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Oßberger, Martin (2003): Rhenium(V/VI)-Kohlenhydrat-Verbindungen: Grundlagen zur Synthese neuer Radiopharmazeutika. Dissertation, LMU München: Faculty of Chemistry and Pharmacy
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Abstract

In dieser Arbeit werden die ersten Kohlenhydratverbindungen von Rhenium(V) und Rhenium(VI) beschrieben, die durch ein- und zweidimensionale NMR-Spektroskopie in Lösung und durch Einkristall-Röntgenstrukturanalyse untersucht wurden. Es werden zwei Synthesewege für die Darstellung von Rhenium(VI)-Kohlenhydrat-Ver-bindungen vorgestellt (Schema 2.1). Durch Reduktion von ReVII2O7 mit PPh3 konnte der Komplex [{ReVIO(AnErytH−2)}2(µ-O)2(µ-MeOH)] (4) dargestellt werden. Die beiden Komplexe [{(µ-O){ReVIO(MeO)(Me-α-D-Lyxf 2,3H−2)}}2{(µ-O){ReVIO(Me-α-D-Lyxf 2,3H−2)}2}] (5) und [(µ-O){ReVIOCl(AnErytH−2) · MeOH}2] (6) entstanden bei der Oxidation von [ReVOCl4]− mit Sauerstoff. Dabei zeigt sich die starke Oxophilie des stark Lewis-sauren ReVI. Die Metallatome sind über Oxobrücken verknüpft und kommen sich so nahe, dass wie bei 4 Metall-Metall-Wechselwirkungen entstehen können. Der Komplex ist aus zwei [ReVIO2(AnErytH−2)]-Einheiten aufgebaut. Dieser Aufbau ähnelt 6, bei der zwei [ReVIOCl(AnErytH−2)]+-Einheiten über einen O2−-Liganden verbunden sind. Das gleiche Verknüpfungsmuster besitzt die tetranukleare Verbindung 5. Hier sind vier [ReVIO(Me-α-D-Lyxf2,3H−2)]2+-Fragmente mit O2−-Liganden verbunden, wobei an den terminalen Ein-heiten Methanolat koordiniert. Diese Verbindungsklasse ist in erster Linie von wissenschaftlichem Interesse. Ihre hohe Oxidationsempfindlichkeit und hydrolytische Instabilität erlauben keine Verwendung in der Nuklearmedizin. Die Komplexe konnten alle ohne einen Hilfsliganden stabilisiert wer-den. Dies gelang auch bei dem ReV-oxalat-Komplex [(ReVOCl3)2(Ox)]2− (1) und der ReV-kojinat-Verbindung [ReVOCl3(KojiH−1)]− (2). Dabei koordinieren Oxalat und Kojisäure trans zum apicalen Sauerstoff und substituieren ein Chloratom des Eduktes [ReVOCl4]−. Eine formale Re-Re-Doppelbindung besitzt der binukleare Komplex [{ReV(MeO)2Cl2}2 (µ-O)(µ-MeO)]− (3), wobei sich die Metallatome bis auf 2.46 Å nahe kommen. Eingehender wurden die ReV-Komplexe untersucht, bei denen ein Hilfsligand das Kohlen-hydrat-[ReVO]3+-Fragment stabilisiert. Die drei Strukturmuster sind in Abbildung 4.1 aufgeführt. Zusammenfassung 69 OReOONNNNNNBReOOONNN+_IReOOOClNN Abbildung 4.1: Die drei Strukturmuster der heteroleptischen ReV-Komplexe 8–20 (außer 18) mit den Hilfsliganden phen, tpb und dien. Mit phen als Hilfsligand konnten die Komplexe [ReVOCl(phen)(cis-1,2-CptdH−2)] (8), [ReVOCl(phen)(AnErytH−2)] (9), [ReVOCl(phen)(trans-1,2-ChxdH−2)] (10) und [ReVOCl(phen)(Xylt2,3H−2)] (11) röntgenkristallographisch untersucht werden. Die orangen Verbindungen sind gut zugänglich; [ReVOCl4]− wurde in Methanol unter Zugabe von phen und dem Kohlenhydrat umgesetzt. Die entstandenen Komplexe waren bei zu langer Sauerstoffexposition instabil, was auf die Substitutionsstelle des Chlorids zurück-zuführen ist. Durch eine formale Substitution von Chlorid und phen mit dem dreizähnigen tpb-Liganden verbesserte sich die Stabilität der tpb-Komplexe [ReVO(tpb)(AnErytH−2)] (13), [ReVO(tpb)(Me-β-D-Galp3,4H−2)] (14), [ReVO(tpb)(D-Thre2,3H−2)] (15) und [ReVO(tpb)(Eryt1,2H−2)] (16) im Vergleich zu den phen-Komplexen. Ein weiterer Grund für die Oxidationsstabilität der neutralen Verbindungen ist der Chelateffekt. Nachteilig ist ihre schlechte Wasserlöslichkeit. Zur Synthese dieser blauen Substanzen wurde eine me-thanolische Suspension aus [ReVO(tpb)Cl2], dem Kohlenhydrat und der Base Triethylamin zwei Stunden lang unter Rückfluß bei 80 °C gerührt. Auffällig bei 14 ist der niedrige Tor-sionswinkel der chelatisierenden Diol-Einheit mit 32.5 °. Daraus ergibt sich eine Abwei-chung von 23.7 ° im Vergleich zum C3–O3–O4–C4-Torsionswinkel des freien Galactopy-ranosids. Dies ist bisher die größte beobachtete Erniedrigung eines Torsionswinkels einer komplexierenden Diol-Einheit in Pyranosiden. Die Synthese der Rhenium(V)-dien-Kohlenhydrat-Verbindungen ähnelt der Darstellung der phen-Komplexe. Eine methanolische Suspension aus [ReVO2I(PPh3)2], dem Kohlenhydrat-Liganden und dien musste eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt werden. Es entstanden rosa Kristalle mit der Summenformel [ReVO(dien)(AnErytH−2)]I (17), [ReVO(dien)(Me-α-D-Manp2,3H−2)]I (19) und [ReVO(dien)(Me-β-D-Galp3,4H−2)]I (20). Weiterhin wurde ein Adenosin-Komplex mit der postulierten Zusammensetzung [ReVO(dien)(AdoH−2)]I (21) synthetisiert. Die Verbindungen zeichnen sich durch ihre 70 Zusammenfassung Wasserlöslichkeit, ihre Oxidations- und Hydrolysestabilität (bei Raumtemperatur bis zu einer Woche) und durch ihre schnelle Präparation aus. Es gelang, die Mannopyranosid-Verbindung 19 und den Adenosin-Komplex 21 mit Hilfe der HPLC zu charakterisieren. Damit wurde die analytische Basis für die Synthese von radioaktiven Rhenium(V)-Kohlen-hydrat-Verbindungen gelegt. Auf der Grundlage der Darstellungsvorschriften der dien-Verbindungen wurden, ausgehend von 188ReVIIO4−, die radioaktiven Ionen [188ReVO(dien)(Me-α-D-Manp2,3H−2)]+ von (22) und [188ReVO(dien)(AdoH−2)]+ von (23) synthetisiert. Ihre Existenz konnte mit der HPLC-Chromatographie nachgewiesen werden. Nuklearmedizinische Anwendungen dieser radioaktiven Verbindungen werden zurzeit untersucht. Bei den Reaktionen von polyfunktionellen Kohlenhydraten mit Rhenium(V)-Verbindungen sind viele isomere Formen von Oxorhenium(V)-Komplexen möglich. Bei den in dieser Arbeit vorgestellten Verbindungen werden die anti/syn-Isomere beschrieben, in denen der Ligand um 180° um die äquatoriale Ebene gedreht ist. Während die phen-Komplexe empfindlich gegenüber Sauerstoff reagierten, zeichneten sich die Rhenium-Komplexe mit tpb und dien durch ihre kinetische Inertheit aus. Unter dem Aspekt der Synthese stabiler Rhenium(V)-Kohlenhydrat-Verbindungen hat sich das „3 + 2“- dem „2 + 2“-Konzept als überlegen erwiesen. Aufgrund ihrer Stabilität in Lösung können aussagekräftige NMR-Spektren der Oxo-rhenium(V)-Komplexen erhalten werden. Die Resonanzen der Kohlenstoffatome, die an die koordinierenden Sauerstoffe gebunden sind, verschieben sich durch die Komplexierung um bis zu 31.4 ins Tieffeld. Die dem Rhenium(V) nahen Wasserstoffe (H–C–O–Re) erfahren eine Tieffeldverschiebung von bis zu 1.9. Die Zuordnung der Resonanzen zu ein-zelnen Atomen erfolgte mit Hilfe der 2D-NMR-Spektroskopie. Der Erkenntnisgewinn aus der Verzahnung von struktureller Aufklärung und den Reso-nanzverschiebungen in den 1H- und 13C-Spektren führt dazu, dass schon auf Basis von NMR-Verschiebungen zuverlässige Aussagen über die Koordination des Kohlenhydrates an Rhenium(V) getroffen werden können.