um eine hohe Selektivitat zu erreichen, ist
die Art und Menge des Vernetzers bei der Herstellung des makroporosen
1961
AUFSATZE
4.00
2'00
1.50
G . Wulff
1
n e t ~ e r ' ~ ~ waren
.
in der Selektivitit bei der Racematspaltung
nicht besser. Die thermische und mechanische Stabilitat der in
Gegenwart hoher Anteile an Ethylendimethacrylat hergestellten
Materialien ist sehr gut: Chromatographiesaulen mit diesem
Material verloren selbst bei 80 "C und 60- 100 bar wahrend
371
Dauergebrauchs iiber viele Monate nicht ihre Selekti~itat['~(zur guten thermischen Stabilitat siehe auch Lit.[541).Bei Polymeren, die mit Divinylbenzol vernetzt sind, sinkt die Selektivitat
bei langerem Gebrauch bei 70 "C d e ~ t l i c h [ ~Wegen
~ ] . der guten
Eigenschaften der mit Ethylendimethacrylat hergestellten
Polymere werden heute von den meisten Arbeitskreisen
Polymere dieses Typs beim Pragen v e r ~ e n d e t ~ ~53,
~ 5, 4~* ~ .
1
"3
8 3 , 8 4 , 1 0 0 , 1 0 7 - 1091
1.00
I
10
20
30
40
50
60
70
xi"/.]-+
80
90 100
Abb. 6. Abhdngigkeit der Selektivitit von Polymeren von der Art und der Menge
Xdes Vernetzers(34l. Die Polymere wurden in Gegenwdrt von I a rnit verschiedenen
Gehalten an Vernetzer (Ethylendimethacrylat (a), Tetrainethylendimethacrylat (b)
und Divinylbenzol ( c ) ) hergestellt. Nach dem Abspdltcn der Malrizenmolekule 1 b
wurde der Trennfaktor 2 = K,,,K, fur die Spaltung von D.L-I b im Batchvcrfahren
bestimmt.
Abbildung 6 zeigt die Selektivitlt von Polymeren (ausgedriickt als Trennfaktor n) bei der Spaltung von D,L-Phenylmannopyranosid in die Enantiomere im Batchverfahren in Abhangigkeit von der Art und der Menge des Vernetzers. Am Beispiel
von Ethylendimethacrylat als Vernetzer (Abb. 6 a) zeigt sich,
daI3 unterhalb eines bestimmten Vernetzergehaltes (ca. 10%)
keine Selektivitat auftritt; d. h. die Form der Hohlraume kann
bei geringer Vernetzung nicht stabilisiert werden. Wird der Vernetzergehalt von 10 auf 5 0 % erhoht, steigt der n-Wert von 1.0
bis etwa 1.5. Zwischen 50 und 70% Vernetzergehalt tritt dann
ein iiberraschender Anstieg von (Y =1.5 auf CI = 3.0 auf, was
einer Vervierfachung der Selektivitat in diesem Bereich entspricht. Eine Korrelation des plotzlichen Anstiegs der Selektivit i t mit strukturellen Anderungen im Polymer kann noch nicht
gegeben werden. Eine weitere Erhohung des Vernetzergehaltes
auf 95 YObringt dann noch eine Steigerung der Selektivitat auf
a = 3.7. Eine noch hohere Selektivitat bis zu o! = 6.0 erhalt man
bei geringerer Beladung mit Substrat und bei Aquilibrierung bei
hoherer Temperatur.
Bei Divinylbenzol als Vernetzer ist der Anstieg der Selektivitat
bei hoheren Vernetzergehalten wesentlich geringer (Abb. 6 c) .
Dieser Vernetzer diirfte die Steifheit des Polymernetzwerkes zu
stark erhohen; dariiber hinaus nimmt auch die Zuganglichkeit
der Hohlriume stark ab, wie geringere Prozentsltze bei der Abspaltung der Matrizenmolekiile zeigen. Reine ortho-, meta- oder
puru-Divinylbenzole als Vernetzer verhalten sich in dieser Hinsicht Chnlich[391.Tetramethylendimethacryht 1st als Vernetzer offenbar bereits zu flexibel, um Hohlriiume ausreichend zu stabilisieren (Abb. 6b). Es mu13 also imnier ein Kompromi13 gefunden
werden zwischen einer starren Anordnung der Polymerketten, die
eine hohe Selektivitlt gewahrleistet, und einer guten Flexibilitat,
die fur eine gute Zuginglichkeit der Hohlraume und eine schnelle
Einstellung der Bindungsgleichgewichte notwendig ist.
Zahlreiche weitere, zum Teil erstmals synthetisierte Vernetzer
wurden auf die gleiche Weise ~ n t e r s u c h t [ ~ 'Es
~ . stellte sich jedoch heraus, da13 Ethylendimethacrylat, der am billigsten
rein zu erhaltende Vernetzer, auch am giinstigsten fur das
Prigeverfahren ist. Auch neu hergestellte, optisch aktive Ver1962
Die Hohlraume in Polymeren dieser Art sind relativ gut zuganglich. Weiin die Matrizenmolekiile mit leicht hydrolysierbaren Bindungen oder durch nichtkovalente Bindungen fixiert
sind, koniien bis iiber 90 % der einpolymerisierten Matrizenmolekiile auch wieder abgespalten werden. Die restlichen Matrizenmolekiile befinden sich im Innern der hochvernetzten Teile
des makroporosen Polymers und sind fur Reaktionen nicht zuginglich. Von den geleerten Hohlraumen konnen bei spateren
Aquilibrierungen rnit der Matrizenverbindung im UberschuI3
etwa 80-90 % wieder belegt werden. Wurden die Matrizenmolekiile durch nichtkovalente Wechselwirkungen gebunden, sind
dies allerdings nur 10- 15
5 2 . 541 (fur eine ausfiihrliche Diskussion siehe in Lit.["]). Fast 90% der Hohlrlume, aus denen
die iiichtkovalent gebundenen Matrizenmolekiile abgespalten
wurden, lassen sich also nicht wieder belegen. Hieraus resultiert
eine deutlich geringere Kapazitat. Offenbar verandern einige
der Hohlraume nach Abspaltung der Matrizenmolekiile durch
Spannungsrelaxationen und Quellung der Matrix ihre Form so
weit, daI3 eine Aufnahme von Substanzen nicht mehr inoglich
ist. Bei kovalenter Bindung der Matrizenmolekiile befinden sich
die polaren Haftgruppen nur im Hohlraum, der daher bevorzugt quillt und somit Substanzen gut aufnehmen kann. Bei
nichtkovalenter Bindung sind drei Viertel der bindenden Gruppen aunerhalb des Hohlraums angeordnet.
Die Zuginglichkeit der Hohlrlume hiingt auI3er von der Veriietzungsart im wesentlichen von der Porositat und der inneren
Oberflache ab. Die Porositlt im trockenen Zustand wurde
durch Hg-P~rosimetrie[~'],
BET-Messungen (Bestimmung der
Adsorptionsisotherme von N, bei tiefen Temperaturen) und
Elektronenmikroskopie[j3. 541 bestimmt. Wichtiger noch ist die
Porositlt im gequollenen Zustand wahrend einer Trennung. Sie
konnte durch inverse Gelpermeations~hromatographie~~~~
bestimmt werden. Danach ist in optimierten Polymeren der mittlere Porendurchmesser 100-300 A und der Anteil an die Diffusion behindernden kleinen Poren recht gering. Die innere
Oberflache der Polymere liegt bei 300-600 inzg-' (durch BETUntersuchungen bestimmt) .
Besonders gunstig sollten interpenetrierende Netzwerke fur
das Pragen sein, wobei man den stabilisierenden Effekt eines
recht steifen vernetzten Polymers rnit dem fur die Kinetik wichtigen eines flexibleren kombiniert. Man stellt z. B. zunachst ein
sehr starres, weitporiges Polymer aus Styrol und Divinylbenzol
her, lHl3t anschlieBend dieses Polymer in einer Losung aus Matrizenmonomer und Ethylendimethacrylat in einem Inertlosungsmittel quellen und polymerisiert ein zweites Mal. Diese
Polymere sind sehr stabil und zeigen eine gute Selektivitat, doch
AnKelt Clirm. 1995. 1 0 7 . 1958-1979
Pragen von Polymeren
AUFSATZE
der Prozentsatz der abgespaltenen Matrizenmolekiile ist etwas
ausgewaschen wurden, zeigten eine erhohte Affinitat fur den
geringer['3a3391. Giinstig ist auch die Herstellung von monodisMatrizenfarbstoff. Offenbar werden wahrend der Bildung der
persen Mikropartikeln in einem zweistufigen Quellungs-Polystarren Kieselgelmatrix um das Matrizenmolekul Silanolgrupmerisations-Verfahren" 'I in Gegenwart von Matrizenmonopen so angeordnet, dal3 diese bestimmte Wechselwirkungen rnit
meren" ' '1.
dem Matrizenmolekiil eingehen konnen.
1st das Matrizenmolekiil durch schwierig zu spaltende BinNach diesen ersten Untersuchungen wurden solche Kieselgele
dungen (Ester, Amid, Acetal) an die Polymermatrix gebunden,
auch mit optisch aktiven Matrizenverbindungen gepragt und
zur Racematspaltung herangezogen[" 'I. Des weiteren wurde
muD zur Abspaltung unter energischen Bedingungen hydrolysiert werden. Da hierbei auch Ethylendimethacrylat gespalten
die Trennung von Pflanzenschutzmitteln und anderen Substanwerden kann, muD in diesen Fallen das ungiinstigere DivinylZen rnit ihnen versuchtr''hl. Da die Trennungen aber nicht bebenzol als Vernetzer verwendet werden". 6 3 + 6 6 , 82n1. Shea
soiiders ausgepragt waren und die Selektivitiit auch leicht wieet al.[8s-901fanden, daD in einern solchen Fall Diisopropenylder verloren ging["'], wurde das Verfahren in dieser Form nicht
benzol wesentlich giinstiger als Vernetzer ist.
weiter verfolgt.
Eingehende Polymeroptimierungen und -charakterisierungen
Eine interessante Anwendung in anderer Richtung ist folgenan makroporosen, gepragten Polymeren wurden im Arbeitsder1'81
: CH3Si(OCH3),wurde in Gegenwart von Amphiphilen
kreis von K. J. Sheac54.89*901
durchgefiihrt. Dabei wurden
hydrolysiert, die in Doppelschichten, als Vesikel, Lamellen,
Rohren, Helices etc. auftreten konnen. Nach dem Entfernen der
durch Fluoreszenzmessungen an Dansylderivaten die Diffusion
und die Reaktionsfahigkeit in den Hohlraumen u n t e r s u ~ h t [ ~ ~ I . als Matrize dienenden Amphiphile wurden besondere MikroAuch I3C-CP/MAS-NMR- und FT-IR-spektroskopische Unstrukturen im Kieselgel erhalten.
tersuchungen lieferten wichtige E r g e b n i s ~ e [:~Wahrend
~I
der
Polymerisation werden nicht alle Doppelbindungen der Matri3.2.3. Gepragte anorganische Schichten auf Festkorpern
zenmonomere umgesetzt, so daD einige Matrizenmolekiile statt
mit zwei nur mit einer Haftgruppe gebunden ~ i n d [ ~541.
' , Bei der
In Weiterentwicklung des Dickey-Verfahrens wurden SchichAbspaltung der Matrizenmolekiile wird dann die nicht polymeten aus vernetzten Polysiloxanen in Gegenwart von Matrizenrisierte Haftgruppe mit abge~palten[~'].Auch vom Vernetzer
rnolekiilen auf fertigen Kieselgelpartikeln erzeugt, um deren
bleiben 6 -9 % der Doppelbindungen u n u m g e ~ e t z t [ ~Durch
~].
Partikelstruktur zu nutzen. Dariiber hinaus wurde die PolykonNacherhitzen kann dieser Anteil reduziert und die Polydensation in Gegenwart von funktionellen Silanolen mit Haftmerstruktur deutlich verbessert ~ e r d e n [ ~(siehe
~I
auch
gruppen durchgefiihrt, uni zusatzliche und definiertere WechselLit.[32s5 5 , 591). Dieser Effekt ist besonders ausgepragt, wenn zuwirkungen zwischen dem Matrizenmolekiil und der Mononachst bei tiefer Temperatur photopolyrnerisiert worden ist LS41.
mermischung zu erhalten, die spater irn fertigen Adsorbens eine
hohere Affinitat und Selektivitat erzeugen ~ollten['~.
1'9-'211.
Bei diesem Verfahren werden ahnliche Wechselwirkungen ge3.2. Gepragte Hohlraume auf und in anorganischen Tragern
nutzt wie bei der Herstellung gepragter Polymere, nur daD die
polymerisierbaren Doppelbindungen durch polykondensier3.2.1. Polymerschichten auf anorganischen Tragern
bare Silanolgruppierungen an den Haftgruppen ersetzt sind.
Durch das Nutzen nichtkovalenter Wechselwirkungen gelangen
Diinne Schichten (50- 100 A) aus makroporosen Polymeren,
Pragungen rnit Farb~toffen["~I,durch das kovalenter Boronatdie eine Struktur sehr ahnlich der im vorigen Abschnitt beschriewechselwirkungen solche rnit GIycoproteinen[' ' 3a,
NADbenen haben, konnen auch auf der Oberflache von weitporigen
Dimeren['''] und Z ~ c k e r n [ ' ~'I. , Insgesamt scheint dieses VerKieselgelen erhalten werden. Dazu werden auf das Kieselgel
fahren aber keinen Vorteil gegeniiber der Pragung in Polymeren
oberflachlich Methacrylatgruppen z.B. durch 3-(Trimethoxysizu haben.
lyl)propylrnethacrylat kovalent gebunden, anschliel3end wird
Im Hinblick auf eine spatere Verwendung der Kieselgele als
die Oberflache mit einer typischen Monomermischung fur den
Katalysatoren nutzten Morihara et al." '*, 1231 ein etwas anderes
Pragevorgang bedeckt, und es wird radikalisch polymerisiert.
Verfahren der Oberflachenmodifizierung (von ihnen als footAuf diese Weise erhalt man hochselektive Adsorbentien aus
print catalysis bezeichnet, siehe Abschnitt 6.5).
nicht quellbaren Partikeln mit einer gewiinschten PartikelgroDe.
Diese Produkte eignen sich besonders gut fur chromatographische R a c e m a t s p a l t ~ n g e n3[6~, "',
~ ? '13].
3.2.4. Oberjlachliche Modijizierung von Festkorpern
3.2.2. Gepragte Kieselgele
Wie bereits in der Einleitung erwahnt, war F. H. Dickey der
erste, der gepragte Adsorbentien hergestellt hat. Ausgehend von
EiniI Fischers Schliissel-SchloB-Prinzip'281hatte Linus Pauling
die besondere Bedeutung der Formselektivitat fur die Wirkungsweise von Enzymen und Antikorpern erkannt[1'41. Er
schlug seinem Doktoranden Dickey die Herstellung von Substrat-selektiven Adsorbentien V O ~ [ ' ~301.
,
Dieser fallte Kieselgel
in Gegenwart von Farbstoffen (Methylorange und Homologe).
Diese Gele, aus denen nach dem Trocknen die Farbstoffe wieder
Angew. Chem. 1995, 107, 1958-1979
Beim typischen Pragen von Polymeren oder Kieselgelen
hangt die Selektivitat der so hergestellten Produkte von der
Form des Hohlraums und der Anordnung der darin befindlichen funktionellen Gruppen ab. Es stellte sich uns die Frage, ob
auch der Abstand zweier Haftgruppen auf einer Oberflache eine
Substratselektivitat hervorrufen kannLs6].Um dies zu priifen,
wurden Bisazomethine auf die Oberflache von weitporigen
Kieselgelen aufkondensiert. Als am giinstigsten enviesen sich
RSi(CH,)(OCH,),-Gruppierungen fur die Kondensationr1241.
AnschlieDend wurden die freien Silanolgruppen der Oberflache
mit Hexamethyldisilazan verkappt, um unspezifische Adsorp1963
AUFSATZE
G. Wulff
tion zu verhindern. Nach dem Abspalten der Matrizenmolekiile
verblieben pro Matrizenmolekiil zwei Aminogruppen in definiertem Abstand (Abb. 7). Um eine gute Selektivitat zu erreichen, darf die Zahl der aufkondensierten Matrizenmolekiile
nicht zu hoch sein, weil sonst nach deren Entfernen und dem
anschlieBenden Aquilibrieren rnit Dialdehyden auch Bindung
1
I
OR
OR
I
I
0
I
0
I
OH
I
OH
I
OH
I
OH
I
T CH3
0
0
I
I
Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-
OR
I
OR
I
.....................
Abb. 7. Herstellung eines Kieselgels mit Paaren von Aminogruppen aufder Oberfliche in definiertem Abstand. Der Abstand der Gruppen (ca. 0.70 nm) wird durch
Biphenyl-4,4'-dicarbaldehydals Matrize bestimmt[86,124].
iiber Aminogruppen von urspriinglich nicht zusammengehorenden Paaren erfolgen kann. Werden den so modifizierten Kieselgelen Dialdehyde mit unterschiedlichem Abstand der Aldehydgruppen angeboten, wird bevorzugt der urspriinglich zum
Priigen verwendete Dialdehyd gebundenLs6].An diesen Kieselgelen konnen auch Dicarbonsauren mit unterschiedlichem Abstand der Carboxygruppen durch HPLC sehr gut getrennt werden (Tabelle 2)[lZ4l,wobei Terephthalsaure mit dem korrekten
Abstand der Carboxygruppen von 0.70 nm am starksten retardiert wird. Bemerkenswert hohe cc-Werte konnen so erhalten
werden. Wird ein Aldehyd als Haftgruppe und ein Diamin als
Matrize verwendet, gelingt nach dem Abspalten des Diamins
und der Oxidation des Aldehyds zur Carbonsaure auch die
Trennung von D i a m i ~ ~ e n " ~Auf
~ ] . ahnliche Weise konnen
Dreiereinheiten von Aminogruppen in definierter Anordnung
auf der Oberflache von SiO, angeordnet werden" "I.
Tahelle 2. HPLC-Trennungen mit dem i n Ahb. 7 beschriebenen Kieselgel. Angegehen sind die Kapazititsfaktoren k' einiger Dicarbonsluren mit unterschiedlichem
mmol NH,-Gruppen pro g)
Abstand d d e r Carboxygruppen (Belegung 4.23 x
sowie die Trennfaktoren (I fur ausgeudhlte Substanzpaare [I 241. Laufmittel: 2-Propanol/ Acetonitril/Aineiseiisiure = 67.9132.0 10.1.
Nr.
chromatogrdphicrte Substanz
1
HOOC-
2
HOOCOCOOH
3
4
HOOC-CHZ-CH*
1964
-0\
CH2-CHz-COOH
d[nm]
k'
1.14
0.015
0.70
0.314
a 2 , , = 20.9
0.85
0.226
a 3 , ,=15.1
1-11
0.037
a
a,
=
6.1
Wird die Verkappung der
restlichen
Silanolgruppen
nach dem Aufkondensieren
Abb. 8. Schematische Darstellung der
der Matrizenverbindung mit
Oberfl&he cines Kieselgels mit zwei
raumerfiillenden
Sihen,
Aminogruppen in definiertem Abstand
z , ~ , ~ ~ t 1 ~ ~ ~ ~ d iund~ der~ Kontur
t h ~desl ursprunglichen
~ h ~ Matrizenrnolekiils 1861.
nylsilan, vorgenommen, erhalt man nach Abspalten der Matrize auf der Oberflache Aussparungen (Konturen) von der GroBe der Matrizenmolekiile, in
denen sich die funktionellen Gruppen befindencS6l(Abb. 8).
Fur diesen Zweck eignen sich zur Verkappung auch langkettige
aliphatische Silane" "I.
Einen interessanten Weg zur Modifizierung von Oberflachen
durch selbstorganisierende Systeme beschritten J. Sagiv
etal.[1281:Gemischte Monoschichten aus Trichlor-n-octadecylsilan und einem mit einem Detergens modifizierten Farbstoff als
Matrize wurden auf Glas adsorbiert und chemisch zu Siloxanen
verkniipft. Das modifizierte Farbstoffmolekiil, das nichtkovalent gebunden war, konnte anschlieBend herdusgelost werden. Dabei blieben Locher in dem stabilen Netzwerk aus chemisorbierten und polykondensierten Silanmolekiilen zuriick.
Solche Schichten absorbierten bevorzugt die urspriinglich verwendete Matrizenverbindung (Abb. 9). Ein Problem ist die
Kinetik des Sorptions-Desorptions-Prozesses, da der Stoff-
+i
Abb. 9. Schematische D:trstellung der Herstellung von gemischten Monoschichten
auf Glas. Die nur physisorbierte Komponente kann reversibel entfernt und angelagert werden [128].
transport durch Kanale erfolgen muB, die durch die dicht angeordneten laugen Alkylketten in der Monoschicht gebildet werden. Die Einlagerung von Molekiilen, die dem Matrizenmolekiil
ahnlich sind, ist ebeufalls moglich. Dabei ist es wichtig, daB
amphiphile Gruppen im Molekiil vorhanden sind['291.Die Einlagerung wurde vor allem elektrochemisch[' 301, mit oberflachenverstarkter Resonanz-Raman-Spektr~skopie[~~~~
und
durch E l l i p ~ o m e t r i euntersucht.
~'~~~
Als Unterlagen wurden unter anderem Glas, Zinndioxid und Gold verwendet, wobei besonders bei Zinndioxid und Gold als Unterlage die Verwendung
in Sensoren moglich i ~ t [ ' ~ ' ] .
Fur den Einsatz in Sensoren sind auch Schichten verwendet
worden, bei denen die Matrizenverbindung mit auf die Unterlage kondensiert wird, aber andere Eigenschaften (z. B. Isolator/
Halbleiter) als der Rest der Monoschicht hat. Sind die Alkylketten sehr vie1 langer als das Matrizenmolekiil, bilden sich wieder
spezifische Kanale aus, durch die nur bestimmte Substanzen
penetrieren und somit ein Signal auslosen k o n ~ ~ e n [' 341
'~~,
(Abb. 10). Oberflachenprhgungen auf Monoschichten und Vesikeln werden in Abschnitt 4.4, solche auf Mikropartikeln in Abschnitt 4.5 beschrieben.
+.
A
Au
Au
Abb. 10. Schemdtische Darstellung der Herstellung van gemischten Monoschichten mit chemisch gebondenen Matrizenmolekiilen. Bestimmte Substanzen )1. kdnnen zu den Matrizenrnolekiilen penetrieren und ein Signal auslosen[133.134].
Angew . Cheni 1995, 107. 1958 -1979
AUFSATZE
Pragen von Polymeren
3.3. Pragen in Biopolymeren (Bioimprinting)
3.3.1. In Proteinen
M. H. Keyes etal.r1351haben sich ausfiihrlich mit dem Problem beschaftigt, Proteine durch einen Pragevorgang in halbsynthetische Enzyme zu iiberfiihren, die nach Moglichkeit ahnlich effizient wie natiirliche Enzyme sind, aber definiert andere
Eigenschaften aufweisen. Dazu wird das Protein zunachst teilweise denaturiert und anschlienend mit einem modifizierenden
Agens in Kontakt gebracht, das z.B. ein Inhibitor fur das zu
modellierende Enzym ist. Danach wird das Protein vernetzt und
die als Matrize dienende Substanz entfernt. Auf diese Weise
konnten Produkte rnit neuartiger enzymatischer Aktivitit erhalten werden, obwohl die Ausgangsproteine keine (z.B. Albumin,
Concanavalin A) oder eine ganz andere Aktivitat aufwiesen (Ribonuclease, Trypsin, Glucose-Oxidase, cc-Amylase) . Es wird angenommen, dal3 das partiell denaturierte Protein das Templat
bindet, wodurch sich ein neues aktives Zentrum bildet, das dem
des zu modellierenden Enzyms ahnlich ist.
Einen anderen Weg zum Bioimprinting haben unabhangig
voneinander die Arbeitskreise von A. M. K l i b a n ~ v [ ' und
~ ~ ] K.
Mosbach" 37a1 beschritten. Klibanov et al. gefriertrockneten
Proteine, die gemeinsam mit in groaem UberschuD zugegebenen
multifunktionellen Substanzen in Wasser gelost vorlagen, und
entfernten die Matrizenmolekiile anschlieBend mit organischen
Losungsmitteln. Diese kiinstlichen Rezeptoren wiesen eine
deutliche Selektivitat fur die Bindung der Matrizenmolekiile
auf. Der Grund dafiir ist die groDere Starrheit von Proteinkonformationen in organischen Losungsmitteln. In Wasser geht die
Selektivitat vollstandig verloren, da anders als von Keyes et al.
keine kovalente Vernetzung durchgefiihrt wurde. Interessanter
noch sind die Ergebnisse von Mosbach etal. Diese Autoren
Fillten z. B. a-Chymotrypsin in Gegenwart von N-Acetyl-D-phenylalanin mit I-Propanol und trockneten das Protein anschlieBend. In nichtwlljriger Losung zeigte dieses modifizierte cc-Chymotrypsin nach dem Entfernen der Matrizenmolekiile eine gute
Selektivitat fur die Bildung von D-Phenylalaninethylester, wahrend ein ohne die Matrizenverbindung analog behandeltes Enzym iiberhaupt keine Selektivitat fur diese Reaktion aufwies.
Ein ahnliches Bioimprinting wurde zur Untersuchung der Photochemie von iiiarkiertem Chymotrypsin a n g e ~ e n d e t [ ' ~ ~ ~ I .
3.3.2. In Kohlenhydraten
S. Shinkai eta1.1'381vernetzten wasserlosliche Starke in Gegenwart von Methylenblau mit Cyanurchlorid. Die unloslichen,
von Methylenblau befreiten Produkte adsorbierten Methylenblau deutlich besser als eine ohne Zugabe von Methylenblau
vernetzte Starke. Der Grund war eine deutlich hohere Zahl von
zuglnglichen Bindungsstellen in der gepragten Starke.
In neueren Arbeiten hat sich unsere Arbeitsgruppe eingehend
rnit der Stabilisierung bestimmter Helixkonformationen in der
Amylose beschaftigt. Dazu wurden definierte Einschluljverbindungen aus ihr und organischen Komplexanden hergestellt und
charakterisiert1139,I4O1. In Abhangigkeit von der Raumerfiillung der Komplexanden erhalt man sechs, sieben oder acht Glucoseeinheiten pro Windung in der Amylosehelix. Werden solche
Komplexe intramolekular init Epichlorhydrin oder intermolekular mit Cyanurchlorid vernetzt, so erhalt man losliche bzw.
Angeiu. Chem. 1995, 107.1958-1979
unlosliche vernetzte Amylosekomplexe. Nach dem Entfernen
des Komplexanden (des Templats) zeigen diese Amylosen sehr
unterschiedliche Selektivitaten bei der Einlagerung von Sub~tanzen''~~].
Das Vernetzen von Chitosanen in Gegenwart von Metall-Ionen wird in Abschnitt 4.5 (Tabelle 5 ) behandelt.
4. Die Funktion der Haftgruppen
4.1. Allgemeines
Beim Pragen iibernehmen die Haftgruppen mehrere Funktionenrl3"- 2 s , 3 6 , 541. So sollte die Bindung zwischen Matrizenmolekul und Haftgruppe wahrend der Polymerisation moglichst fest sein, damit die Haftgruppen bei der vernetzenden
Polymerisation in einer bestimmten Orientierung an den Polymerketten fixiert werden konnen. Anschlieljend sollten die Matrizenmolekiile aber moglichst vollstandig abzuspalten sein. Eine sehr wichtige Funktion ist splter dann die Wechselwirkung
der Haftgruppen mit den zu bindenden Substraten. z.B. mit der
Verbindung, die als Matrize diente. Diese Wechselwirkung sollte
kinetisch moglichst wenig gehemmt und reversibel sein, um
schnelle chromatographische Trennungen, aber auch Katalyse
moglich zu machen. Wahrend also fur die erste Funktion eine
hohe Aktivierungsenergie wiinschenswert ist, sollte diese fur die
beiden weiteren Funktionen moglichst niedrig sein.
Als Wechselwirkungen kommen kovalente und nichtkovalente in Frage. Kovalente Wechselwirkungen haben den Vorteil,
daD die Haftgruppen wahrend der Polymerisation eindeutig im
Raum fixiert sind. Wenn es gelingt, einen hohen Prozentsatz der
Matrizenmolekiile wieder abzuspalten und die Wechselwirkungen mit Substraten durch Katalyse stark zu beschleunigen, sind
kovalente Wechselwirkungen zum Pragen gut geeignet. Ahnliches gilt fur iiber koordinative Bindungen fixierte M atrizenmolekiile. Bei nichtkovalenten Wechselwirkungen benotigt man
einen erheblichen UberschuD an Haftgruppen in der Polymerisationsmischung (meist die mindest vierfache Menge). um im
Gleichgewicht die Bindungsstellen im Matrizenmolekiil vollstandig abzusattigen. Auf diese Weise wird ein erheblicher Teil
der Haftgruppen regellos eingebaut. Allerdings ist hier die Abspaltung der Matrizenmolekiile meist sehr leicht moglich, und
auch die reversiblen Wechselwirkungen rnit Substraten sind im
Prinzip kinetisch nicht gehemmt. Es hlngt von der Struktur des
Matrizenmolekiils ab, welche Wechselwirkungen jeweils die giinstigsten sind. Zur Herstellung von Chromatographiematerialien
fur analytische Zwecke bieten sich nichtkovalente Wechselwirkungen an, da Materialien auf diese Art einfxher erhaltlich sind
und ein UberschuB an Haftgruppen die Trennungen offensichtlich nicht verschlechtert. Bei Katalysatoren dagegen diirfte es
wesentlich auf die Orientierung der Haftgruppen und der katalytisch wirksamen Gruppen im Hohlraum ankommen, weshalb
kovalente Wechselwirkungen hier vorteilhafter sein sollten.
'',
"3
4.2. Kovalente Wechselwirkungen
Fur kovalente Haftungen hat sich die Boronsauregruppierung sehr bewahrt. Poly(vinylpheny1boronsauren) sind kom-
1965
AUFSATZE
G. Wulff
merziell erhaltlich und werden in einer chemoselektiven Affinitatschromatographie in wafirig-alkalischer Losung zur chromatographischen Trennung von Diolen v e r ~ e n d e t [ ' ~ ' ]Ahnlich
.
konnen sie auch zum Pragen eingesetzt werden. Der Vorteil liegt
darin, daD in nichtwahiger Losung relativ stabile Ester entsprechend Gleichung (a) gebildet werden. In wallrig-alkalischer
Boronsauren rnit unterschiedlich groDer Beweglichkeit zwischen
dem Boratom und der polymerisierbaren Doppelbindung ver~ e n d e t [ ~ ' Je
] . grofier die Beweglichkeit der Gruppen im Hohlraum war, desto geringer war die Selektivitat bei der Racematspaltung.
Eingehend untersucht wurde auch die Eignung von Schiff-Basen zur kovalenten H a f t ~ n g [ ' ~64., 6 s .
Grundsltzlich sind
sie fur die PrCgung und nachtragliche Haftung geeignet - die
Gleichgewichtslage ist giinstig -, allerdings ist die Gleichgewichtseinstellung fur eine schnelle Chromatographie zu lang~ a m [ ~Durch
~ I . geeignete Nachbargruppen im Molekiil kann die
Einstellung des Gleichgewichts jedoch deutlich beschleunigt
werden[2'1. Bei AminosHuren bewahrte sich besonders die Trennung in Form der Anilide[h41,eine Erfahrung, die spater auch
bei Materialien, die uber nichtkovalente Wechselwirkungen
hergestellt wurden, bestatigt w ~ r d e [ ~ Als
~ ] . Matrizenmonomer diente in diesem Fall N-(4Vin ylbenzy1iden)-L-phenylalaninanilid 3.
ecHZ-!--8-NH
Haftung iiber Schiff-Basen wurH!
de auch rnit zweifacher Bindung
als Schiff-Base[s6,1491 oder in
Q
3
Kombination rnit anderen Wechselwirkungen erfolgreich einge~ e t z t ~ ~ "l'ol.' ~ , Zum Binden
von Monoalkoholen eignen sich auch intramolekulare Halbester von Boronsauren (1 -Hydroxy-I -bora-2-oxainden-Derivate)["und bestimmte cyclische Halbacetale[' 5 ' 1 . In beiden
Fillen ist die Gleichgewichtseinstellung relativ schnell.
Ester-[66,
und Amidgruppierungen eignen sich nicht
besonders gut zur Einfiihrung von Haftgruppen in gepragte Polymere, d a diese Bindungen nur zu einem kleinen Teil (20%)
wieder gespalten werden konnen. Bei Amiden besteht aber die
Moglichkeit, die bei der Polymerisation kovalente Bindung spater bei der Bindung von Substraten als elektrostatische Wechselwirkung zwischen Carbonsaure und Aminogruppe zu nutzen[8, 1 1 , 1 2 , 14, 5 8 , 59,641. M . J. Whitcombe eta1.[82b] stellten
einen interessanten Ansatz vor, um die Vorteile der kovalenten
Bindung wahrend des Pragens rnit denen der nichtkovalenten
Wechselwirkung bei der Gleichgewichtseinstellung zu kombinieren : Sie verwendeten 4-Vinylphenylkohlensiiureester fur das
Prlgen, die anschliefiend leicht unter Abspaltnng von CO, hydrolysiert werden konnen. Die dadurch erhaltene phenolische
Funktion kann dann rnit Alkoholen iiber H-Briicken wechselwirken.
Acetale zur Einfuhrung von Haftgruppen verwendeten K. J.
Shea et al.[87-901.
Dabei wurden Diketone rnit unterschiedlichem Abstand der Ketogruppen rnit polymerisierbaren Diolen
umgesetzt. Nach dem Abspalten der Matrizenmolekiile zeigte
sich bei der Belegung rnit einer Mischung von Diketonen
eine deutliche Selektivitat fur die urspriinglich verwendete Matrizenverbindung. I m Unterschied zu den friiher erwahnten Wiederbelegungen verlauft hier die Bindungsbildung langSam und scheint daher im Gegensatz zu den bisher besprochenen nicht thermodynamisch, sondern kinetisch kontrolliert
zu sein.
Einen Uberblick iiber die bisher verwendeten kovalenten
Wechselwirkungen (einschliefilich der in Abschnitt 4.4 diskutierten koordinativen Wechselwirkung) gibt Tabelle 3.
86s
A
Losung oder in Gegenwart bestimmter Stickstoffbasen (2.B.
NH,, Piperidin) bilden sich dagegen Ester rnit vierfach koordiniertem Bor [GI. (b)], die in einem aufierordentlich schnellen
Gleichgewicht rnit der freien Boronsaure und dem Diol stehen[22.14']. Die Gleichgewichtseinstellung erfolgt in diesen FLIlen Chnlich schnell wie bei nichtkovalenten Wechselwirkungen.
Solche Austauschgleichgewichte rnit Diolen sind besonders
schnell bei intramolekularer Wechselwirkung mit Stickstoffbasen122, 36, 1431
Ein weiterer Vorteil der Boronsiuregruppierung liegt darin,
daB die B-C-Bindung spaltbar ist und Bor als Abgangsgruppe
fungiert. Auf diese Weise konnen auch andere funktionelle
Gruppen in das Polymer eingefiihrt werden["+ 1441. Zahlreiche
Diole wurden als Matrizenmolekiile eingesetzt und, mit 4-Vinylphenylboronsaure verestert (siehe z.B. 1 a und Abb. 2), polymerisiert. Bereits rnit einer einzigen Haftgruppe wie bei Glycerinsaureestern[14. 5 8 . 5 9 . 6 1 . 1 4 5 1 und P r o p a n d i ~ l [ ~ 'konnten
I
Polymere hergestellt werden. die eine signifikante Fiihigkeit zur Racematspaltung aufwiesen. Bemerkenswert hoch war die Trennfiihigkeit der von A. Sarhan eta1.[6Z.6 3 , 146, 14'] h ergestellten
Mandelsaurepolymere. Matrizenmolekiile, die iiber zwei Boronsauregruppen einpolymerisiert wurden, ergaben Polymere
mit sehr vie1 hoherer Selektivitlt bei der RacematspaltUng[31-33.3S-40. 5 5 . 5 6 a l . D'ie Optimierung der Struktur gepragter Polymere wurde im wesentlichen am Beispiel von Phenyla-D-mannopyrdnosid durchgefuhrt. Neuerdings gelang an entsprechend hergestellten Polymeren auch die Spaltung freier
Zucker (Fructose. Mannose und Galactose) in die Enantiomere.
Hiermit ist erstmals bei Zuckern die Racematspaltung ohne Derivatisierung moglich geworde~i[~"
5 5 . 56a],
Man sollte annehmen, dal3 drei kovalente Wechselwirkungen
bei der Prlgung und bei der spateren molekularen Erkennung
besonders giinstig sind. Es hat sich jedoch gezeigt, dafi bei drei
Boronslurewechselwirkungen[83
1 2 . 571, bei drei verschiedenen
kovalenten W e c h s e l w i r k ~ n g e n [ und
~ ~ ] auch bei drei und mehr
nichtkovalenten W e c h s e l ~ i r k u n g e n [ 51,
~ ~1481
, ~ ~ die
, Trennleistung (Bodenzahl Nt,J der Polymere schlechter wird. Hier durfte
vor allem die geringe Geschwindigkeit der Bildung solcher Polymer-Substrat-Komplexe eine wesentliche Rolle spielen.
Am Beispiel der Boronsauren wurde auch der Einflufi der
Flexibilitit der Haftgruppe auf die Trennfahigkeit der Polymere
~ n t e r s u c h t [".~ ~14'].
, D a m wurden z. B. mit Phenyl-a-D-mannopyranosid als Matrize neun verschiedene polymerisierbare
1966
0
Angew. Ciirm. 1995. 107, 1958-1979
Pragen von Polymeren
AUFSATZE
Fabelle 3. Fur das Prigen bisher genutzte kovalente Wechselwirkungen.
Tabelle 4. Fur das Priigen hisher genutzte nichtkovalente Wechselwirkungen
polymerisierbare
Haftgruppe
Bindungsstelle am Bindungstyp
Matrizenmolekiil
Lit.
polymerisierhare Haftgruppe
4-Vinylphenylboronsiure
Amine
Aldehyde
Diole
Halbacetale
Boronaphthalid
Acrylsiure
Acrylsiure
4-Vinyiphenyicarbonat
Co-Chelate
Cu-Chelate
Alkohole
Vinylimidazol + CoZt
Diol
Aldehyd
Amin
Keton
Alkohol
Alkohol
Amin
Alkohol
Alkohol
Aminosiure
lmidazol
Carbonsaure
Aminosiure
[22,142]
[86,149]
[25,35,64,65,150]
[8?-90]
[1511
[22,25]
[X, 11,12,14,58]
[66,82a,91]
182 bl
[68,69]
[26,77,99,100]
[71,911
[I521
elektrostatische Wechselwirkungen
Boronester
Schiff-Base
Schiff-Base
Acetal
Acetal
Boronester
Amid
Ester
Ester
Chelatkomplex
Chelatkomplex
Ester
Chelatkomplex
Bindungsstelle am
Matrizenmolekiil
Acrylsiure, Methacrylsiure
Acrylsiure
Itaconsiure
Sulfonsaure
2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin
Amine
Amidine
Amine
Amine
Siuren
in Kombination mit kovalenten Wechselwirkungen
in Kombination mit
Carbonsiiurehaftgruppen
Phosphate (ATP)
Amine
Wusserstoj~~rurkenbindungen
Acrylsiure, Methacrylsiure
4.3. Nichtkovalente Wechselwirkungen
Lit
[lo?]
[43 -- 541
Amide
Amide in Kombination
mit elektrostatischen
Wechselwirkungen
Purinbasen
Nucleoside
Acrylsiure
Et hylendimethacrylat
undue Wechselwirkungen
Am einfachsten sind selektive Polymere durch Pragung zuCharge-Transfer-Wechselwirkungenin Kombination mit kova- [34.61]
ganglich, wenn nichtkovalente Wechselwirkungen genutzt werlenten Wechselwirkungen
den. Hierbei werden Monomere, die nichtkovalente Wechsel[60.hl]
hydropbobe Wechselwirkungen
in Kombination mit kovalenten Wechselwirkungen
wirkungen eingehen konnen, rnit der Matrizenverbindung und
Wechselwirkungen von Farhstoffen DNA
[801
dem Vernetzer zusammengebracht, wobei sich mehr oder wenidurch Intercalation
ger gut definierte Aggregate aus Matrizenmolekulen und Monomeren bilden. Die an Matrizenmolekule koordinierten MonoEine elektrostatische Wechselwirkung allein bringt allerdings
mere stehen in einem schnelkn Gleichgewicht rnit den in Losung
nur eine recht geringe Selekti~itat['~'];es mu6 eine weitere
befindlichen Monomeren. Um im Durchschnitt moglichst zahlWechselwirkung vorhanden sein. Bemerkenswert ist, daB gleichreiche Wechselwirkungen wahrend der Polymerisation zu hazeitig eine polymerisierbare Saure und eine Base rnit einem
ben, mu6 das Ligand-Monomer in der Losung im UberschuB
uber elektrostatische Bindungen wechselwirzur Matrizenverbindung (mindestens 4: 1) vorhanden ~ e i n [ ~ ~ ] Matrizenmolekiil
.
ken
konnen.
Voraussetzung
ist, daB die Matrizencarboxygruppe
Ahnlich wie beim Pragen von Kieselgelen hat man beim Pragen
saurer
als
Acrylsaure
ist
und
daher bevorzugt mit der zugesetzvon Polymeren unter Nutzung nichtkovalenter Wechselwirkunten
Base
reagiertl6'].
gen zunachst Farbstoffe als Matrizen verwendet und diese in
Eine gunstige zweite Wechselwirkung ist auch eine WasserGegenwart von Monomeren, die wenig definierte Wechselwirstoffbriickenbindung,
wie sie zwischen der Acrylsaure-OHkungen eingehen, vernetzt [93, 941. Die Selektivitat war, ahnlich
Gruppe und einem Amidsauerstoffatom gebildet wird. Unter
wie bei den Kieselgelen, recht gering. Erst die sorgfaltige Optidiesen Bedingungen werden sehr selektive Hohlraume mit amierung des Pragens unter Nutzung nichtkovalenter WechselWerten fur die Racematspaltung von 3-8 erhalten. Wird dagewirkungen durch K. Mosbach et al.[43]ermoglichte ausgezeichgen nur eine Wasserstoffbruckenbindung bei der Prigung und
nete Trennungen, die in vielen Fallen genauso gut sind wie bei
bei der spateren Wechselwirkung genutzt, liegen die a-Werte fur
der Nutzung kovalenter Wechselwirkungen. Dabei ist die Nutdie
Racematspaltung nur bei 1.1- 2 ~ [ ~ ' ' ] .Beispiele fur den
zung von nichtkovalenten Wechselwirkungen deutlich einfacher, und es lassen sich zahlreiche neue Wechselwirkungspaare
fur das Pragen finden (Tabelle 4).
Die wichtigste nichtkovalente Wechselwirkung ist die elektrostatische. So wurde rnit L-Phenylalanin-anilid 2 beim Pragen in
Gegenwart von Methacrylsaure der EinfluB dieser Wechselwirkung auf die Selektivitat intensiv untersucht[21,43,48,
531. Die
Starke der Wechselwirkung hangt von den pK,-Werten der
Methacrylsaure und der Aminogruppe im Anilid 2, vom pHWert der Losung und von unter Umstanden anwesenden Konkurrenz-Ionen ab. Dabei tritt die Wechselwirkung wahrend des
Pragens in einer relativ unpolaren Losung (45 % Ethylendimethacrylat, 50 YOAcetonitril, 5 % 2 Methacrylsaure) ein, wlhrend bei der spateren Aquilibrierung (Chromatographie) der
von den Matrizenmolekulen befreiten Polymere rnit dem Racemat der Matrizenverbindung eine wa6rige Losung mit variablem pH-Wert und Fremdionen-Konzentration oder auch eine
essigsaure Losung gewahlt werden kann.
H N$
,o
OH
LY
Angew. Chrm. 1995, 107, 1958-1979
= 4-a
CH3
a
= 1.36
0 4
LY = 1.30
0
+
2
0
5
AH,
LY = 8.4
Abb. 11. Trennfaktoren a fur die Spaltung der Racemate von 2, 4, 5 und 6. Die
Trennfaktoren wurden an Polymeren bestimmt, die jeweils mit einem der Enantiomere der entsprechenden Verbindung als Matrize unter vergleichbaren Bedingungen
hergestellt worden waren.
1967
G. Wulff
AUFSATZE
EinfluB der Bindungsstellen bieten die Matrizenverbindungen
21541,4r1571,
51471
und 61441.
die unter lhnlichen Bedingungen in
Gegenwart von Methacrylsiiure oder Acrylsaure polymerisiert
wurden (Abb. 11). Die Fahigkeit zur Spaltung des Racemats der
Matrizenverbindung wird deutlich geringer, wenn nur eine
Wechselwirkung moglich ist (4 und 5 ) .
Es hat sich bei nichtkovalenten Wechselwirkungen als vorteilhaft erwiesen, die Polymerisation bei niedriger Temperatur
durchzufiihren, da dann das Gleichgewicht fur die Assoziation
besonders gunstig ist[46.49*50. 541.
Sehr interessante Trennungen unter Nutzung nichtkovalenter
Wechselwirkungen sind auch an Nucleotiden und Nucleosiden
durchgefiihrt worden. S. A. Piletski et al. verwendeten 2'-Deso x y a d e n o ~ i n " und
~ ~ ~ A d e n o s i n t r i p h ~ s p h a t ~zum
~ ~ ] Pragen,
die iiber Wasserstoffbriickenbindungen bzw. elektrostatische
Wechselwirkungen gebunden waren. Die Selektivitat fur das
Molekul der Matrizenverbindung war deutlich erhoht. So konnten ADP und ATP an diesen Materialien chromatographisch
wesentlich besser als an nichtgeprigten getrennt werden. Eine
hohe Selektivitat von gepragten Polymeren rnit Bindungskonstanten K, von 76000 M - ' wurden von K. J. Shea etal.
kiirzlich erhalten[78! Als Matrize verwendeten sie 9-Ethyladenin und als Haftgruppe Methacrylsaure. Die Selektivitit der
Bindung ist deutlich hoher als oder iihnlich wie bei niedermolekularen Rezeptoren, die in vielstufigen Synthesen hergestellt
wurden" 581.
Auch fur nichtkovalente Haftungen mussen neue Haftgruppen entwickelt werden, die wiihrend der Polymerisation nach
Moglichkeit eine stochiometrische Umsetzung rnit der Matrize
(z. B. im Verhaltnis 1 : 1 oder 2: 1) eingehen. Auf diese Weise
befinden sich nach der Polymerisation und der Abspaltung der
Matrizenmolekule keine im UberschuB vorhandenen Haftgruppen unspezifisch im Polymer verteilt. Dies ist insbesondere wichtig fur den Aufbau von Katalysatoren. Auch diirfte dadurch die Wiederbelegbarkeit bei nichtkovalenter Haftung
wesentlich verbessert werden konnen, wodurch auch die
Kapazitat fur praparative Trennungen erhoht wiirde. Bei den
spateren Aquilibrierungen laI3t sich durch Anpassung des Mediums (Art des Losungsmittels, pH-Wert, Zusatz von Fremdsubstanzen) die Gleichgewichtslage im gewunschten MaBe
variieren.
Nichtkovalente Wechselwirkungen wurden auch in Kombination mit kovalenten genutzt. So konnten elektrostati6 1 1 und hydrophobe Wech~ c h e [ '5y,
~ .861, Charge-Tran~fer-"~,
selwirkungen'"? ' I 1 mit kovalenten kombiniert werden; die
gebildeten Polyrnere waren zum Teil deutlich selektiver als solche mit einer einfachen kovalenten Bindung des Matrizenmolekuls.
mu13 kein Uberschurj an Haftgruppen eingesetzt werden. Die
Wechselwirkung wahrend der spateren Bindung an das Polymer
ist in vielen Fallen kinetisch so wenig gehemmt, daB auch eine
schnelle Chromatographie durchgefiihrt werden kann. Zuerst
wurde diese Methode von Y Fujii et a1.[68,691 beim Pragen eingesetzt. Sie erhielten eine benierkenswert hohe Selektivitat bei der
Spaltung von N-Benzyl-D,L-valin in die Enantiomere. Dabei
verwendeten sie einen chiralen Schiff-Base-Liganden aus
(1 R,2R)-1,2-Diaminocyclohexan und 4-(4-Vinylbenzyloxy)salicylaldehyd, uber den mittels eines Co2+-Ions Aminosauren
gebunden werden konnen (siehe 7). Fur die Spaltung des Racemats der Matrizenverbindung wurde ein ganz ungewohnlich
groBer Trennfaktor c( von 682 beobachtet. Der EnantiomereniiberschuB betrug im Batchverfahren 99.5 % ee.
7
R= HCC
, H,
'CH3
R'= C H , a
Genauere U n t e r s u c h ~ n g e nzeigten,
~ ~ ~ ~ daB die Trennfahigkeit hauptsachlich auf den Hohlraumeffekt zuruckgeht. Die
Selektivitat ist hoher als bei vielen Enzymen. Leider ist jedoch
der Massentransfer im Fall des Co2+-Komplexes bei der chromatographischen Trennung recht langsam, so daB praktische
Trennungen sehr erschwert sind['60].
Sehr eingehend wurde in den letzten Jahren von F. Arnold,
P. K. Dhal etal. die Haftung von Imidazol-haltigen Verbindungen uber Cuzf-Komplexe des Typs 8 untersucht
[GI. (c)lLz6,7 7 , '"I.
Zunachst wurden in Modellversuchen
Bisimidazole mit unterschiedlichem Abstand der Imidazolgruppen als Matrizen verwendet, urn Iminodiacetatgruppen im Polymer zu p o s i t i ~ n i e r e n [I' ~ ~ . D'iesen Untersuchungen lag der
Wunsch zugrunde, ein effektives Schema zur Proteinerkennung
zu entwickeln, das auf der richtigen raumlichen Anordnung einiger weniger Bindungsstellen an einem Polymer beruht. Hierfur wurden polymerisierbare Monoschichten oder Vesikel verwendet, wobei durch eine Oberflachenprigung mit einem
Protein Cu2+-Bindungsstellen in definierter Anordnung (komplementar zu den Imidazoleinheiten im Protein) orientiert und
993
4.4. Haftung uber koordinative Metallbindung
Eine sehr vielversprechende Art der Haftung wahrend der
Polymerisation und spater am fertigen Polymer ist die iiber koordinative Metallbindungen. Diese Art der Bindung ist analog
der bei der Ligandenaustauschchromatographie[l 591 verwendeten. Ihr Vorteil liegt darin, daB ihre Festigkeit durch die anBeren
Bedingungen beeinflufit werden kann. Wahrend der Polymerisation sind definierte Wechselwirknngen vorhanden, und es
1968
Angnv Chern 1995. 107. 1958-1979
Prigen von Polymeren
AUFSATZE
dann durch Polymerisation fixiert wurden (Abb. 12)Cz63771.
Uber die Leistungsfahigkeit der Oberflachenpragung durch
Proteine liegen noch keine naheren Angaben vor.
m
vcu
V
cu
cu
Abb. 12. Schematische Darstellung einer Monoschicht mit Cu-lminodiacetatgruppen, die durch Wechselwirkung mit den Imidazolgruppen eines Proteins in eine
definierte Anordnung gebracht werden. AnschlielJend wird die Anordnung in der
Monoschicht durch Polymerisation fixiert (siehe Text) [26,77].
4.5. Ionenselektive gepragte Polyrnere
Als Matrizen bei der Pragung von vernetzten Polymeren konnen auch Metall-Ionen dienen. Dazu werden geeignete Ligandengruppen mit Kationen in Kontakt gebracht, wobei sich
Komplexe bilden. Diese werden anschlieBend zu einem vernetzten Polymer umgesetzt. Nach dem Abspalten der MatrizenIonen weisen solche Polymere eine stark erhohte Adsorption des
Kations der Matrizenverbindung und in vielen Fallen auch
eine deutlich erhohte Selektivitat fur dieses auf. Die Selektivitat
hangt von mehreren Faktoren ab:
1. von der Spezifitat der Wechselwirkung zwischen Ligand und
Kation
2. von der Koordinationsgeometrie und -zahl der Kationen
3. von der Ladung des Kations
4. in gewissem Umfang von der GroBe des Kations.
Die Herstellung kann in unterschiedlicher Weise vorgenommen werden (siehe Tabelle 5 ) :
a) Aus linearen Polymeren: Lineare Polymere mit metallbindenden Gruppierungen (z. B. Poly(4-vinylpyridin)) werden in
Losung mit Metall-Ionen zusammengebracht und einige Zeit
aquilibriert. Es bilden sich Metall-Polymer-Komplexe, in denen
die Konformation der Polymerketten so optimiert ist, daB viele
Wechselwirkungen moglich sind. Diese Komplexe werden dann
vernetzt, um die optimale Polymerkonformation zu stabilisieren. AnschlieBend werden die Metall-Ionen ausgewaschen. Unabhangig voneinander wendeten V. A. Kabanov, A. A. Efendiev eta1.[’64s1651
sowie H. Nishide, E. Tsuchida etal.[’61,1761
dieses Verfahren an. Im russischen Arbeitskreis wurde eine deutlich erhohte Adsorption ermittelt, und die japanischen Wissenschaftler stellten zudem erstmals eine erhebliche Selektivitat fur
das Pragekation fest. In der Folgezeit wurde dieses Verfahren
intensiv weiter bearbeitet.
b) Ein anderer Weg zum Aufbau ioiienselektiver Polymere
durch Pragung besteht in der Polymerisation einer Monomermischung, die komplexierende Gruppen enthalt, in Gegenwart
von Metall-Ionen. Hierbei bilden sich intermediar Komplexe,
die dann vernetzend polymerisiert werden. Die Methode ist sehr
einfach, die Selektivitaten sind jedoch relativ gering.
Tabelle 5. Beispiele fur ionenselektive gepriigte Polymere.
Prigemetbode [a]
funktionelles Polymer 1Monomer
pragende Kationen
Vernetzer
a
Poly(4-vinylpyridin)
Poly(4-vinylpyridin)
Poly(4-vinylpyridin) auf Kieselgel
Poly(vinylphosphonslurediethylester-co-acrylsI
ure)
Cu2+,Fe 3 +,Co2+,Z n Z f ,Ni”, Hg2+
cuz
cu 2 +
cuz+
Cu”, C o 2 + ,Ni2+
1,CDibrombutan
1,CDibrombutan
1.4-Dibrombutan
Methylenbis(acry1amid)
Methylenbis(acry1amid)
Kf
photochemische Vernetzung
Cu”, Ni2+
cu 2 +
CU”, CdZt, Zn2’, Ni2+,Fe3+
Ni2+,C o 2 +,Zn2+
Epichlorhydrin
Epichlorhydrin
Epichlorhydrin
1-Vinyl-2-pyrrohdon und y-Strahlen
b
NiZ+,C o z +,Cu2+
Divinylbenzol
b
Mg”. Ca2+
Divinylbenzol
a
a
+
Lit.
Jn
a
a
b
C
C
C
Poly(ethy1enpolyamin)
Chitosan
Chitosan
Vinylimidazol
ICu2(methacrylat),(H,0),)
[Cu2(methacrylat),(4-vinylpyridin),l
[Cu2(acrylat),(4-viny1pyridin),l
Ni2
C
d
EDMA[b]
EDMA[b]
Divinylbenzol
carboxylierte Mikropartikel
+
Cu”, N i 2 +,Co2+
Methylenbis(acry1amid)
Dlvinylbenzol
[a] Fur die Beschreibung der Methoden siehe Text. [b] EDMA = Ethylendimethacrylat
Angew. Chem. 1995,107. 1958-1979
1969
AUFSATZE
G. Wulff
c) Etwas aufwendiger ist der Weg iiber die Herstellung definierter, polymerisierbarer Komplexe von Metall-Ionen in Substanz. Auf diese Weise kann die Art des Komplexes eindeutig
bestimmt werden, und die Polymerisation verlauft unter streng
definierten Bedingungen. Auch hier ist es wichtig, daB der Komplex wahrend der Polymerisation nicht dissoziiert, was unter
anderem durch die Wahl des Polymerisationsmediums beeinflu& werden kann.
Als erste konnten W. Kuchen eta1.1'083'771zeigen, daB mit
definierten Metallkomplexen von Methacrylsaure und 4-Vinylpyridin sehr selektive Austauscher hergestellt werden konnen
(Tabelle 6). Ungewohnlich hohe Selektivitaten nach einer Pragung traten bei Mischbeladungen auf. Ein Vergleich mit einem
Polymer mit den gleichen Haftgruppen, aber ohne Pragung ergab, dalj Cu2+nach der Pragung 10- bis 60mal selektiver aufgenommen wurde. Bei geringen Vernetzergehalten nimmt die Selektivitlt ab, wihrend die Kapazitlt nach wie vor erhoht ist['731.
Tabelle 6. Selektivitiit eines Cu'+-geprigten Harzes bei Mischbeladung verglichen
rnit der eines entsprechenden ungepriigten Blindharzes bei der Trennung von Kationenpadren[lOS],
Metall-lonen
Cu2+/ Z n z +
Cu2+;Cd'
Cu2+,Pb'+
+
[a1
58
136
2x
'Blind
4.2
3.3
0.46
[bl
1'
[cl
14
41
62
[a] 1 = K,/'K, = Selektivitlt~koeffizient.[b] cxBlln,, = Selektivititskoeffizient fur das
Blindharr. [cl K' = ~/K,,,,,,~,.
d) Auch mit einem neuen Verfahren der Oberflachenpragung
von M. Takagi eta1.1175~'78]
ko nnen selektive Chelat-Harze hergestellt werden. Durch Emulsionspolymerisation werden Mikropartikel (d = 0.4-0.7 mm) rnit Methacrylsaure als Comonomer erhalten. Das Korn wird rnit einem Vernetzer gequollen, die
Carboxygruppen durch NaOH an der Oberflache angereichert
und anschliebend rnit Cu2+.Co2+oder Ni2+ in eine spezifische
Anordnung gebracht ; diese wird anschlieBend durch Vernetzung fixiert (Abb. 13). Eine erhebliche Selektivitat fur das Pragekation wird beobachtet. So nimmt bei geringen Cu2+-Konzentrationen das mit Cu2+ gepragte Polymer 103mal so vie1
C u 2 + auf wie das ungeprigte.
5. Der Pragemechanismus
In die gepragten Hohlraume wird die als Matrize genutzte
Substanz im allgemeinen bevorzugt eingelagert. Wurde ein reines Enantiomer als Matrize verwendet, waren sehr effektive
Racematspaltungen miiglich. Hieraus wird klar, dalj in diesen
Fallen der Hohlraum asymmetrisch aufgebaut sein muD. Es
fragt sich, worin diese Asymmetrie begriindet ist. Schon sehr
fruhzeitig wurde sichergestellt, daD die Asymmetrie nicht durch
im Polymer verbliebene optisch aktive Matrizenmolekiile hervorgerufen ~ i r d ~ '3 ~2 , 4"3,, 581. Denkbar ist, dal3 die linearen Teile der Polyvinylketten fur die Asymmetrie ursachlich sind, d a
festgestellt wurde, daD an ein chirales Matrizenmolekiil gebundene Monomerreste in einer asymmetrischen Cyclocopolymerisation optisch aktive Vinylpolymere ergeben konnenl' 791. Es
hat sich jedoch gezeigt, daD Monomere mit einer Struktur wie
1a zu einer solchen asymmetrischen Cyclocopolymerisation
nicht fahig sind[1801. Demnach mul3 man annehmen, dal3
nicht die Konfiguration, sondern eine fixierte asymmetrische
Konformation der Polymerketten die Ursache fur die Asymmetrie ist.
AuBer durch die Racematspaltungsfahigkeit kann die Asymmetrie der Hohlraume iiberraschenderweise auch durch direkte
Messung des Drehwertes nachgewiesen werden" 421. Dabei
wird das unlosliche Polymer in einem Losungsmittel suspendiert, das genau den gleichen Brechungsindex wie das Polymer
hat. Diese Technik wurde bereits bei anderen unloslichen Substanzen angewendet[l8'"]. Wahrend das Monomer I a eine molare Drehung [MI;' von -448.9' aufweist, hat der einpolymerisierte Anteil eine von -61.7". Nach dem Abspalten der
Matrizenmolekiile zeigt das Polymer einen [M]io-Wert
von + 110.0". Dieser Drehwert geht nicht auf niedermolekulare,
chirale Verbindungen zuriick, sondern wird von den asymmetrischen Konformationen der Polymerketten hervorgerufen, die
die chiralen Hohlraume bilden. Dies zeigt, daD direkte Messungen am hochvernetzten Polymer moglich sind. Wird dem von
den Matrizenmolekiilen befreiten Polymer erneut die Matrizenverbindung angeboten, so erhalt man zunachst eine hohe positive molare Drehung von ca. + 2OO0, die langsam, bei hoherer
Temperatur schnell, in die urspriingliche Drehung des Polymers
von - 61 .7"iibergeht. Wie parallele kalorimetrische Messungen
ergaben, werden die Matrizenmolekiile zunachst nur init einer
Boronsaure gebunden (Einpunktbindung), die erst anschlie@endin die stabile Zweipunktbindung iibergeht (Abb. 14).
'3
a)
21
d
-0oc
Abb. 13. OberflEhenprigung zur Herstellung Ionen-selektiver Polymere[l78].
Carboxygruppcn-haltige Mikropdrtikel werden mit NaOH behandelt und rnit Divinylbenzol gequollen (a). Mit Hilfe von Kationen werden die Carboxygruppen in
definierter Weise positioniert (b) und anschlieBend (z.B. mit "Co-Strahlung) vernetrt (c)
1970
Abb. 14. Schematische Darstellung einer Zweipunkthdftung (a), einer unproduktiven (b) und einer produktiven Einpunkthaftung (c) sowie einer Einpunkthaftung
des falschen Enantiomers (d).
An,oebi. Clzefn. 1995. 107, 1958-1979
AUFSATZE
Priigen von Polymeren
Eine wichtige Frage ist, in welchem Umfang gepragte Polymere auch andere Substanzen als die Matrizenverbindung binden konnen. Sind z. B. auch Racemate anderer Substanzen auftrennbar ? Bei ersten Untersuchungen an Glycerinsaureestern
stellte sich heraus, dalj rnit einem bestimmten Ester gepragte
Polymere eine ganze Reihe von Racematen trennen konnen,
auch wenn der Alkoholrest im Racemat variiert wird (Methyl,
Ethyl, Benzyl oder 4 - N i t r o p h e n ~ l ) [ ~
Ahnliches
~].
zeigte sich bei
aromatischen Aminosauren. Auch hier kann der aromatische
Rest in den Racematen variieren; eine Racematspaltung ist
moglich, solange die restliche Struktur erhalten bleibtL45].Bei
sonst gleicher Anordnung der funktionellen Gruppen sind allerdings die Form und die Grolje des restlichen Molekuls wichtige
Faktoren fur die Trennbarkeit, wie sich z. B. an einer Reihe von
Bisacetalen zeigter881.
Um herauszufinden, welchen Anteil am Trennvermogen die
Anordnung der Haftgruppen im Hohlraum hat und welchen
die Form des Hohlraums, haben wir eine Reihe ahnlicher
Monomere rnit unterschiedlicher Anordnung der funktionellen
Gruppen oder mit unterschiedlicher Raumerfullung polymerisiert['**2 3 . 5 5 , 56a1.So wurden in der ublichen Weise gepragte
Polymere mit Hilfe der Matrizenmonomere 1 a, 9 und 10 hergestellt. Nach dem Abspalten der Matrizenmolekule wurde die
Racematspaltungsfahigkeit mit mehreren Zuckerracematen untersucht (Tabelle 7). Alle Polymere spalteten - wie zu envarten
- das Racemat der Matrizenverbindung, wodurch jetzt auch
underivatisierte Zucker direkt chromatographisch getrennt werden k o n ~ ~ e n [ ~ ~ ] .
H20R
9a
R= H
9b
R= Methyl
9 9c
R= Benzyl
vorzugt L-Galactose und das rnit D-Galactose gepragte Polymer
L-Fructose aus den jeweiligen Racematen. Diese inverse Selektivitat bei der Kreuzaquilibrierung kann erklart werden. wenn
man sich die bevorzugten Konformationen der Molekiile betrachtetIS5].Als Beispiel sind in Abbildung 15 j3-L-Fructopyranose und a-D-Galactopyranose gezeichnet, die beide bevorzugt
vom Polymer P-9a gebunden werden. Beide Verbindungen weisen die gleiche Anordnung der mit den Boronsauren reagierenden Hydroxygruppen auf (schwarz gezeichnet). Lediglich die
Hydroxymethylengruppen (schraffiert) befinden sich an verschiedenen Positionen der Molekiile, woraus deutlich verschiedene Formen der Molekiile resultieren.
n
bl
A
Tabelle 7 . Selektjvitit verschiedener Polymere bei der Racematspaltung[55,56a].
Matrizenmonomer
Racemat
a
la
la
la
9a
9e
10
10
9a
9b
Phenyl-a-~,~-mannosid
D,L-Mannose
D,L-Fructose
D.L-GdaCtOSe
~,L-Galactose
D,L-Fructose
D,L-GahCtOSe
D,L-Fructose
5.0
1.60
1.34
1.38
1.58
1.63
0.85 (1.17)[a]
0.80 (1.25) [a]
0.71 (1.41)[a]
fructose
[a] Urn die Selektivitaten besser vergleichen zu konnen, ist in Klammern jeweils der
reziproke Wert angegeben (KJK,).
D,L-Mannose kann auch auf einem Polymer, das rnit Phenyla-D-mannopyranosid gepragt worden ist, getrennt werden (2.
Zeile in Tabelle 7). Dies zeigt, daR auch Racemate rnit wesentlich geringerer molekularer Raumerfullung als die Matrizenverbindung getrennt werden konnen. Das gleiche gilt fur die Spaltung von D,L-Galactose auf einem mit 6-O-Benzyl-~-galactose
gepragten Polymer (5. Zeile in Tabelle 7). In diesen Fallen haben
Matrizenverbindung und Racemat die gleiche Anordnung der
funktionellen Gruppen. Es gelingt jedoch nicht, andere Zuckerracemate als D,L-Fructose auf einem mit 1 b gepragten Polymer zu trennen. Interessant ist die Kreuzaquilibrierung von
Polymeren, die rnit D-Galactose (P-9 a) bzw. rnit D-Fructose
(P-10) gepragt wurden. Wahrend bei Aquilibrierung mit dem
,,eigenen" Racemat die Matrizenverbindung bevorzugt gebunden wird, bindet das rnit D-Fructose geprigte Polymer beAnge%,. Chem. 1995,107, 1958-1979
Abb. 15. Kugel-Stab-Modelle der bevorzugten Konformationen von 8-1-Fructopyranose (a) und a-D-Galactopyranose (b). Die rnit den Boronsiuren reaaerenden
OH-Gruppen sind schwarz markiert, die die Form beeinllussenden Hydroxymetbylengruppen schraffiert.
Ahnliche Uberlegungen gelten fur j3-L-Galactopyranose und
a-D-Fructopyranose sowie fur Phenyl-a-D-mannopyranosid
Aus diesen Ergebnissen kann
und fl-~-Fructopyranose[~~~.
man folgern, daR die Anordnung der funktionellen Gruppen
im Hohlraum entscheidend fur die Selektivitat ist und der Form
des Hohlraums eine etwas geringere Bedeutung zukomrnt.
Fur Substanzklassen rnit gleicher Anordnung der wechselwirkenden Gruppen ist daher eine Gruppenselektivitiit vorhanden.
Fur den Aufbau katalytisch wirksamer Polymere ist die Moglichkeit der Einfuhrung von funktionellen Gruppen in definierter Anordnung von erheblicher Bedeutung. Dies ist allerdings
nur mit kovalenten oder koordinativen Wechselwirkungen moglich.
Ein Substrat mu0 in einen spezifischen Hohlraum so eingelagert werden, daR die Wechselwirkungen mit den Haftgruppen
stimmen und das Substrat in seiner Form in den Hohlraum
paljt. Bei den meisten Matrizenmonomeren liegen zwei Haftgruppen vor, die zwar chemisch identisch sind, jedoch im ge1971
AUFSiiTZE
G . Wulff
pragten Hohlraum nichtidentische Bindungsstellen fur das Matrizenmolekul und das Substrat aufweisen (siehe Abb. 14)[361.
Nimmt man zundchst eine Einpunkthaftung an, kann diese produktiv sein (wie in Abb. 14c) und im weiteren Verlauf zur korrekten Zweipunktbindung (Abb. 14 a) fiihren. Wurde die falsche
Einpunktbindung geknupft (unproduktiv wie in Abb. 14 b),
kann eine zweite Bindung nicht mehr gebildet werden. Erst im
Gleichgewicht kann nach dem Losen dieser falschen Bindung
eine der beiden produktiven Einpunkthaftungen gebildet werden. Beim falschen Enantiomer (L) (oder bei anderen Isomeren,
Diastereomeren etc.) kann man annehmen, daR eine (unproduktive) Bindung (z.B. Abb. 14d) wohl moglich ist, wegen der nicht
passenden Geometrie des Molekiils eine zweite jedoch nicht eingegangen werden kann. Die korrekte Zweipunktbindung (wie in
Abb. 14a) ist durch eine wesentlich hohere Bindungskonstante
gekennzeichnet als die Einpunkthaftung. Wie Chromatographie-Experimente zeigen, wird sie aber deutlich langsamer gebildet[23, 3 5 - 3 7 ]
Hohlraume unterschiedlich selektiv sind. Die Selektivitatsverteilung wurde in einem Vielzentrenmodell ermittelt, wobei Assoziationskonstanten fur jede neu belegte Bindungsstelle berechnet w ~ r d e n [ ~Demnach
~].
weist ein gewisser Teil der Hohlraume
eine relativ geringe Selektivitat auf (Veranderungen durch
Schrumpfung oder Quellung, Lage an der Oberflache), wahrend
die anderen eine Verteilung der Selektivitat um einen Mittelwert
ergeben, die auch sehr hohe Selektivititen ein~chlieBt[~'~.
Fur
die Vergleichbarkeit von Selektivitaten ist daher der Belegungsgrad bei der Aquilibrierung oder bei der chromatographischen
Trennung von entscheidender Bedeutung. Abbildung 17b demonstriert dies fur eine chromatographische T r e n n ~ n g ' ~ ~ ~ .
Wie bereits bei den Festkorperdrehwertmessungen erwahnt,
kann die Bildung der Zweipunkthaftung durch Erhohung der
Temperatur stark beschleunigt werden. Auch in den Untersuchungen von K . J. Shea etal. wird ein erheblicher Anteil an
Einpunktbindungen festgestellt[88,'I.
Eingehende Untersuchungen zur Ein- und Zweipunktbindung bei nichtkovalenter
Haftung liegen nicht vor, man kann jedoch ahnliche Verhaltnisse wie bei kovalenter Haftung annehmen.
S
Hohlraum abgespalten,
Wird das Matrizenmolekiil ~ L I dem
kommt es zu einer Wechselwirkung des Losungsmittels mit den
Haftgruppen. Hierdurch tritt eine erhebliche Volumenquellung
des Polymers (bis 100 %) und speziell der Hohlraume auf. Eine
Einlagerung der Matrizenmolekiile in die aufgeweiteten Hohlriume ist dadurch erleichtert. Uberraschenderweise geht bei der
Einlagerung der Matrizenmolekiile das Volumen in etwa wieder
auf das urspriingliche z u r i i ~ k [ ' j9'.
~ * D a die Selektivitat vollstandig erhalten bleibt, hat der Hohlraum seine Form bewahrt
(Memory-Effekt) . Dieses Phiinomen ahnelt bis zu einem gewissen Grad dem aus der Enzymologie bekannten ,,induced
fit""81hJ. D a bei der Aquilibrierung des Polymers rnit Substrat
und auch bei der Chromatographie ein schnelles Gleichgewicht
zwischen freien und besetzten Hohlraumen vorliegt, sollte ein
schnelles Pulsieren im Volumen der Hohlraume auftreten. Es ist
nicht bekannt, in welcher Weise bei der Einlagerung des Substrats das Losungsmittel den Hohlraum verlaRt und o b dies
iihnlich wie bei Enzymen - auch durch die Polymermatrix moglich ist. Man kann davon ausgehen, dalj diese Art von ,,induced
fit" bei nichtkovalenter Bindung keine Rolle ~ p i e l t [ ~ ~ ] .
Bei hoherer Temperatur nimmt die Selektivitat der gepragten
Polymere erheblich zu. Das liegt zum einen daran, daB die selektivere Zweipunkthaftung wesentlich schneller gebildet wird.
Zum anderen sind durch Quellung zusatzliche Hohlraume (Bindungsstellen) zugiinglich, die eine besonders hohe Selektivitlt
aufweisen und die bei Raumtemperatur nicht belegt werden
konnen. Daher tritt der ungewohnliche Effekt auf, da13 bei hoherer Temperatur mehr Substanz aufgenommen wird oder sich
die Retention erhohtC3'l. Diese Tatsache erschwert eine detailliertere Untersuchung der Thermodynamik und Kinetik des
Bindungsvorganges.
In diesem Zusammenhang mu13 darauf hingewiesen werden,
da13. ihnlich wie bei polyklonalen Antikorpern, die einzelnen
Der Einsatz gepragter Materialien als stationare Phase in der
Chromatographie, insbesondere zur Racematspaltung, liegt auf
der Hand. Trotz guter Selektivitat war aber anfangs wegen der
starken Peakverbreiterung wahrend der Chromatographie keine vollstandige Auftrennung z.B. des Racemats der Matrizenverbindung 1 b moglich[22. 331. Erst als wesentlich selektivere
Sorbentien zur Verfugung standen, das chromatographische
Verfahren verbessert war und bei hoherer Temperatur gearbeitet
wurde, waren uns 1986 erstmals vollstandige Racematspaltun~ ] . konngen mit einer Auflosung von R, = 2.1 m o g l i ~ h [ ~Spater
ten durch Gradienteneluierung Auflosungen bis R, = 4.3 erreicht ~ e r d e n [ ~(Abb.
l ] 16a). (Die Qualitlt einer chromatographischen Trennung wird durch die Auflosung R, beschrieben,
die in erster Linie durch den Trennfaktor M des Substanzpaares
und die Zahl der theoretischen Boden der Saule bestimmt wird.
Eine Trennung ist ausreichend gut, wenn R, 2 1 gilt.)
Durch das Nutzen nichtkovalenter Wechselwirkungen, wie
bei durch 2 gepragten Polymeren, sollte eine Trennung wesentlich leichter zu erreichen sein. In der chromatographischen
Praxis erwiesen sich diese Systeme jedoch als recht kom-
6. Anwendungen gepragter Materialien
6.1. In der Chromatographie
"3
a)
~
1972
h
2
6
t/min-
10
14
2
4
6
tlmin-
Abb. 16. Chromatographische Spaltung von ~ , ~ - an
l beinem mit l a gepragten
Polymer (a, Eluierung rnit Lauf inittelgradient be1 90"C[41]) und von D , L - ~an
einem rnit 2 gepragten Polymer (b, Spaltung mit isokratischer Eluierung bei
80 "C [53]).
Angew. Chern. 1995, 107, 1958-1979
AUFSATZE
Pragen von Polymeren
pliziert, da starke Wechselwirkungen rnit dem Laufmittel auftraten und der Massentransfer ebenfalls recht langsam war. Eine vollstandige Spaltung von D,L-2 mit einem R,-Wert von 1.2
gelang K. Mosbach et al. 1988[43];eine wesentliche Verbesserung erreichten nach sehr sorgfaltigen Optimierungsarbeiten B.
Sellergren und K. J. Shea erst funf Jahre ~pater['~].
Durch einen
Ionenaustauschmechanismus in einem waljrigen Puffersystem
von pH = 4 konnte eine Protonierung des Substrats erreicht
werden, wahrend die Carboxygruppen in den Hohlraumen zum
Teil deprotoniert und die aul3erhalb der Hohlraume befindlichen nicht deprotoniert waren. Hierdurch kam es zu einer selektiven Bindung nur in den Hohlraumen rnit einer guten Kinetik,
die durch Verwendung eines hitzebehandelten Polymers[541weiter bis auf einen R,-Wert von 2.2 verbessert werden konnte
(Abb. 16b).
Auffallend bei diesen Trennungen ist, daD das starker retardierte Enantiomer (dem Matrizenmolekiil entsprechend) ohne
Anwendung eines Gradienten eine sehr vie1 starkere Peakverbreiterung zeigt. Die Trennbodenzahl fur diese Verbindung ist
hochstens halb so groD wie die fur die schwacher retardierte.
Der Grund diirfte im wesentlichen in der Zweipunkthaftung des
Matrizenmolekuls und der Einpunkthaftung des anderen Enantiomers liegen. Der Unterschied zeigt sich auch in der Temperaturabhangigkeit der Bodenzahl fur die beiden Enantiomere.
Wahrend beim Matrizenmolekiil wegen der verstarkten Zweipunkthaftung bei hoherer Temperatur kaum eine Abhangigkeit
festzustellen ist, steigt die Bodenzahl fur das zweite Enantiomer,
wie zu erwarten, stark an (Abb. 17a)[381.Auch die Mengenabhangigkeit der Retention ist fur die beiden Enantiomere sehr
unterschiedlich (Abb. 17 b)IS4].Das ,,fakche" Enantiomer zeigt
4
b)
1000
I
Interessant scheint die Racematspaltung auf diese Art vor allem
bei Arzneimitteln zu sein, weil es sich hier lohnt, speziell geeignete Polymere zu synthetisieren. Racematspaltungen von P-Blokkern[831und entziindungshemmenden M i t t e h ~ [ *sowie
~ ] Gruppentrennungen von Pentamidinen" 53a1 wurden beschrieben.
Fur derartige Zwecke durfte sich auch ein Verfahren gut eignen, das ursprunglich von Svec und Frechet['82] ausgearbeitet
wurde. Dabei wird ein mikropartikulares Polymer direkt in einer Saule hergestellt. Auf diesem Weg sind auch durch Matrizen
gepragte Polymere zuganglich, die fur Trennungen gut geeignet
sind[153b,183al . Auch die direkte Herstellung von gepragten Mikropartikeln fur die Chromatographie ist beschrieben worden" "1. Von Interesse sollten dariiber hinaus kapillarelektrophoretische Trennungen in init gepragten Polymeren gefiillten
Kapillaren sein[153c1.
AuDerordentlich hohe Bodenzahlen lassen
sich auf diese Weise erhalten, die Selektivitat laat bei diesem
Verfahren allerdings noch zu wunschen iibrig. Eine andere Moglichkeit ist der Einsatz von gepragten Polymeren als stationlre
Phasen in der Diinnschichtchr~rnatographie~~~~~~.
6.2. Gepragte Polymere fur den Radioimmunoassay
Mosbach et a1.[813
841 setzten gepragte Polymere anstelle von
Antikorpern fur die Bestimmung von Arzneimitteln in Radioimmunoassays ein. So pragten sie Polymere mit Theophyllin,
Diazepam[811und M ~ r p h i n [ *und
~ ] erhielten z.B. fur Theophyllin einen Linearitatsbereich von 14-224 PM. Die auftretenden
Kreuzreaktionen rnit strukturell ahnlichen Arzneimitteln waren
ahnlich wie bei Antikorpern; Probleme traten durch das anders
als bei monoklonalen Antikorpern unterschiedliche Bindungsvermogen der einzelnen Hohlraume (,,polyklonal") auf. Bei
weiterer Optimierung des Verfahrens konnte hier eine wirkliche
Alternative zur sehr aufwendigen Isolierung von Antikorpern
aus Tieren und ihrer Produktion in Bakterien entstehen.
N , 600
6.3. Membranen und Sensoren
400
300
200
100
u
20 30 40 50 60 70 80 90
T [ " C l -+
00 - 0
M
(2) [nmol] 4
Abb. 17. Unterschiede in der Abhangigkeit der Bodenzahl von der Temperatur und
der Retention von der chromatographierten Menge fur ein Templatmolekul und
dessen Enantiomer. a) Temperaturabhingigkeit der Bodenzahl Nthbei der Spaltung
von D- nnd L-1b auf einem rnit 0-1 b gepragten Polymer. b) Mengenabhangigkeit der
Kdpazitatsfaktoren K bei der Spaltung von L- nnd D-2auf einem mit L-2gepragten
Polymer.
keine grolje Abhangigkeit, wahrend beim Matrizenmolekiil die
Retention bei geringerer Konzentration stark erhoht ist. Bei
geringer Konzentration werden nur die selektivsten Hohlraume
vom Matrizenmolekiil belegt, und die Selektivitat steigt daher
stark
Auch praparative Trennungen sind moglich: So
konnten 30 mg des Racemats von 1 b an 20 g Polymer weitgehend getrennt ~ e r d e n ' ~ ~ ] .
Viele der in Tabelle 1 verzeichneten gepragten Polymere sind
auch bei chromatographischen Trennungen eingesetzt worden.
Angew. Chem. 1995,107, 1958-1979
Gepragte Polymermembranen oder Polymeroberflachen konnen die Grundlage von Chemosensoren bilden. Sie sind erheblich stabiler als Biosensoren und haben daher eine hohere Lebensdauer. Im Prinzip lassen sich fur viele Substanzen selektiv
ansprechende Schichten durch molekulare Prigung herstellen.
In der Praxis gibt es zur Zeit noch erhebliche Schwierigkeiten bei
der Herstellung leistungsfahiger selektiver Sensoren. Ein Problem ist die Ausarbeitung eines geeigneten Detektionsprinzips.
Als erste erzeugten I. Tabushi etal."321durch reine Oberflachenpragung Sensoren. Sie nutzen Sagivs Methode" "I und
banden Octadecylsilyl-Monoschichten zusammen rnit inerten
Matrizengasten (n-Hexadecan, 2-Cholesteryl-3,6-dioxadecyIcarbonat oder Decyladamantan-I-carboxylat) kovalent an
Zinndioxid- oder Siliciumdioxid-Schichten. Nach der Extraktion der Gaste lieI3en sich die Vitamine K, , K, und E sowie
Cholesterin und Adamantan durch starke elektrochemische
Signale nachweisen.
Ahnlich kann man auf Si-Wafern mit SO,-Schichten arbeiDie Schichten wurden mit den Matrizenmolekulen
(Nucleotide, Nucleoside, Aminosauren) bedeckt und anschlie1973
AUFSiiTZE
G. Wulff
Bend die freien Silanolgruppen mit Chlortrimethylsilan oder
stufe im Hohlraum bindet, um diese durch Umsetzung in das
Trichloroctadecylsilan umgesetzt. Das gleiche Verfahren wurde
eigentliche Produkt zu uberfuhren. Erste Versuche hierzu wurauch auf der Oberfliiche von Glaselektroden angewendet.
den von den Arbeitskreisen K. J. Shea[”] und D. C. Neckers[”]
Wie bereits erwlhnt, konnen die Matrizenmolekiile auch in
mit Cycloadditionen zu Cyclopropan- bzw. Cyclobutandicarder inerten Monoschicht verbleiben und so molekulare Defektbonsauren durchgefuhrt, wobei letztere rnit bemerkenswerter
stelleii voii definierter Grolk und Bindungsfiihigkeit bilden.
Regio- und Diastereoselektivitat erhalten werden konnten[’l].
Nur ganz bestimmte Molekule konnen dann ein elektrochemiY N. Belokon et al.[70*963
l S 6 ]stellten fest, daR beim Abspalten
sches Signal hervorrufen, was zu einer erheblichen Ionenselektieines Protons aus einem noch im Hohlraum befindlichen Matrivitiit fuhren kann[’331.
zenmolekiil das entstehende Carbanion anders als in Losung
S. A. Piletsky eta1.[7’-73.
h aben sich ebenfalls mit
seine ursprungliche Konformation beibehiilt und daher unter
der Entwicklung von Sensoren auf der Basis gepragter Polymere
Retention reagiert.
beschiiftigt. Sie stellten freitragende[71]oder auf Glasfritten aufErste asymmetrische Synthesen im chiralen Hohlraum gelangetragene Membranen[72,7 3 ,
aus gepriigten Polymeren her,
gen in unserem Arbeitskreis“ 3a, 6 5 3 501. Dabei wurde ein Hohldie aus (2-Diethy1aminoethyl)methacrylat und Ethylendimethraum mit dem L-DOPA-Methylester geprigt. Nach dem Entacrylat als Monomere bestanden und mit Adenosinmonophosfernen der Matrizenmolekule wurde Glycin im Hohlraum gephat, Aminosluren oder Cholesterin durch nichtkovalente
bunden, deprotoniert und alkyliert. Die bisher hochsten EnanWechselwirkungen gepragt waren. Durch Elektrodialyse konnte
tiomerenuberschusse bei den so gebildeten Aminosiiuren betruselektive Permeabilitat an diesen Membranen nachgewiesen
gen 36 % ee. Dieser UberschuB beruht a k i n auf der Form des
werden. Anch bei Raceiiiatspaltungen wurde eine erhebliche
asymmetrischen Hohlraums.
Selektivitit e r r e i ~ h t ” 731.
~ . Der Mechanismus fur diese bemerIn sehr bemerkenswerten Versuchen konnten S. E. Bystrom
kenswerten Trennungen scheint noch nicht vollstlndig geklbrt.
et a1.18za1hohe Regio- und Stereoselektivitat bei Reaktionen im
In einer neuen Arbeit uber Sensoren fur Sialinsaure konnte erstHohlraum demonstrieren: Sie polymerisierten das Steroid 11 als
mals die Fluorcszcnz zum Nachweis eingesetzt ~ e r e n [ ~ ~Matrizenmonomer
~ ~ ~ .
ein
Durch eine mit Tryptophan geprigte Membran konnte diese
und entfernten
Reduktion.
Dieesaus
durch
der
&c
;-cH=cH2
fl
Verbindung transportiert werden, durch Photoisomerisierung
des Polymers wurde die Flhigkeit zum selektiven Transport
Carboxygrnppe neu ge~ e r s t o r t ~ ’Es
~ ] .wurden auch Sensoren durch Polymerisation eibildete Hydroxygrnppe
ner geprigten Polyinerschicht auf einem Silicium-Wafer mit
im Polymer wurde mit
dunner Si0,-Schicht h e r g e ~ t e l l t ~ ’ ~Diese
~ ” ] . sehr ausgefeilte
LiAIH, in ein aktives
Konstruktion zeigt Selektivitlt fur eine Reihe von AminoHydrid iiberfuhrt. An
siiuren. Die unterschiedlichen Beladungen der Polymerschicht
diesem Polymer wnrde
werden durch den kapazitiven Widerstand der Schicht geAndrostan-3,17-dion ausschlieIJlich in der 17-Position zum Almessen.
kohol reduziert, wahrend es in Losung oder an einem Polymer
Einen interessanten neuen Weg zum Aufbau von Sensoren
rnit statistisch verteilten Hydridfunktionen ausschlieBlich in 3beschritten D. C. Sherrington eta1.[185b1.Es gelang ihnen, gePosition reduziert wird. Abbildung 18 zeigt, daB die Reduktion
pragte inakroporose Polymere als vollkommen transparente
im Hohlraum nur in der 17-Position gut moglich ist. Auch eine
Monolithe herzustellen. Die im geprlgten Polymer gebundenen
erhebliche stereochemische Lenkung (a-P-Verhaltnis der entsteMatrizenmolekule (2. B. Michlers Keton) werden mit linear pohenden OH-Gruppen) wurde beobachtet.
larisierteni Licht bestrahlt, wobei die in der Aiiregungsrichtung
liegendeti Molekiile mit der Polymermatrix reagieren. Nach
dem Extrahieren der nicht umgesetzten Molekule bleibt ein anisotropes Polymer zuruck, in dem die freien Hohlrlume nicht
nur bevorzugt die Matrize binden, sondern zugleich die Matrizen in eine bevorzugte Richtung orientieren. Die Polymere zeigen daher einen ausgeprigten Dichroismus im UV-Licht, wodurch von nichtselektiver Bindung gut unterschieden werden
kann.
’
6.4. Selektive Reaktionen in gepragten Hohlraumen
Ein wesentlicher Grund fur die Herstellung von Hohlraumen
rnit definierter Form und vorherbestimmbarer Anordnung von
funktionellen Gruppen ist der Wnnsch, selektiv wirkende Katalysatoren und Modelle von Enzymen aufzubauen. Ein Schritt in
diese Richtung sind stereo- und regioselektive Reaktionen in
diesen Hohlrlumen, die dann als Mikroreaktoren bezeichiiet
werden. Man geht dabei davon aus, daB der Hohlraum rnit dem
Produkt der Reaktion gepriigt wird und man zuniichst eine Vor1974
Ahb. 18. Schematische Darstellung der Einlagerung von Androstan-3.17-dion
i i i einen durch Prigung rnit 11 hergestellten Hohlraum. X = CH,OH
oder
CH,OAIH, [82a]. a) Einlagerung rnit der 17-Ketogruppe in Nachharschaft zurn
Rest X ; h) nichtpassende Einlagerung mit der 3-Ketogruppe In Nachbarschaft zum
~
Rest X.
A i z g e ~ .Chem. 1995, 107. 1958-1979
Pragen von Polymeren
6.5. Katalyse mit gepragten Polymeren und Kieselgelen
Das Priigen von Polymeren bietet sich fur den Aufbau von
Katalysatoren, speziell solchen, die ahnlich wie Enzyme arbeiten, geradezu anF8,14]. Es ist moglich, einen Hohlraum zu erzeugen, der in seiner Form dem aktiven Zentrum eines Enzyms
ahnelt. Dariiber hinaus ist es notwendig, Bindungsstellen fur
Substrate und katalytisch wirksame Gruppen in der richtigen
Nachbarschaftsbeziehung zueinander einzubauen. Mit geeigneten Matrizenverbindungen sollte dies moglich sein. In diesen
Fallen ist, ahnlich wie bei Enzymen, eine Michaelis-Menten-Kinetik zu erwarten, und die katalytische Wirksanikeit sollte von
k,,,/K,,,abhiingen, wobei k,,, die Geschwindigkeitskonstante der
katalysierten Reaktion und K,,, eine Bindungskonstante ist, die
die Affinitiit des Substrats zum Katalysator (Enzym) beschreibt.
Fur die Bindung an den Katalysator ist es wesentlich, daR sie in
einer definierten Orientierung erfolgt (produktiv), da sonst (unproduktiv) keine Umsetzung zu erwarten ist.
Auch sollte es moglich sein, Ubergangszustandsanaloga als
Matrizen zu verwenden und so ahnlich wie bei den katalytisch
wirksamen Antikorpern[18'] zu effektiven Katalysatoren zu
kommen. Der Vorteil dieser synthetischen Katalysatoren ist ihre
einfache Herstellbarkeit und ihre Stabilitat. Anders als bei monoklonalen Antikorpern hat man es hier aber mit unterschiedlich aufgebauten aktiven Zentren zu tun, die mehr den polyklonalen Antikorpern ahneln.
Erste Versuche zur Katalyse wurden von A. A. Efendiev,
V. A. Kabanov et a1.['881durchgefiihrt. Dabei wurden Cobaltkomplexe von linearen Polymeren zusammen rnit z.B. Ethylbenzol, dem Edukt der zu katalysierenden Reaktion, aquilibriert
und anschlieaend das Polymer vernetzt. Solche Polymere katalysierten die Oxidation zwei- bis dreimal so gut wie die nicht
gepragten Katalysatoren. Etwas besser war die Aktivitat noch,
wenn rnit dem Reaktionsprodukt, a-Phenylethylhydroperoxid,
gepragt wurde.
Eine Retroracemisierung mit einem 4-Vinylpyridin enthaltenden, gepriigten Polymer gelang A. Sarhan et al.[631.Pyridoxal
enthaltende, gepragte Polymere zeigten eine gewisse Beschleunigung des Protonaustausches in Aminosaurederivaten["],
und mit Vinylimidazol hergestellte gepragte Polymere fiihrten
zu einer effektiveren Esterspaltung bei den Matrizenmolekiilen11521.In allen Fallen war jedoch der Matrizeneffekt recht
gering. Das gleiche gilt fur Versuche, rnit Ubergangszustandsanalogen Phosphonsiiureestern Polymere fur die Esterhydrolyse zu priigen[10'-104al. Recht ahnliche Phosphonsaureester
sind als Antigene zur Herstellung von Antikorpern verwendet worden, und derartige Antikorper waren in einigen Fallen
bei der Esterhydrolyse ganz erheblich katalytisch wirksam" *'I.
Bei den gepragten Polymeren beobachtete man jedoch lediglich
eine Beschleunigung um den Faktor 2[10'-'031, mit einem
groRen UberschuR an Vinylimidazol eine um den Faktor
6.8[104a].
Eine deutlichere katalytische Beschleunigung erhielten Shea
et al.[1091. Sie verwendeten Benzylmalonsaure als Matrize,
um polymerisierbare Amine in definierter Anordnung im
Hohlraum zu positionieren. Nach dem Entfernen der Matrizenmolekiile beschleunigte dieses Polymer die Dehydrofluorierung von 4-Fluor-4-(para-nitrophenyl)butanon um das
8.6fache gegenuber der entsprechenden Reaktion in Losung
Angrn Chrm 1995, 107, 1958-1979
AUFSATZE
[GI. (d)]. Die entsprechende Katalyse rnit Antikorpern war zwar
e f f e k t i ~ e r [ ' ~ ~doch
" ] , konnten auch mit dem nichtbiologischen
System Turnover, Michaelis-Menten-Kinetik und kompetitive
Hemmung beobachtet werden. Noch starkere Beschleunigungen (25fach) wurden bei der Decarboxylierung von 3-Carboxybenzisoxazolen beobachtet. In diesem Fall wurden iiber DiSchiff-Basen zwei Aminogruppen in geeignetem Abstand in
einen Hohlraum e i n g e b r a ~ h t [ ' ~Offenbar
~~].
genugt ein Ubergangszustands-analoger Hohlraum fur die Katalyse nicht, sondern es sind zusatzliche kooperative Effekte von katalytisch
wirksamen Gruppen erforderlich.
Bereits vor einigen der genannten Untersuchungen hat sich
2o01 sehr intender Arbeitskreis von K. Morihara"22. lZ3,
siv mit der Herstellung von Katalysatoren auf der Oberflache von Kieselgel beschiiftigt. In einem als ,.FuRabdruckKatalyse" (Footprint Catalysis) bezeichneten Verfahren
wird kommerziell erhaltliches Kieselgel rnit A13'-1onen behandelt, wobei durch den isomorphen Ersatz von Silicat durch
Aluminat oberflachliche Lewis-Saure-Zentren gebildet werden. AnschlieSend wird mit Matrizeninolekiilen. die LewisBasen-Gruppierungen enthalten, die Oberflache belegt (zum
Vorgehen siehe besonders Lit.['9231961). Beim Altern und Trocknen bilden sich durch Umgruppierungen oberflachliche Hohlriiume mit definiert angeordneten Lewis-Saure-Zentren (A13+)
(Abb. 19).
Abb. 19. Schematische Darstellung der Fufiabdruck-Katalyse[I92.1941 a ) Pr&gen
mit 12 auf der Oberflache und Plazierung eines A]"-Lewis-Saure-Zenrrums In die
Nachbarschaft einer Lewis-Base. b) Einlagerung des Substrats BenzoeLBurednhydrid fur die abgebildete Reaktion mit 2,4-Dinltrophenolat.
Nach dem Entfernen der Matrizenmolekiile wurde die Eignung der Verbindungen als Katalysatoren, z.B. fur die Veresterung von 2,4-Dinitrophenolat rnit Anhydriden, untersucht. Als
Beispiel zeigt Tabelle 8[19'. 1941, daS beim PrHgen mit einem substratanalogen Matrizenmolekiil entsprechend einer MichaelisMenten-Kinetik die Bindungsfahigkeit des Substrats stark
1975
AUFSATZE
G. Wulff
Tabelle 8. Kinetikpardmeter fur die katalysierte Veresterung von Kalium-2.4-dinitrophenolat mit Benzoes~iureanhydrid.
man praktische Anwendungen erwarten. Heute wird vorrangig
an der Losung folgender Probleme gearbeitet :
Katalysator geprigt init
lo4 x K,[a]
[Lmol-']
10-'x kCa,[b]
[L-'mols~']
x k,,,/K,
[L~*rnol's~']
12
3.36
4.06
18.0
4.04
33.36
6.79
12.02 (3.19) [c]
82.23 (21.81) [c]
3.77
1. U m auch rnit hochmolekularen Biopolymeren, wie Proteinen, Glycoproteinen etc.. prlgen zu konnen, mussen besondere Verfahren angewendet werden. Oberflachenpragung
durfte hier eine gunstige Losung ~ e i n [ ~ ' , ~ '~I 9". '' 0~2 , '031.
Die Weiterentwicklung von entsprechenden Monoschichten
und V e ~ i k e l n [scheint
~ ~ ] besonders lohnend.
2. U m eine breitere Palette von Substraten beim Priigen verwenden zu konnen, mussen weitere Haftgruppen entwickelt
werden, die nach Moglichkeit spezifisch fur bestimmte funktionelle Gruppen sind.
3. Trotz erheblicher Verbesserung des Massentransfers in geprlgten Polymeren ist eine Beschleunigung der Gleichgewichtseinstellung der Bindung des Substrats in Hohlriumen
rnit Zweipunkthaftung wunschenswert.
4. Es wlre gunstig, wenn die Selektivitatsunterschiede der einzelnen Hohlrauine (,,PolyklonalitLt") weiter verringert werden konnten.
5. Fur die praparative Chromatographie ist es wichtig, die Belastbarkeit der Saulen weiter zu erhohen. D a m mul3 bei der
Pragung unter Nutzung nichtkovalenter Wechselwirkungen
der Anteil der wiederbelegbaren Hohlraume deutlich erhoht
werden.
6. Eine wesentliche Vereinfachung der Chromatographie wiirde
erreicht, wenn nichtderivatisierte Verbindungen direkt getrennt werden konnten.
7. Fur den Einsatz von geprigten Polymeren als Chemosensoren benotigt man extrem empfindliche Nachweise fur die in
der gepragten Membran gebundenen Substanzen.
13
Kontrolle (ohne Prhgung)
[a] K , = Michaelis-Konstantc. [b] k,,, = Geschwindigkeitskonstante der katalysierten Reaktion. [c] Die Zahl i n Klammern gibt den Faktor gegenuber einem
entsprechenden. aber nicht gepragten Katalysator an.
erhoht ist, k,,, jedoch grol3er wird. Tnsgesamt erhalt man auf
diese Weise Erhohungen von k,,,/K,,, um den Faktor 2 bis 8
gegenuber gleichartig hergestellten Katalysatoren ohne Priigullg[191.t93-1951
. verwendet man jedoch ein Ubergangszustands-analoges Pragemolekul rnit tetraedrisch koordiniertem
Phosphor 13[1921,
ist die Bindungsfahigkeit erhoht, zugleich
12
13
nimmt aber auch k,,, stark zu. Erhohungen von k J K m um den
Faktor 22 sind auf diese Weise moglich. In vielen Fallen ist
auch die Substratspezifitat hoch"22,
1941. Wird rnit einer optisch aktiven Matrizenverbindung gepragt['23* 1 9 5 , 19', 2o01,
werden Enantiomere unterschiedlich schnell mit diesen Katalysatoren umgesetzt : Das zur Pragung verwendete Enantiomer
wird zwei- bis viermal schneller umgesetzt als das andere[123'l g 3 ,1 9 5 ,
Eingehende Untersuchungen zur kompetitiven Hemmuiig und zur produktiven und nichtproduktiven Bind ~ n g [ ' ~19']~ bei
, ~ der
~ ~Katalyse
haben zum Verstandnis des
Verfahrens sehr beigetragen. Wichtige Anwendungen sind in
Zukunft zu erwarten. Es wird sogar spekuliert, o b ,,prabiotische
Enzyme" auf ahnliche Weise entstandenen sind und bei der Entstehung des Lebens eine Rolle gespielt habet~r'~'].
Einen Umesterungskatalysator stellten W F. Maier et a1.r2011
durch Pragung mit einem Phosphonsaureester in Kieselgel her.
Der Katalysator enthielt Hohlraume rnit Phosphor-LewisSaure-Zentren und zeigte eine hohe Substratselektivitat. Bei
der Umesterung von Phenylessigsaureethylester wurde der
Octylester acht- bis zehnmal schneller als der Phenylethylester
gebildet.
7. Ausblick
Die Herstellung von sehr exakten Abdriicken (Imprints) in
Polymeren und in anderen Materialien wie auch auf Oberflachen ist heute fur viele Matrizenmolekiile gut moglich. Die Anwendung derartiger Materialien riickt mehr und mehr ins Zentrum des Interesses. Wie in Abschnitt 6 beschrieben, konnten in
naher Zukunft solche Materialien als kunstliche Antikorper,
Chemosensoren und Katalysatoren Anwendung finden. Insbesondere in der chromatographischen Racematspaltung kann
1976
Mein besonderer Dank gilt den an den hier vorgestellten eigenen
Arbeiten beteiligten Mitarbeitern, deren Einsatz und Ideenreichturn diese Ergebnisse erst rnoglich gemacht haben. Finanzielle
Unlerstiitzung erhielten wir vor allem in der schwierigen Anfangsphase iiber Iangere Zeit durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, der hierfiir besonders gedankt sei. Auch die Unterstiitzung
durch den Fonds drr Chemisehen Industrie hat uns wesentlich
geholfen. Fur die Mitteilung unveroffentlichter Ergebnisse dunke
ich folgenden Fachkollegen: S. E. Bystriim. Stockholm: P. K.
Dhal, Cambridge; A . A. Efendiev. Baku; Y Fujii, Ibaraki; W
Kuchen, Diisseldorf;. K. Morihara, Nara; S. A . Piletsky, Kiew;
B. Sellergren, Mainz; K. J. Shea, Irvine I. D. C. Sherrington, Glasgow; M . J. Whitecombe, Reading. Einen Teil der Zeichnungen
und die Cornputergraphiken (Abb. 4 und 5 ) verdanke ich Dr. M .
Aust, Diisseldorf.
Eingegangen am 22. August 1994,
verlnderte Fassung am 30. November 1994 [A781
[ l ] F. Vogtle, Supramokkulurr Chemie, 2. Aufl., Teubner, Stuttgart, 1992; Supnrmolecular Chemistry, Wiley, New York, 1991.
[2] D. ICram, Angew. Chem. 1988,100,1041-1052: Angeir. Chen7. hi.Ed. Engi.
1988. 27, 1009-1021).
[3] J. M. Lehn, Angew. Chew. 1988. 100, 91-106; A n g m . Chrm. Int. Ed. Engl.
1988, 27, 89-104.
141 G. Wenz, Angew. Chem. 1994. 1116, 851-870; Angau.. Chrni. h i . Ed. EngI.
1994, 33. 803-822.
[5] H.-J. Schneider, Angew. Chenz. 1991, 103, 1419-1548; Angew. Cheni. In/. E d
Engl. 1991,30,1417-1546.
[6] J. Rebek, Angew. Chem. 1990. 102, 261 272; Angrw. Chen?. 1ni. Ed. Engl.
1990, 29. 245-256.
[7] L. Pauling, J. Am. Chenz. Soc. 1940, 62, 2643-2657.
[XI G. Wulff, A. Sarhan. K. Zabrocki, Tetruhedron Lc~lt.1973, 4329-4332.
Angen. C h m . 1995, 107, 1958-1979
Pragen von Polyineren
[9] R. Hoss, F. Vogtle, Angew. Chem. 1994, 106,389-398; Angew. Chem. Int. Ed.
EngI. 1994, 33, 375-386.
[lo] C. H. Bamford in Developmentsin Polymerisation - 2 (Hrsg.: R. N. Haward),
Applied Science Publ., London, 1979: Y Y. Tan, G. Chdlla, Encycl. Polym.
Sci. Eng.1985- 1989, 16, 554-569.
[Ill G. Wulff. A. Sarhdn, Angew. Chem. 1972, 84, 364: Angew. Chem. Int. Ed.
Engl. 1972, 11, 341.
[12] G. Wulff, A. Sarhan, DOS 2242796,1974 [Chem. Abstr. 1975,83, P6030Ow1;
G. Wulff, A. Sarhan, US-A 4127730, 1978 (stark erweiterte Fassung des
vordnstehenden Patentes) .
[I31 a) G. Wulff in Polj'merrc Reagents and Catalysts (Hrsg.: W. T. Ford) ( A C S
Sywp. Ser. 1986,308), S. 186; b) I. R. Dunkin, J. H. G. Steinke, D. C . Sherrington. Adv. Pol.ym. Sci. 1995, im Druck.
[14] G. Wulff, A. Sarhau in Chemical Approaches to Understanding Enzyme Catalysis: Biomimetic Chemistry and Transition-State Analogs (Hrsg. : B. S. Green,
Y Ashani, D. Chipman), Elsevier, Amsterdam, 1982, S. 106-118.
[15] T. Kunieda, Yuki Gosei Kagakn KyokaOhi 1982,40. 686-693; G. Wulff, Ann.
N Y Acad. Sci.1984,434,327-333; K. Ichimura, Kobunshi 1986,35,934-937
[Chem.Abstr. 1987,106,33682jl; U. H. Cho, K. C. Kim, K. D. Anh, Hwahak
Kwa Kongop Ui Chinbo 1987,27,821-827 [Chem. Abstr. 1988,109.210218~];
W. Hudng, P. Ho, Lizi Jiuohuun Yu Xifu 1988,4,225-234 [Chem.Ahstr. 1989,
111,126106t1; K. Tsukagoshi, M. Takagi, Kagaku (Kyoto) 1992,47,500-501
[Cheni. Abstr. 1992, I f 7, 927711; M. M. Green, Chemtracts: Macromol.
Chem. 1991, 2, 338-370.
[16] B. Ekberg, K. Mosbach. Trends Biorechnol. 1989, 7, 92-96.
[I71 G. Wulffin Biomimetic Polymers(Hrsg.: C. G. Gebelein), Plenum, New York,
1990, S. 1-14.
[I81 G. Wulff in Bioorganic Cl7emistr.y in Healthcare and Technology (Hrsg.: U. K.
Pandit. F C . Alderweireldt), Plenum, New York, 1991, S . 55-68.
[I91 F. Flam. Science 1994, 263, 1221-1222.
[20] K. J. Shea, Trmrls Polym. Sci. (Cambridge, U K ) 1994, 2, 166-173.
[21] K. Mosbach. Trends Biochem. Sci. 1994, 19, 9-14.
[22] G. Wulff, W. Dederichs, R. Grotstollen, C. Jupe in Affinity Chromatograp/iy
and Relawd Techniques (Hrsg.: T. C. J. Gribnau, J. Visser, R. J. E Nivard),
Elsevier. Amsterdam, 1982, S. 207-216.
[23] G. Wulff, M. Minarik in Chromatographic Chirul Separations (Hrsg.: M. Zief,
L. J. Crane), Dekker, New York. 1988, S. 15-52; G. Wulff in Molecular
Interactions in Bioseparations (Hrsg.: T. T. Ngo). Plenum, New York, 1993, S .
363-381.
[24] L. I. Anderson. B. Ekberg, K. Mosbach in Molecular In~eractionsinBioseparations (Hrsg.: T. T. Ngo), Plenum. New York, 1993, S. 383-394; B. Sellergren in Chiral Separations by Liquid Chromatography (Hrsg. :
G. Subramanian), VCH, Weinheim, im Drnck; L. I. Anderson, I. A. Nicholls, K. Mosbach in Highly Selecrive Separations in Biotechnology (Hrsg. :
G. Street), Bbackie, New York, 1994, S. 206-224: M. Kempe, K. Mosbach,
J. Chromatogr. A 1995, 694, 3- 13.
[25] G. Wulff, Pure Appl. Chem. 1982, 54,2093-2102.
[26] S . Mallik, S. D. Pluukett, P. K. Dhal, R. D. Johnson, D. Pack, D. Shnek,
F. H. Arnold. New J. Chem. 1994, 18, 299-304.
[27] G. Wulff, Trends Biotechnol. 1993, 11. 85-87.
[28] E. Fischer, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1894,27, 2985-2993; F. W. Lichtenthaler,
Angew Chem. 1994,106,2456-2467; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1994,33,
2364--2374.
[29] F. H. Dickey, Proc. Null. Acad. SCI.U S A 1949, 35,227-229.
[30] F. H. Dickey, J. Phys. Chem. 1955,59, 695-707.
[31] G. Wulff, R. Grobe-Einsler, W. Vesper, A. Sarhan, Makromol. Chem. 1977,
178, 2817-2825.
1321 G. Wulff, W. Vesper, R. Grobe-Einsler, A. Sarhan, Makromol. Chem. 1977,
178, 2799-2816.
[33] G . Wulff, W. Vesper, J. Chromatogr. 1978, 167, 171-186.
[34] G. Wulff, R. Kemmerer, J. Vietmeier, H.-G. Poll, Nouv. J. Chim. 1982, 6,
681-687.
[35] G. Wulff, D. Oberkobusch, M. Minarik, React. Polym. Ion Exch. Sorbents
19853, 261 -275.
[36] G. Wulff, D. Oberkobusch, M. Minarik in Proceedings ofthe XVIIIth Solvay
Confi.rmr,e on Chemistry, Brussels 1983 (Hrsg.: G. von Binst), Springer, Berlin, 1986, S. 229-233.
[37] G. Wnlff, H.-G. Poll, M. Minarik, J. Liq. Chromntogr. 1986, 9 , 385405.
[38] G. Wulff, M. Minarik, HRC & CC, J. High Resolut. Chromatogr. Chromatogr.
Conimun. 1986,9, 607-608.
[39] G. Wulff, J. Vietmeier, H . G . Poll, Makromol. Chem. 1987, 188, 731-740.
[40] G. Wulff, H:G. Poll, Makromol. Chem. 1987, 188, 741 -748.
[41] G. Wulff, M. Minarik, J. Liquid Chromatogr. 1990, 13 (15), 2987-3000.
[42] G. Wulff, G. Kirstein, Angew. Chem. 1990, 102,706-708; Angew. Chem. Znt.
Ed. Engl. 1990, 29, 684-686.
1431 B. Sellergren, M. Lepisto, K. Mosbach, J Am. Chem. Soc. 1988,110, 58535860.
[44] A. Moradian, K. Mosbach, J. Mol. Rerognit. 1989, 2, 167-169.
[45] D. J. O'Shannessy, L. I. Anderson, K. Mosbach, J. Mol. Recognit. 1989, 2,
1-5.
Angew. Chem. 1995, 107, 1958-1979
AUFSATZE
[46] D. J. O'Shannessy. B. Ekberg, L. I. Anderson, K. Mosbach, J. Chromafogr.
1989,470, 391-399.
[47] M. Lepisto, B. Sellergren, .
I
Org. Chem. 1989, 54, 6010-6012.
[48] B. Sellergren, Makromol. Chem. 1989, f90, 2703-2711.
[49] B. Sellergren, Chirality 1989, 1, 63-68.
[50] D. J. O'Shannessy, B. Ekberg, K. Mosbach, Anal. Biochent. 1989. 177, 144149.
[51] L. I. Anderson, D. J. OShannessy, K. Mosbach, J. Chromatogr. 1990. 513,
167- 179.
(521 M. Kempe, K. Mosbach, Anal. Lett. 1991, 24, 1137-1145.
[53] B. Sellergren, K. J. Shea, J Chromatogr. 1993, 654, 17-28.
[54] B. Sellergren, K. J. Shea, J. Chromutugr. 1993, 635, 31-49.
[55] G. Wulff, S. Schauhoff, 1 Org. Chem. 1991, 56, 395-400.
[56] a) G. Wnlff, J. Haarer, Makromol. Chem. 1991, 192, 1329-1338; h) A. G.
Mayes, L. Andersson, K. Mosbach, Anal. Biochem. 1994, 222. 483-488.
[57] G. Wulff, 1. Schulae, K. Zabrocki. W. Vesper, Makromol. Chum. 1980. 181,
531 -544.
[58] A. Sarhan, G. Wulff, Makromol. Chem. 1982, 183, 85-92.
[59] A. Sarhan, G. Wulff, Makromol. Chem. 1982, 183, 1603-1614.
[60] G. Wulff, A. Sarhan, J. Gimpel. E. Lohmar, Chem. Ber. 1974, 107, 33643376.
[61] G. Wulff, E. Lohmar, Isr. 1 Chem. 1979, f8,279
[62] A. Sarhan, Makromol. Chem. Rapid Commun. 1982, 3, 489-493.
[63] A. Sarhan, M. A. El-Zahab, Makromol. Chem. Rapid Commun. 1987,8,555561.
[64] G. Wulff, W Best, A. Akeldh, React. Polym. lon Exch. Sorbents 1984, 2,
167-174.
[65] G. Wulff, J. Vietmeier, Makromol. Chem. 1989, 190, 1727-1735.
[66] B. Sellergren, L. Anderssou, J Org. Chem. 1990, 55, 3381 -3383.
[67] 0. Ramstrom, L. I. Anderson, K. Mosbach, J. Org. Chrm. 1993. 58, 75627564.
[68] Y. Fujii. K. Kikuchi, K. Matsutani, K. Ota, M. Adachi, M. Syoji, I. Haneishi.
Y Kuwana, Chem. Lett. 1984, 1487-1490.
[69] Y. Fujii, K. Matsutani, K. Kikuchi, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1985,
415-417.
1701 Y N. Belokon, V. I. Tararov, T. E Savel'eva, S . V. Vitt. V. I. Bakhmutov,
V. M. Belikov, Makromol. Chem. 1980, 181, 89-104.
[71] K. J. Shea, E. A. Thompson, J. Org. Chem. 1978,43,4253-4255; S. A. Piletsky, 1. J. Dubey, D. M. Fedoryak, V. P. Kukhar, Biopolin?. Kletlia 1990. 6,
55-58; K. J. Shea, E. A. Thompson, S. D. Pandey, P. S. Beauchamp, J. Am.
Chem. Soc. 1980, 102, 3149-3151.
[72] S. A. Piletsky, I. A. Butovich, V. P. Knkhar, Zh. Anal. Khim. 1992. 47, 16811684.
[73] S. A. Piletsky, Y. P. Parhometz, N. V. Lavryk, T. L. Pauasyuk, A. V. El'skaya,
Sens. Actuators B 1994, 18-19, 629-631.
[74] J. Matsui, T. Kato, T. Takeuchi, M. Snzuki, K. Yokoyama, E. Tamiya. I.
Karube, Anal. Chem. 1993, 65, 2223.
(751 S. Marx-Tibbon, I. Willner, J. Chem. Soc. Chem. Commnn. 1994, 12611262.
[76] a) 0. Ramstrom. I. A. Nicholls, K. Mosbach, Tetrahedron: Asymmetry 1994,
5, 649-656; b) M. Kempe, K. Mosbach, J. Chromatogr. A 1995, 691,
317-323.
[77] F. H. Arnold, P. K. Dhal, D. Shnek, S. Plunkett, PCT Int. Appl. WO
9213447,1992 [Chem. Abstr. 1993,118,164712q]; D. R. Shnek, D. W. Pack,
D. Y Sasaki, E H. Arnold, Langmuir 1994, 10, 2382-2388.
[78] K. J. Shea, D. A. Spivak, B. Sellergren, J. Am. Chem. Soc. 1993, l i 5 , 33683369.
1791 S. A. Piletsky, D. M. Fedoryak. V. P. Kukhar, Dokl. Akad. NauA- Ukr. S S R
Ser. B 1990 (4). 53-54 [Chem. Abstr. 1991, 114,165457qj.
[XO] H. Biinemaun, N. Dattdgnpta, H. J. Schuetz, W. Miiller, Biochemistry 1981,
20,2864-2874.
[Sl] G. Vlatakis, L. I. Andersson, R. Miiller, K. Mosbach, Nature (London) 1993,
361, 645-647; K. Mosbach, PCT Inf. Appl. WO94/11403, 1994.
[82] a) S . E. Bystrom, A. Boerje, B. Akermark, J. A m . Chem. Sue. 1993. 115,
2081 -2083; b) M. J. Whitcombe, M . E. Rodriguez, E. N. Vulfson, Separationsfor Biotechnology 3 (Hrsg.: D. L. Pyle) (Spec. Pub/. R . Soc. Chem. 1994
(158), 565); M. J. Whitcombe, M. E. Rodriguez, P. Villar, E. N. Vulfson. J.
Am. Chem. Sue. 1995, 117, 7105-7111.
(831 L. Fischer, R. Muller, B. Ekberg, K. Mosbach, J. Am. Chem. S o ( . 1991, 113,
9358-9360; L. Fischer, R. Miiller, K. Mosbach, B. Ekberg, P C 7 Int. Appl.
WO 93 09075, 1993.
[84] G. Vlatakis, L. I. Andersson, K. Mosbach, Proc. Narl. Acad. S'i. U S A , im
Druck.
[85] M. Kempe, K. Mosbach, 1 Chromatogr. A 1994,664, 276-279.
[86] G. Wulff, B. Heide, G. Helfmeier, J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 1089-1091;
React. Polym. Ion Exch. Sorbents 1987, 6, 299-310.
[87] K. J. Shea, T. K. Dougherty, J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 1091-1093.
[88] K. J. Shea, D. Y.Sasaki, 1 Am. Chem. Soc. 1989, iff, 342-3444.
[89] K. J. Shea. D. Y Sasaki, G. J. Stoddard, Macromolecules 1989. 22, 17221730.
[90] K. J. Shea, D. Y Sasaki. J Am. Chem. Soc. 1991, 113. 4109-4120.
1977
AUFSATZE
1911 J. Damen, D. C . Neckers, Ewuhrrlron Letr. 1980, 21, 1913--1916; J A m .
Chcm. Soc. 1980 102. 3265 3267.
[921 G. Wulff. 1. Schulze. Angeir. Cliem. 1978. 90, 568 570; Angew. C h i n . h t r .
Ed. Engl. 1978, 17. 537-538: G. Wulff. I. Schulze, Isr. J. Chem. 1978, 17,
291 -297.
I931 T. Takagishi. 1. M. Klotz. Biopolymrrs 1972. I / , 483-491; T, Takagishi, A.
Haydshi. N. Kuroki. J. Polym. 8.i. Polym Clzem. Ed. 1982, 20. 1533-1547;
T. Takagishi, T. Sugimoto. H. Hamano. Y.J. Lim, N. Kuroki, H. Kozuka, J
Po/j%n.Sci. Polj.171.Let/. Ed. 1984, 22, 283- 289.
[Y4] R . Arshady. K. Mosbach, Mukromol. C/iem. 1981, 182. 687 -692.
[95] Y. N . Belokon, V. I . Tardrov. T. F. Saveleva, V. M. Belikov. Mukromol. Chem.
Macroinol. C/icmt.Plrys. 1980. 181, 2183-2197.
[96l Y. N. Belokon, V. I. Tararov.T. E Savel'eva, 0. I. Lependina, G. I. Timofeyeva. V. M. Belikov. Mukronioi. Chcm. 1982, 1x3, 1921-1934.
[97] L. 1. Andersson. K. Mosbach. Mukromol. C/trm. Rapid Commun. 1989, 10,
491 -495.
[98] 1. R. Dunkin. J. Lenfdd, D. C. Sherrington. Po/y~ner1993, 34. 77.
19'91 P. K . Dhal, F. H. Arnold, J. Ant. Cltem. Sue. 1 9 9 1 , 113, 7417-7418.
[100] P. K . Dhal. F, H. Arnold, MuCromolecules 1992, 25, 7051-7059.
[I011 K . Mosbach. US-A 5110833. 1992 [(%en7.A h m . 1992, 117, 107313rl.
(1021 D. K . Robinson. K. Mosbach. J. C h m . Soc. Cheni. Cummun. 1989,969-970.
[lo31 B. Sellergren, K . J Shea. Trrruheriron Asymmetry 1994. 5, 1403-1406.
[I041 a ) K. Ohkubo. Y. Urata, S. Hirota, Y. Honda, T. Sagawa, J. Mu/. Cural. 1994,
87, L21 L24; K. Ohkubo. Y. Urata, S. Hirota. Y. Honda, Y. Fujishita, T,
Sagaua. ihitl. 1994, Y3, 1x9- 193; K. Ohkubo, Y. Urata. Y. Honda, Y.Nakashima. K. Yosliinga. Pol~~ii7er
1994, 35. 5372-5374; b) S. A. Piletsky, E. V.
Piletskaya, A. V. Elgersma. K . Ymo. I. Kuruhe. Yu. P. Parhometz. A. V.
Elskaya. Biuseits Bioelectron., eingereicht.
[I051 J. R. Millar. D. G. Smith,T. R . E. Kressmau, J. Chcm. SJC.
1965,304 310;A.
Guyot in Srrirhrst.r rind Sepuratiiiri Using Funcrronul Polymers (Hrsg.: D. C .
Sherrington. P. Hodge), Wiley. Chichealer, 1989. S. 1-42.
[I061 L. Anderason, B. Ekberg, K . Mosbach, 7btrrrhcdrort L e r r . 1985. 26, 36233624.
[107] L. 1. Andersson. K.Mosbach. J. Chronturogr. 1990. 516, 313-322.
.
1988, 10fj. 1757-1763; AnRcw. Chem.
[I081 W. Kuchen. J. Schram. A n p i i ~ Cheni.
I n / . Ed. E n ~ l 1988.
.
37. 1695 1701.
.
1994. 116, 379-380: siehe auch R.
[IOU] J. V. Beach. K. J. Shea. J. hi.C / ~ c mSol.
Miiller. L. J. Anderason. K. Mosbach. Mukr-omn/. Chrw. Rapid C u r n u n .
1993, 14. 637 -641
[llO] K. Hosoya. J. M. J. Frechet. J. Poiym. Sci. Purr A Polym. CAem. 1993, 31.
2129.
[I 1 I] K . Hosoya. K. Yoshirako. N. Tanaka. K. Kimata, T. Araki, J. Haginaka.
C/iiw7. Lrtr. 1994, 1437-1438.
(2121 0. Norrlbw. M. Glad. K. Mosbach. J. Chromuiogr. 1984. ZYY. 29-41.
11131 a) M. Glad. M. Kempe. K . Mosbach. PCT I n t . Appl. W09305068, 1993
/C/iem. Ahsrr. 1993, 11Y, 4425rl; b) F. H. Arnold, S. Plunkett, P. K . Dhal, S.
Vidyawikar. Poiwi. Prtzpr. 1995. 36. 97-98.
11141 L. Pauling, C/ion. Eng. Ncirs 1949. 27, 913 -916.
[115] R . Cui-ti. U. Col(rniho, J. A177. Cltrnz. Soc. 1952. 74, 3961; A. H. Beckett, P.
Anderson. Yuruw f Londun) 1957. 179. 1074-1075: J. Phurm. Phurmacol.
1960. 12. 228T. 236T: H. Erlenmeyer. H. Bartels, H d s . Chim. Actu 1964, 47,
46 -51. 1285-12XX.
[I161 V. V. Patrikeev, A. F. Sholin, M o l . Klirontaro,or. 1964 1964, 66-72 [Chem.
Ahsrr. 1965,6-7.11 127dl: E. S. Kosmatyi, K . A. Chehot'ko, V. I. Galinskaya.
V. V. Strelko. %/I. Anal. Khmi. 1974. 29, 168- 170 [Chm. Ah.srr. 1974, 81,
59097111
11171 S. B. Bernhard. J. . h i . Cliwi. S o < . 1952, 74. 4946 4947.
[118] K. Sakata. T. Kunitake. Clicw. Letr. 1989. 2159 2162.
[119] M. Glad. 0. Norrlih. B. Sellergren. N. Siegbahn. K. Mosbdch. J. Chroinurogr. 1985. 347. 1 1 23.
[120] 7 I-luver, r)i.ss~'r/utroit,r )i f . wkhrf , 1987, sielie auch Ubersicht Lit. [23].
[121] 0. NorrlBw. M:O. Mansson, K . Moabdch, J. Chromurugr. 1987, 3Y6, 374377.
11221 K . Morihara. S. Kui-ihara. J. Suzuki. Brrll. Chem. Sue. Jpn. 1988, 61, 39913998.
[I231 K. Morihara. M Kiirokawa. Y. Kamata, T. Shimada. ./. Cltem. Soc. Chem.
Contmiin. 1992. 358 -360.
[I241 G. Wulff. T. Gorltch. unveroKentlicht; T. Gorlich, Dissertorion, Dusseldurf.
1991.
[125] G . Wulff, R. Poensgen, unveroffentlicht.
(126j D. C. Tahmassebi. T Susaki. .I Org. Chem. 1994, SY, 679--681
11271 y.-~r.~ a o KH.
.
~ oJ. .c/Zt.n? soc. (./to,7. conlllzun.
1988,417-4ix.
I . 18. 346 353; 1 An7. Cheni. Sor. 1980, 102,92 98;
I1281 J. Sagiv. Isr. J C ~ P I I1979.
S. R. Cohen. R. Naaman. J. Sagiv, .I. Pltys. Chem. 1986, 90, 3054--3056.
11291 J:H. Kini, T. M. Cotton, K.A. Uphaus. Thin SolrdNhns 1988, 160, 389-397.
I1301 L H . Kini. T. M Cotton. R. A. Uphaus. J. P h w Chew. 1988, 92. 5575-5578.
[I311 L. 1. Andersson, C F. Mandenlus. K. Mosboch, Tetvuhet/ron Lert. 1988, 25,
5437-5440.
[I321 K . Yamamura, H. Hatakeyamii, K . Naka, I. Tabushi, K. Kunhara, J. Cliem.
S o . C ' / i m . Commrfn. 1988, 79-81: 1. Tabushi. K. Kurihara, K . Naka, K .
Yainaniura. H. Hatakeyania, Terruhrdruii Letr. 1987. 2X, 4299-4302.
~
'I 978
G . Wulff
11331 I. Rubinstein, S. Steinberg, Y Tor, A. Shanzer, J. Saglv, Nuturr (London,,
1988,332,426-429; 0. Chailapakul, R. M . Crooks, Langmuir 1993,5, 8848 8 8 ; R. Bilewicz, M . Majda, J. Am. Chem. Soc. 1991, f13, 5464--5466.
11341 S. Steinberg, Y Tor, E. Sabatdni, I. Rubinstein, J. Am. Chem. Sac. 1991. 113,
5176-5182; S. H. Chen, C . W. Frank, Lungmirir 1991, 7, 1719 - 1726.
[I351 M. H . Keyes, DOS 3 147947 A l , 1982; UK-B 2088880.1984; S . Saraswathi,
M. H. Keyes, Enzyme. Microh. E,chnol. 1985,6,98- 100; M. H. Keyes, D . E.
Albert. S. Saraswathi, Ann. N . Y. Acad. Sci. 1987, 501, 201 -204.
11361 L. Braco, K . Dabnlis, A. M. Khbdnov. Proc. Nut/. A d . Sci. U S A 1990, 87,
274-277: K. Dabulis. A. M. Klibanov. Biutechnol. Biueng. 1992, 3Y. 176185.
11371 a) M. Stahl, M.-0. Mansson, K. Mosbach, SE-B84040215-4,1989; M. Stahl,
M . - 0 . Mansson, K . Mosbach, Biotechnol. Lett. 1990, 12,161 - 166; M . Stahl,
U. Jeppsson-Wistrand, M.-0. Mansson, K.Mosbach, J. Am. Chrm. Soc.
1991, 113,9366-9368; b) I. Willner, M. Lion-Dagan, S . Rubin, J. Wonner, F.
Effenherger, P. Bduerle, Pilorochem. Phoholobio(.1994, 55, 491 -496.
11381 S. Shinkai, M. Yamada, T. Sone, 0. Manabe, Terrahedron Lett. 1983. 24,
3501 -3504.
[139] G. Wulff, S. Kubik. Mukromol. CItem. 1992, 193, 1071-1080; Carhohydr.
Res. 1992, 237, 1-10,
[I401 G. Wulff. S. Kubik, H:G. Breitinger in Nuclnruchsrnde Rohstojre ~- PmpektivcnfCr die Chemir (Hrsg.: M . Eggersdorfer, S. Warwel, G. Wulff ), VCH,
Weinheim. 1993, S. 31 1 - 322: S. Kubik, G. Wulff, Srurch i Stuerke 1993, 45,
220-225.
I1411 A. Bergold, W. H. Scouten in Solid Phase Biochemistry (Hrsg.: W. H. Scouten
), Wiley, New York. 1983, S. 149-187; M. J. Benes. A. Stambergova, W. H.
Scouten in Moleculur Iiirerttctiuns 117 B i ~ ~ ~ e p ~ r ~( Ht irsg.
o n :i T. T, Ngo). Plenum, New York, 1993. S. 313 322.
11421 M. Lauer, G. Wulff. J. Chmni. SUC.Perkin Trans. 2 1987, 745-749.
~.
1984, Y6, 714-715; Angew.
11431 G . Wulff, M. Lauer. H. Bohnke. A n g r ~ Chem.
Chenz. I n l . Ed. Engl. 1984,23,741-742; M. Lauer, H. Bohnke, R. Grotstollen, M. Salehnia, G. Wulff, Chem. Ber. 1985, I f X , 246- 260; G. Wulff, H.
Stellbrink, Red. f i u v . Chim. Pfi.vs-Bus 1990. 109, 216-221.
Chem.
, . 1 9 4 , 106, 240.- 243;
[144] G. Wulff. H . Schmidt, H. Witt, R. Zentel, A P I ~ P M
Angew. Chem. h i r . Ed. EnRl. 1994. 33, 188-191.
[I451 G. Wulff, J. Gimpel, Mukromol. Chem. 1982, 1x3, 2469-2477.
[I461 A. Sarhan, M. M. Ah, M. Y Abdelaal. Retrcr. Polym. 1989, 11, 57- 70.
[147] A. Sarhan, Makromul. Ckein. 1989, 190. 2031 ~-2039.
11481 B. Sellergren, K. G. I. Nilsson, Mrrhodc ~ M o lCell.
.
Bid. 1989, 1, 59-62.
[I491 K. J. Shea, G. J. Stoddard, D. M. Shavelle. F. Wdkui. R. M. Choate, Macromolerules 1990, 23, 4497 -4507.
[I501 G. Wulff, J. Vietmeier. Mukroniol. Chon. 1989, lY0. 1717- 1726.
[I511 G. Wulff, G. Wolf, Chem. Ber. 1986, 119. 1876-1889.
(1521 A . Leonhardt, K. Mosbach, Rerici. Polvm. loit Exdi. Sorbenis 1987, 6 , 285
[I531 a) B. Sellergren, A n d . C h ~ n i1994.66,
.
1578 1582: b) B. Sellergren, J. Cliromutogr. A 1994, 673, 133-141; c) K Nilsson. J. Lindell. 0. Norrlow, B.
Sellergren, ibid. 1994. 680. 57 -61.
[154] M . Kempe, L. Fischer, K. Mosbach, J. Mol. Recognit. 1993, 6. 25 -29.
[I551 G. Wulff, M. Minarik, S. Schauhoff, GIT Fuchz. Luh. 1991,35, 10-17.
11561 S. A. Piletsky, V. P. Kukhar. D . M. Fedoryak, Ukr. Khim. Zh. ( R i m E d . )
1989. S5, 872-875 [Chem. Absrr. 1990, 112, 159517bl.
[I571 B. Sellergren, B. Ekberg, K . Mosbach. J Chronzurogr. 1985, 347, 1-10.
[I581 K. Williams, B. Askew, P. Ballester, C. Buhr, K. S. Jeong. S. Jones. J. Rebek,
J. A m . Cliem. Soc. 1989, 111, 1090 -1094; S. C. Zimmerman. Z. Zeng, J Org.
Cht>m.1990, 55, 4789-4791; J. C. Adrian. C. S. Wilcox, J. Am. Chem. Soc..
1989. 111. 8055-8057.
[159] V. A. Davankov. A. V. Semechkin. J, Chrornatogr. 1977, 141, 313 - 3 5 3 ; V. A.
Davankov, A. A. Kurganov. S. A. Bochkov, A h Chroniutogr. 1983, 22,
71-116.
[I601 Y. Fujii, Privatmitteilung, Ibaraki, Japan.
11611 H. Nishide, J. Deguchi. E. Tsuchida. Chmi. Lett. 1976, 169-174; J. Polym.
sri. PO/.^^^. eizem.
m. 1977. is, 3023-3029.
[I621 L. S. Molochnikov. L. V. Demidova, Y. M. Sultanov, R. A. Gaibli, D. D.
Orudzhev, E. B. Amanov, A . A. Efendiev. Vi,.sokomul.Soedin. Ser. B 1990,32,
945-947 [Chem. Absrr. 1991, 114, 83404fl; A. A. Efendiev, E. B. Amanov.
D. D. Orudzhev, V. A. Kabanov. Dnkl. Akad. Nuuk S S S R 1988, 300. 1393
1395.
11631 M. Chanda, G. L. Rempel, Rrucr. Polym. 1992, 16, 149--158.
11641 V. A. Kabanov, A. A. Efendiev, D. D. Orudzhev. Russ.-Pat. 502907, 1976
[Chern. A h r . 1976,85, 6685dl; A. A. Efendiev, D. D. Orudzhev, V. A. Kahanov, Vwokomol. Saedin. Ser. B 1977, 19.91 [Cliem. Ahsrr. 1977,86, 140873111;
V. A. Kabdnov, A. A. Efendiev, D . D. Orudzhev, N . M . Samedova, Dokl.
Akud. Nuuk. SSSR 1978,238, 356 -358 [Chem. Ahsrr. 1978, X X , 90425ml.
[I651 A. A. Efendiev, V. A. Kabanov, Pure A@. Clrem. 1982. 54, 2077 -2092.
[166] M. Shirai, T. Orikata. M. Tanaka, Mukromol. Chem. Rapid Commun. 1983,4,
6 5 ; M. Shirdi. A. Ueda, M. Tanaka. Mukromol. Chcm. 1985. 186. 493-496;
M . Shirai, M. Tanaka, Eur. Polym. J. 1985, 21, 999 ~ 1 0 0 3 .
[I671 A. A. Efendiev, Y.M. Sultanov. B. K. Ahbasova, S. 1. Bagbdnly, V. A. Kabanov, Vysokomol. Suedin. Ser. B 1985, 27, 264 -266.
11681 K . Inoue, Y Baba, K. Yoshizuka, H . Noguchi, M. Yoshizaki, Ckem. Lett.
1988. 1281-1284.
~
Angen. Chem 1995. 107. 1958- 1979
AUFSATZE
Pragen von Polymeren
11691 K. Ohga. Y. Kurauchi, H. Yanase. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1987, 60,
444-446.
[170] M. Kato, H. Nishide, E. Tsuchida, T. Sasaki. J Polym. Sci. Polym. Chem. Ed.
1981, 19, 1803-1809.
[171] S . N . Gupta. D. C. Neckers, J. Pol.vm. Sci. Polym. Chem. Ed. 1982.20, 16091622.
[I721 T. Rosdtdn. L. 1. Andersson. W. Simon, K. Mosbdch. J Chem. Soc. Perkin
Trans. 2 1991. 1261-1265.
11731 D. A. Harkins, G. K. Schweitzer, Sep. Sci. Techno/. 1991, 26, 345-354.
[1741 Y Fujii. H. Maie, S. Kumagai, T. Sugai, Chem. Lett. 1992, 995-998.
[I751 K. Yu, K. Tsukagoshi, M. Maeda, M. Takagi, Anal. Sci. 1992, 8, 701-703;
K. Tsukagoshi, K. Y Yu, M. Maeda, M. Takagi, Bull. Chem. Soc. Jpn. 1993,
66. 114-120.
[176] H. Nishide. E. Tsuchida, Makromol. Chem. 1976, f77, 2295.
[177] U. Braun, W Kuchen, C h m - Z t g . 1984. 108, 255; W. Kuchen, J. Schram,
DOS DE 3 804-646.1989 [Chem.Ahstr. 1990, f12,140473n]; unveroffentlichte Ergebnisse in Dissertationen an der Heinrich-Heine-Universit‘dt Diisseldorf H. Zoch, 1991, S. Kummel, 1992. S. Pausch, 1994.
[178] H. Kido. 7. Miyajima, K. Tsukagoshi, M. Maeda, M. Makoto, Anal. Sci.
1992, 8,749-753: K. Tsukagoshi, K. Yu, M. Maeda, M. Takagi, Kobunshi
Ronbunshu 1993,50,455-458 [Cheni. Ahstr. 1993, f19,73583c]: H. Kido. H.
Sonoda, K. Tsukagoshi, M. Maeda, M. Takagi, H. Maki, T. Miyajima, ibid
1993. 50, 403-410 [Chem. Abstr. 1993, ff9, 73662~1.
[179] G. Wulff, K. Zdbrocki, J. Hohn, Angew. Chem. 1978, YO, 567-568; Angew.
Cheni. I n f . Ed. Engl. 1978, f7, 535-537; G. Wulff, R. Kemmerer, B. Vogt, J.
Am. Chrm. Soc. 1987, 10Y, 7449-7457; G . Wulff, Angew. Chem. 1989, IOf,
22-38; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1989, 28, 21-31: Chemtech 1991, 364370; Polyni. Neii,s 1991, 16, 167-173.
[180] G. Wulff, J. Hohn, Macromolecules 1982. IS, 1255-1261.
[181] a) P. Pino, I. Bartus, 0. Vogl, Polym. Prepr. ( A m . Chem. Soc. Diw. Polym.
Chem.) 1988, 29, 254-255: 0. Vogl, J. Bartus, J. R. Murdoch, Monatshefe
Chcm. 1990, 121, 31 1-316: J. Bartus, 0. Vogl, Pol.ymer I n t . 1994, 33,25-36;
b) D. E. Koshkdnd, Jr., Angew. Chem. 1994, 106, 2468-2472; Angew. Chem.
I n f . Ed. Engl. 1994 33, 2408-2412; M. Gerstein, A. M. Lesk, C. Chotia, Biochemistry 1994, 33, 6739-6749.
[l82] E Svec, J. M. J. Frechet, Anal. Chem. 1992, 64, 820-822.
[I831 a) J. Matsui, T. Kato, T. Takeuchi, M. Suzuki, K. Yokoyama, E. Tamiya, I.
Karube, Anal. Chem. 1993, 65, 2223-2224; B. Sellergren, SE-B 9303 164-9,
1993; h) D. Kriz, C. B. Kriz, L. I. Andersson. K. Mosbach, Anal. Chem. 1994,
66, 2636-2640.
11841 a) S. A. Piletsky, N. F. Starodub, Zh. A n d Khim. 1992, 47, 623-628; N. F,
Starodub, S. A. Piletsky. N. V. Lavryk, A. V. Elskaya, Sens. Actuators B 1994,
18-19, 629-632; b) S. A. Piletsky. E. V. Piletskaya, K. Yano, A. Kugimiya,
A. V. Elgersma, R. Levi, U . Kahlow, T. Takeuchi, I. Karube, T. J. Panasyuk,
A. V. Elskaya. Anal. Lett., eingereicht: siehe auch D. Kriz, 0. Ramstrom, A.
Svensson, K. Mosbdch, Anal. Chem. 1995. 67. 2142-2144.
Angew. Chem. 1995, 107. 1958-1979
[I851 a) E. Hedborg, F. Winquist, I. Lundstriim, L. I. Andersson, K. Mosbach,
Sens. Actuators A 1993, 37-38, 796-799; b) J. H. G. Steinke, J. R. Dunkin,
D. C. Sherrington, Marromolecules, eingereicht.
[I861 Y. N. Belokon, V. I. Tararov, T. F. Savel’eva, M. M. Vorob’ev, S. \! Vitt. V. F.
Sizoy, N. A. Sukhacheva, G. V. Vasil’ev, V. M . Belikov, Makronrol. Chem.
1983, 184, 2213-2223.
[187] R. A. Lerner, S. J. Benkovic, P. G. Schultz, Science 1991,252,659 667: P. G.
Schultz, Angew. Chcm. 1989, 101, 1336- 1348: Angew. Chem. Inr. Ed. Engl.
1989, 28, 1283-1295; B. S. Green, D. S. Tawiik, Trends Bioterchnol 1989, 7.
304-309.
[I881 A. A. Efendiev, D. D. Orujew, T. N. Shakhtakhinsky, V. A. Kabanov in Homogeneous andheterogeneous catalysis (Hrsg.: Y. Yermakov, V. Likholohov ).
VNU Science, Utrecht, 1986, S. 717-725; A. A. Efendiev, Makromol. Chem.
Makromol. Symp. 1994, 80, 289-313; A. A. Efendiev, J. J. Orujew, E. B.
Amanov, Y M. Sultanov in Metal-Containing Polvmer Material., (Hrsg.: C .
Plttman, Jr.), Plenum, New York, im Druck.
[I891 a) K. M. Shokat, C. J. Leurnann, R. Sugasawdra, P. G. Schultz. Narure
(London) 1989, 338, 269-271: b) S. Kato, K. J. Shea, J. Am. Chcwi. Soc., im
Druck.
[I901 K. Morihara, E. Nishihata, M. Kojima, S. Miydke, Bull. Chenr. Soc. Jpn.
1988,6f, 3999-4003.
[191] K. Morihara, E. Tanaka, Y Takeuchi, K. Miyazaki, N. Yamamoto. Y Sagawd, E. Kawamoto, T. Shimada, Bull. Chem. So<. Jpn. 1989. 62, 499505.
[I921 T. Shimada, K. Nakanishi, K. Morihara, Buil. Chem. Soc. Jprr 1992, 65,
954-958.
[I931 T. Matsuishi, T. Shimada, K. Morihara, Chem. Let(. 1992, 1921 1924.
[I941 T. Shimada, R. Kurazona, K. Morihara, Bull. Chem. Soc. Jprr. 1993. 66,
836-840.
[I951 K. Morihara, S. Kawasaki, M. Kofuji, T. Shimdda. BuIl. Chem. Soc. Jpn.
1993, 66,906-913.
[I961 K . Monhard, S. Doi. M. Takiguchi, T. Shimada, Bull. Chem. S o ( . Jpn. 1993.
66,2977 - 2982.
[197] K. Morihara, T. Iijima, H. Usui, T. Shimada, Bull. Clzem. Soc. Jpn. 1993. 66,
3047-3052.
[I981 T. Matsuishi, T. Shimada, K. Morihara, Bull. Chem. Sac. J p n 1994, 67,
748-756.
[199] T. Shimada, R. Hirose, K. Morihara, Bull. Chem. Soc. Jpn. 1994. 67, 227235.
[200] K. Morihara, M. Takiguchi, T. Shimada, Bull. Chem. Soc. Jpri. 1994, 67,
1078 1084.
[2011 1. Heilmann, W. F. Maier, Angew. Chem. 1994, 106, 491 -493: Ati!yn.. Chem.
Int. Ed. Engl. 1994,33, 471 -473.
[202] M. Glad, M. Kempe, K. Mosbach, PCTInt. Appl. Se9200610, 1992.
[203] N. B. Afeyan, L. Varady, F. E. Regnier (Perseptive Biosystems). PCT h f .
Appl. W 0 9 3 19844,1993 [Chem. Abstr. 1994, 120, 265352~1.
-
1979
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
3 370 Кб
Теги
knstlichen, antikrper, auf, vernetztes, mit, dem, imprinting, weg, materialien, hilfe, molekularen, von, matrizenmoleklen, prgen
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа