KOPO 2017



Wichtige Termine im Sommersemester 2017
  • Beginn der Vorlesungszeit: 18.04.2017 (Di)
  • Ende der Vorlesungszeit: 28.07.2017
  • Die Vorlesungen fallen aus:
    06.06. - 09.06.2017
  • Dies academicus: 17.05.2017
  • Feiertage: 25.05., 15.06.2017
BIGS Chemistry

GDCh Ortsverband Bonn



Vorsitzender: Prof. Dr. A. Lützen
Jungchemikerforum Bonn


FG Chemie auf

Die 7. Folge der "Frag
die Bonner Forscher" beschäftigt sich
mit der Frage, warum die Elemente im
Periodensystem genau auf diese Weise
angeordnet sind. Im Videoclip wird u. a.
der Schalenaufbau der Elektronenhülle
und der daraus resultierende Aufbau
des Periodensystems erklärt.


Sie sind hier: Startseite


auf der Homepage des Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.

Gerhard-Domagk-Straße 1
D-53121 Bonn

Prof. Dr. D. Menche
Tel.: +49 (0) 228 73-2653
Fax: +49 (0) 228 73-5813

Frau A. Schmidt / Frau E. Kuneck
Tel.: +49 (0) 228 73- 5785 / -2650
Fax: +49 (0) 228 73- 60559 / -5683



 Terpene Biosynthesis

DickschatTOC Graphic4-17.jpg                                                               


P. Rabe, J. Rinkel, E. Dolja, T. Schmitz, B. Nubbemeyer, T. H. Luu, J. S. Dickschat, Mechanistic investigantions on two bacterial diterpene cyclases:
Spiroviolene Synthase and Tsukubadiene Synthase, Angew.
Chem. Int. Ed.
2017, 56, 2776-2779. (link)
The mechanisms of two diterpene cyclases from streptomycetes - one with an unknown product that was identified as the spirocyclic hydrocarbon spiroviolene and one with the known product tsukubadiene - were investigated in detail by isotope labeling experiments. Although the structures of the products were very different, the cyclization mechanisms of both enzymes proceed through the same initial cyclization reactions, before they diverge towards the individual products, which is reflected in the close phylogenetic relationship of the enzymes.


Nachruf Prof. Dr. Fritz Vögtle

Fritz Vögtle.JPG

Am 3. Januar 2017 ist unser lieber Freund und Kollege Prof. Dr. rer. nat. Dr. phil. h.c. Fritz Vögtle im Alter von 77 Jahren verstorben. Er war uns menschlich und wissenschaftlich immer ein Vorbild, und er hat die Bonner Chemie in den vergangenen vier Jahrzehnten entscheidend mitgeprägt. Wir werden ihn stets in ehrender Erinnerung halten.


 Bent π-systems: 

Angewandte_Chemie_International_Edition cover klein.jpg

P. Wilhelm, J. Vogelsang, G. Poluektov, N. Schönfelder, T. J. Keller, S.-S. Jester, S. Höger, J. M. Lupton
Molecular polygons probe the role of intramolecular strain in the photophysics of π-conjugated chromophores
Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 1234–1238. (link)
Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission.
The π-system of conjugated macromolecules can be bent in a controlled fashion by incorporating chromophores in molecular polygon templates. Bending leads to isotropic polarization in absorption and fluorescence but also influences excited-state properties. On the single-molecule level, a correlation emerges between luminescence spectrum and lifetime, which arises from subtle variations in the bending radius of the molecules.


Dickschat komp 2

P. Rabe, J. Rinkel, B. Nubbemeyer, T. G.
Köllner, F. Chen, J. S. Dickschat, Terpene Cyclases from Social Amoebae, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 15420-15423. (link)

Genome sequences of social amoebae reveal the presence of terpene cyclases (TCs) in these organisms. Two TCs from Dictyostelium discoideum converted farnesyl diphosphate into (2S,3R,6S,9S)-(−)-protoillud-7-ene and (3S)-(+)-asterisca-2(9),6-diene. The enzyme mechanisms and EI-MS fragmentations of the products were studied by labeling experiments.


Natural products in synthesis and biosynthesis II

Dickschat komp


Jeroen S. Dickschat, Beilstein J. Org. Chem. 2016, 12, 413–414. (link)
Natural products continue to be an inspiring field of research and an important source of potent biologically active compounds. Currently, also in the pharmaceutical industry, natural products are experiencing a revival as viable drug candidates, which is a pleasing development since many infectious diseases continue to threaten human health. From the numerous articles in daily newspapers, it is obvious that politicians have also realised the urgent need for new drugs and the potential associated with natural products and their derivatives. Certainly, the recent technological advances in many fields related to natural products, analytical chemistry, gene synthesis, and genome sequencing and editing offer an efficient toolbox to natural products chemists. In addition, classical methods such as isotopic labelling experiments continue to be important.

Metal-Free Room-Temperature Dual Singlet–Triplet Emitters

Höger TOC 2016

Reprinted with permission from J. Phys. Chem. Lett. 2016, 7, 4802–4808. Copyright 2016 American Chemical Society.

W. Ratzke, L. Schmitt, H. Matsuoka, C. Bannwarth, M. Retegan, S. Bange, P. Klemm, F. Neese, S. Grimme, O. Schiemann, J. M. Lupton, S. Höger
Effect of Conjugation Pathway in Metal-Free Room-Temperature Dual Singlet–Triplet Emitters for Organic Light-Emitting Diodes
J. Phys. Chem. Lett. 2016, 7, 4802–4808.
DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b01907  (link)

Management of spin statistics is crucial to the operation of OLEDs. Electrons and holes recombine as bright singlet and dark triplet excitations. To maximize efficiency, one has to make triplets bright. This can be achieved by either increasing spin-orbit coupling, which increases singlet-triplet mixing, raising the transition rate; or by decreasing non-radiative triplet relaxation by blocking internal conversion.
Perplexingly, only the former approach is used in OLED technology. This is all the more surprising, since the most efficient OLEDs are not strictly “organic” at all – they only work because of the incorporation of organometallic emitters.
The alternative approach has, in principle, been known for a long time, but has never been applied systematically to OLEDs. Orthogonalization of molecular orbitals effectively inhibits internal conversion and provides modest spin-orbit coupling to enable phosphorescence. A simple way to achieve this is to design molecules with transitions involving npi* orbitals. As we demonstrate here, such purely organic molecules show strong electrophosphorescence, at room temperature – with no metal ion in sight! The present letter discusses design rules to jumpstart this research direction. In particular, we explore the effect of extended conjugation and non-trivial isomerization on electrophosphorescence.


Dickschat TOC Graphic 8-11.jpg    

J. Rinkel, P. Rabe, P. Garbeva, J. S. Dickschat, Lessons from 1,3-Hydride Shifts in Sesquiterpene Cyclisations, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 13593-13596. (link)
Stereospecifically labelled precursors were subjected to conversion by seven bacterial sesquiterpene cyclases to investigate the stereochemistry of their initial 1,10-cyclisation-1,3-hydride shift cascades. Enzymes with products of known absolute configuration showed a coherent stereochemical course, except for (-)-α-amorphene synthase, for which the obtained results are better explained by an initial 1,6-cyclisation. The link between the absolute configuration of the product and the stereochemical course of the 1,3-hydride shifts enabled assignment of the absolute configurations of three enzyme products, which were confirmed independently through the absolute configuration of the common byproduct germacrene D-4-ol.


 Die regiodivergente Epoxidöffnung: Kann links wie rechts

Abb Gansäuer AC  N. Funken, F. Mühlhaus, A. Gansäuer
General, Highly Selective Synthesis of 1,3- and 1,4-Difunctionalized Building Blocks by Regiodivergent Epoxide Opening, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 12030-12034. (link)
 Die Synthese enantiomerenreiner, linearer und unverzweigter 1,3- und 1,4-difunktionalisierter Verbindungen stellt einen wichtigen, aber noch recht unerforschten Teil der Organischen Synthese dar. Hier präsentieren wir eine zuverlässige und hoch selektive Synthese von sowohl 1,3- als auch 1,4-difunktionalisierten Verbindungen ausgehend von β-epoxy-funktionalisierten Substraten. Die hervorragenden Selektivitäten resultieren aus der Titan(III) katalysierten regiodivergenten Epoxidöffnung (REO) mit Kagan-Komplex. Durch den Einsatz verschiedener Pyridiniumsalze kann über Anioneneffekte Einfluss auf Selektivität und Dauer der Reaktion genommen und letztere um bis zu 97% gesenkt werden. Damit handelt es sich bei der REO um eine hervorragende Reaktion sowohl für die TOS (target oriented synthesis) als auch für die DOS (diversity oriented synthesis).  
 Naturstoffe als Spinsonden
Menche cover
 EPR and DEER studies of V-ATPase complexes with spin labeled inhibitors DCC and archazolid enable insights into non-covalent binding dynamics and analysis of the key functional subunit c and demonstrate the general usefulness of natural product derived spin labels as innovative tools for chemical biology.

 J. P. Gölz, S. Bockelmann, K. Mayer, H.-J. Steinhoff, H. Wieczorek, M. Huss, J. P. Klare, D. Menche, EPR Studies of V-ATPase with Spin-Labeled Inhibitors DCC and Archazolid: Interaction Dynamics with Proton Translocating Subunit c, ChemMedChem 2016, 11, 420-428. (link)



Dickschat TOC Graphic.jpg

  T. A. Klapschinski, P. Rabe, J. S. Dickschat,
  Pristinol, a Sesquiterpene Alcohol with
  Unprecedented Skeleton from Streptomyces
, Angew. Chem. Int. Ed. 2016,
  55, 10141-10144. (link)
A terpene cyclase from Streptomyces pristinaespiralis was characterised as
(+)-(2S,3S,9R)-pristinol synthase. The structure of this sesquiterpene alcohol with a new carbon skeleton was established by NMR spectroscopy and single-wavelength anomalous dispersion X-ray crystallography. Extensive isotopic labelling experiments were performed to distinguish between various possible cyclisation mechanisms of the terpene cyclase and to decipher the EI-MS fragmentation mechanism of pristinol.


 Katalytisch, effizient, atom-ökonomisch: Ein neuer Zugang zu Alkaloidgerüsten

Gansäuer AC-2

S. Hildebrandt, A. Gansäuer, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 9719–9722. (link)
Die katalytische C-H-Funktionalisierung aromatischer Verbindungen ist eines der aktivsten Gebiete der Organischen Synthese. Eine katalytische radikalische Funktionalisierung von Pyrrolen wurde nun durch Titanocen(III)-Katalyse ermöglicht. Da die Reaktion atom- ökonomisch, unter milden Bedingungen, mit einem ungiftigen und gut verfügbaren Metall unter niedriger Katalysatorbeladung verläuft, genügt sie den modernen Anforderungen an nachhaltige Chemie. Die entstehenden Alkaloidstrukturen sind wertvolle Intermediate in der Synthese komplexer Naturstoffe.



Dickschat Literatur

I. Burkhardt, T. Siemon, M. Henrot, L. Studt, S. Rösler, B. Tudzynski, M. Christmann, J. S. Dickschat, Mechanistic Characterisation of two Sesquiterpene Cyclases from the Plant Pathogenic Fungus Fusarium fujikuroi, Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 8748-8751. (link)
Two sesquiterpene cyclases from Fusarium fujikuroi were expressed in Escherichia coli and purified. The first enzyme was inactive because of a critical mutation, but activity was restored by sequence correction through site-directed mutagenesis. The mutated enzyme and two naturally functional homologues from other fusaria converted farnesyl diphosphate into guaia-6,10(14)-diene. The second enzyme produced eremophilene. The absolute configuration of guaia-6,10(14)-diene was elucidated by enantioselective synthesis, while that of eremophilene was evident from the sign of its optical rotation and is opposite to that in plants but the same as in Sorangium cellulosum. The mechanisms of both terpene cyclases were studied with various 13C- and 2H-labelled FPP isotopomers.

Epoxid-Hydrosilylierung: Hydroborierung vor dem wohlverdienten Ruhestand? 

 Gansäuer Klare weiss 2

D. Schwarz G. Henriques, K. Zimmer, S. Klare, A. Meyer, E. Rojo-Wiechel, M. Bauer, R. Sure, S. Grimme, O. Schiemann, R. A. Flowers II, A. Gansäuer
Highly Active Titanocene Catalysts for Epoxide Hydrosilylation: Synthesis, Theory, Kinetics, EPR Spectroscopy
Angew.Chem. Int. Ed
. 2016, 55, 7671 –7675. (link)
Epoxid-Hydrosilylierungen ermöglichen die lang begehrte anti-Markownikow-Addition von Wasser an Alkene in zwei Stufen. DFT- Rechnungen zusammen mit kinetischen, EPR-spektroskopischen und synthetischen Untersuchungen führten zu einer neuartigen, einfach durchführbaren Katalysatorgenerierung. Sie erlaubten ferner einen tiefen Einblick in den Reaktionsmechanismus mit einem ungewöhnlichen Resting State.
Dank der hohen Ausbeuten kombiniert mit hohen Regio- und Diastereoselektivitäten mit Silanen als umweltfreundliches Reduktionsmittel wird sich die Epoxid-Hydro-silylierung als nachhaltige Konkurrenz zur klassischen Hydroborierung etablieren.

Wie formstabil ist „formstabil”?

TOC AC Schweez groß

Bei neuartigen Phenylen-Ethinylen-Butadiinyl-Rotaxanen, die über einen kovalenten Templatansatz synthetisiert wurden, wird ein Abfädeln der Rad- von der Achskomponente beobachtet (siehe Bild). Der Abfädelungsmechanismus wurde durch DFT-basierte Molekülmechanikrechnungen und eine String-Methode zur Simulation seltener Ereignisse untersucht.

C. Schweez, P. Shushkov, S. Grimme, S. Höger
Synthesis and Dynamics of Nanosize Phenylene-Ethynylene-Butadiynylene Rotaxanes and the Role of Shape Persistence
Angew. Chem. 2016, 128, 3389-3394 (pdf); Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 53, 3328-3333 (pdf).  DOI: 10.1002/anie.201509702R2 and 10.1002/ange.201509702R2


Gansäuer cover d

Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Reproduced with permission.
Katalytischer Tango: Die Katalysezyklen
greifen ineinander wie der Tanz eines
Tangopaars. Durch kooperative Katalyse können Radikale generiert und dann reduziert werden. Der milde Prozess eignet sich auch für gezielte Modifikation von Naturstoffen.

Y.-Q. Zhang, V. Jakoby, K. Stainer, A. Schmer, S. Klare, M. Bauer, S. Grimme, J. M. Cuerva, A. Gansäuer
Amid-substituierte Titanocene für die H-Atom-Transfer-Katalyse
Angew. Chem. 2016,128, 1546-1550. (link)
DOI: 10.1002/ange.201509548
(Pressemitteilung der UBonn)





Ein π-konjugiertes molekulares Wagenrad mit 6nm Durchmesser liefert neue Einsichten in die Photophysik konjugierter Polymere.

V. Aggarwal, A. Thiessen, A. Idelson, D. Kalle, D. Würsch, T. Stangl, F. Steiner, S.-S. Jester, J. Vogelsang, S. Höger, J. M. Lupton
Fluctuating exciton localization in giant π-conjugated spoked-wheel macrocycles
Nat. Chem. 2013, 5, 964-970. (link)