Aktuelle Publikationen
von Nicholas Birchall, Fridolin Hennhöfer, Martin Nieger, Dietrich Gudat
A chromium complex carrying two benzanellated N-heterocyclic phosphenium (bzNHP) ligands was prepared by a salt metathesis approach. Spectroscopic studies suggest that the anellation enhances the π-acceptor ability of the NHP-units, which is confirmed by the facile electrochemical reduction of the complex to a spectroscopically characterized radical anion. Co-photolysis with H2 allowed extensive conversion into a σ-H2-complex, which shows a diverse reactivity towards donors and isomerizes under H−H bond fission and shift of a hydride to a P-ligand. The product carrying phosphenium, phosphine and hydride ligands was also synthesized independently and reacts reversibly with CO and MeCN to yield bis-phosphine complexes under concomitant Cr-to-P-shift of a hydride. In contrast, CO2 was not only bound but reduced to give an isolable formato complex, which reacted with ammonia borane under partial recovery of the metal hydride and production of formate. Further elaboration of the reactions of the chromium complexes with CO2 and NH3BH3 allowed to demonstrate the feasibility of a Cr-catalyzed transfer hydrogenation of CO2 to methanol. The various complexes described were characterized spectroscopically and in several cases by XRD studies. Further insights in reactivity patterns were provided through (spectro)electrochemical studies and DFT calculations.
Chem. Eur. J. 2024, 30, e202401714
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Prof. Dietrich Gudat
Institut für Anorganische Chemie
Universität Stuttgart
von Andreas Schneider, Thomas B.. Lystbænk, Daniel Markthaler, Niels Hansen und Bernhard Hauer
Terpene synthesis is at the heart of organic synthesis and often represents the state-of-the-art in synthetic methodologies. A remaining challenge is the correct three-dimensional assembly of the terpene skeleton via cationic cyclization of abundant linear precursors. Nature has been using this strategy for eons by employing the catalytic excellence of terpene cyclases. In this paper, we harness the synthetic power of engineered squalene-hopene cyclases and demonstrate the chemoenzymatic synthesis of ten chiral (mero-)terpenes with up to five stereocenters and >99% ee and de.
Nature communications, 2024, doi 10.1038/s41467/-024-448993
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Prof. Bernhard Hauer
Institut Biochemie und Technische Biochemie,
Abteilung Technische Biochemie
Universität Stuttgart
von Patrick Probst, Jonas Groos, Dongren Wang, Alexander Beck, Katrin Gugeler, Johannes Kästner,
Wolfgang Frey, und Michael R. Buchmeiser
J. Am. Chem. Soc. 2024 146 (12), 8435-8446
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Prof. Michael R. Buchmeiser
Institut für Polymerchemie
Universität Stuttgart
von Yannick Stöckl*, Katrin Gugeler, Celine M. Holzwarth, Wolfgang Frey, Sascha Wegner, Birgit Claasen, Anna Zens, Dietrich Gudat, Christian P. Sindlinger, Johannes Kästner*, und Sabine Laschat
Organometallics 2024, 43, 3, 330–340.
Enantioenriched boron chelates show promising synthetic and luminescent properties; however, the challenging synthesis makes these compounds scarce. In our earlier work, we established a chirality transfer from boron O,N-chelates toward enantioenriched C,N-chelates. This methodology proved to be quite robust, in terms of yields and selectivity. However, unexpected steric effects on stereocontrol prompted a deeper investigation of the chirality transfer. In order to gain a holistic understanding of this process, we studied the structure of the O,N- and C,N-chelates as well as the stability of the dative B–N bonds. Furthermore, the proposed ate-complex as a reaction intermediate could be characterized using heteronuclear (2D) NMR spectroscopy. For this ate-complex, a tridentate O,N,N-chelate effect of the borate anion with the Li-cation was observed. Additional experiments indicated that the borate formation governs the stereoselectivity of chirality transfer. For a successful chirality transfer, an unprecedented SN2-type breaking of the dative B–N bond with an organometallic nucleophile was identified by DFT calculations as the most likely reaction path. For other cases, decreased or inverse enantioselectivity was rationalized by a solvent-assisted pathway.
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Prof. Sabine Laschat
Institut für Organische Chemie
Universität Stuttgart
von Jan S. Florenski, Noah Schellander, Prof. Dr.-Ing. Elias Klemm
ChemCatChem 2024, e202301
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Prof. Elias Klemm
Institut für Technische Chemie
Universität Stuttgart
Terpene können durch Brønsted- und Lewis-Säuren isomerisiert werden, wobei schwer zu trennende Produktgemische entstehen. Uns ist es nun gelungen eine Variante des Enzyms Squalen-Hopen-Zyklasen zu entwickeln, die die schwierige Isomerisierung mit bisher unerreichter Präzision katalysiert. Wir zeigen, wie die fein justierte Kontrolle des Carbo-Kations im Enzym, die (+)-Borneol-Selektivität von 1% auf >90% (>99% de) steigern lässt. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Silvia Osuna, Univ. Girona deuten unsere kombinierten experimentellen und rechnerischen Daten darauf hin, dass die Orientierung wichtiger aromatischer Reste zu einer Umstrukturierung des Wassernetzwerks führt, die die selektive Terminierung des sekundären Isobornyl-Kations erleichtert. Diese Arbeit erweitert unser mechanistisches Verständnis von Carbo-Kation-Umlagerungen und schafft die Voraussetzungen für eine zielgerichtete Reorganisation des Gerüsts von weit verbreiteten Terpenen.
von Julian Ludwig, Christian Curado-Carballada, Stephan C. Hammer, Andreas Schneider, Svenja Diether, Nico Kress, Sergi Ruiz-Barragán, Sílvia Osuna* und Bernhard Hauer*
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Prof. Bernhard Hauer
Institut Biochemie und Technische Biochemie,
Abteilung Technische Biochemie
Universität Stuttgart
Hydrido-closo-Borate mit nicht-klassischen Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den hydridischen Wasserstoffatomen der Boratanionen und den protonischen Wasserstoffatomen von Ammoniak- oder Hydrazinmolekülen bzw. Ammonium- oder Hydraziniumkationen gemäß B–Hδ–··· Hδ+–N, die als sogenannte "dihydrogen bonds" präformierte Reaktionspfade zur irreversiblen Abspaltung von elementarem Wasserstoff (H2) angesehen werden können, stellen bemerkenswert leichte Wasserstoffspeicher dar. Allen voran seien hier Verbindungen, wie etwa (NH4)2[BnHn], (N2H5)2[BnHn] und (N2H5)2[BnHn] · 2 N2H4 mit n = 10 und 12 genannt, deren thermischer Abbau zu Bornitrid und amorphem Bor sowie großen Mengen an Wasserstoff führt.
Der jüngste Bericht hierzu findet sich in L. W. Zimmermann, R. Aghaei Hakkak, M. Ranjbar, Th. Schleid: "Crystal Structures and Thermal Analyses of Three New High-Energy Hydrazinium Hydro-closo-Borates", Int. J. Hydrog. Energy 2024, 49, 1469–1477.
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Prof. Thomas Schleid
Institut für Anorganische Chemie
Universität Stuttgart
von S. Gergel, J. Soler, A. Klein, K. H. Schülke, B. Hauer, M. Garcia-Borràs und S. Hammer.
The direct regioselective oxidation of internal alkenes to ketones poses an important synthetic challenge. Now, directed evolution of a cytochrome P450 enzyme affords a ketone synthase that can efficiently oxidize internal arylalkenes directly to ketones with high chemo- and regioselectivity.
Nature Catalysis 2023
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Prof. Bernhard Hauer
Institut Biochemie und Technische Biochemie,
Abteilung Technische Biochemie
Universität Stuttgart
In der Zeitschrift Angewandte Chemie ist eine Publikation der Arbeitsgruppe von Prof. Clemens Richert erschienen. Im Rahmen eines Projektes des Transregio-Sonderforschungsbereiches 235 konnte nachgewiesen werden, dass die Aminosäure Prolin und Einzelbausteine der RNA zu Verbindungen reagieren, die als Ausgangsmaterial für das enzymfreie genetische Kopieren von RNA-Sequenzen agieren. Diese bisher unbekannte Synergie zwischen den Bausteinen von Eiweißen und genetischem Material hilft den molekularen Ursprung des Lebens zu erklären.
Lesen Sie hier die Mitteilung auf der Homepage des Instituts
bzw. auf der Homepage des SFBs 235
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Prof. Clemens Richert
Institut für Organische Chemie
Universität Stuttgart
von Shubhadeep Chandra, Dr. Arijit Singha Hazari, Dr. Qian Song, David Hunger, Dr. Nicolás. I. Neuman, Prof. Dr. Joris van Slageren, Prof. Dr. Elias Klemm, Prof. Dr. Biprajit Sarkar.
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Prof. Biprajit Sarkar
Institut für Anorganische Chemie
Universität Stuttgart
von Jona T. Schelle, William Lepottevin und Bernhard Hauer
Oxyfunctionalization reactions are of great interest in organic chemistry and industry. Rieske non-heme iron oxygenases, such as cumene dioxygenase, have shown significant potential for these reactions. However, scaling up oxygenase-catalyzed reactions can be challenging due to their reliance on molecular oxygen. In this study, we optimized the reaction set-up and oxygen uptake for cumene dioxygenase-catalyzed biotransformations and successfully scaled up the reaction volume from 1 mL to 200 mL. Our results demonstrate the applicability of our set-up for product isolation and characterization.
Chemie Ingenieur Technik 95,5: 607 – 611 (2023)
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Prof. Bernhard Hauer
Institut Biochemie und Technische Biochemie,
Abteilung Technische Biochemie
Universität Stuttgart
von Benjamin Aberle, Daniel Kowalczyk, Simon Massini, Alexander-N. Egler-Kemmerer, Sebastian Gergel, Stephan Hammer, Bernhard Hauer
Terpenes are natural compounds with diverse applications, but the available carbon scaffolds are limited by their biosynthesis from five carbon precursors. To gain access to non-natural terpenoids, we identified and engineered methyltransferases for late-stage C-methylation of unactivated alkenes. The engineering resulted in a 55-fold improvement of conversion of (E,E)-farnesol with > 99% selectivity. In total, five non-natural terpenoids were produced and isolated using this biocatalytic method. This opens new avenues for the modification of the carbon scaffold of terpenes.
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Institut Biochemie und Technische Biochemie,
Abteilung Technische Biochemie
Universität Stuttgart
Ältere Publikationen
von Andreas Schneider; Christian Curado; Thomas B. Lystbaek; Sílvia Osuna; Bernhard Hauer
Angewandte Chemie: DOI number 10.1002/anie.202301607
The synthetic power of terpene cyclases is of broad academic as well as industrial interest as it can cut down synthetic routes to complex cyclic terpenes to essentially one step. However, these enzymes usually lack catalytic turnovers and stability under the new-to-nature conditions. Teaming up with the BioCompLab, Girona of Silvia Osuna, we showcase the synergy of tailoring the active site and entrance tunnel of the squalene-hopene cyclase for the stereocontrolled cationic cyclization of E,E-homofarnesol to (–)-ambroxide with >100.000 total turnovers.
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Institut Biochemie und Technische Biochemie,
Abteilung Technische Biochemie
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von Kristina Schell, Heng Li, Lukas Lauterbach, Kizerbo A. Taizoumbe, Jeroen S. Dickschat und Bernhard Hauer
Enzyme active site confinement is important for efficient chemical reactions and catalysis. However, a strongly confined active site limits the range of substrates that can be used. In this study we developed a structure-guided strategy to create alternative confinement in the squalene-hopene cyclase enzyme, which aims to pre-organize geranyl acetone analogs with deviant isoprene patterns via proximity and substrate shape complementarity. The approach generated a final enzyme variant with significantly increased turnover number and catalytic efficiency, demonstrating potential to overcome limitations in biocatalyst engineering and generate interesting building blocks.
ACS Catalysis 2023, 13, 5073-5083
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Institut Biochemie und Technische Biochemie,
Abteilung Technische Biochemie
Universität Stuttgart
von Dongyang Chen, Francisco Tenopala-Carmona, Julius A. Knöller, Andreas Mischok, David Hall, Subeesh Madayanad Suresh, Tomas Matulaitis, Yoann Olivier, Pierre Nacke, Frank Gießelmann, Sabine Laschat, Malte C. Gather, Eli Zysman-Colman
The use of thermally activated delayed fluorescence (TADF) emitters and emitters that show preferential horizontal orientation of their transition dipole moment (TDM) are two emerging strategies to enhance the efficiency of OLEDs. We present the first example of a liquid crystalline multi-resonance TADF (MR-TADF) emitter, DiKTa-LC. The compound possesses a nematic liquid crystalline phase between 80 °C and 110 °C. Importantly, the TDM of the spin-coated film shows preferential horizontal orientation, with an anisotropy factor, a, of 0.28, which is preserved in doped poly(vinylcarbazole) films. Green-emitting (λEL = 492 nm) solution-processed OLEDs based on DiKTa-LC showed an EQEmax of 13.6%. We thus demonstrate for the first time how self-assembly of a liquid crystalline TADF emitter can lead to the so-far elusive control of the orientation of the transition dipole in solution-processed films, which will be of relevance for high-performance solution-processed OLEDs.
Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202218911.
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Prof. Sabine Laschat
Institut für Organische Chemie
Universität Stuttgart
von Andreas Schneider, Jacqueline Ruppert, Thomas B. Lystbaek, Silke Bastian, Bernhard Hauer.
ACS Catal. 2023, 13, XXX, 1946–1951
Nature evolved the active site of the squalene-hopene cyclase (SHC) for perfectly aligned shape-complementary interactions with its substrate squalene. The resulting strong confinement is a prerequisite to guide the carbocationic intermediates of the Brønsted-acid catalyzed polycyclizations of terpenes. In contrast, however, this confined active site restricts the activation of deviant substrates. Writing in ACS Catalysis, we describe how to tailor the active site of the SHC for a highly enantioselective semipinacol rearrangement of bicyclic allylic alcohols. This work further highlights the general applicability of the SHC for stereoselective Brønsted acid catalysis.
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Abteilung Technische Biochemie
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von Simon Suhr, Robert Walter, Julia Beerhues, Uta Albold und Biprajit Sarkar
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Prof. Biprajit Sarkar
Institut für Anorganische Chemie
Universität Stuttgart
by Ana I. Benítez-Mateos, Andreas Schneider, Eimear Hegartry, Bernhard Hauer and Francesca Paradisi
Nature Communication: 10.1038/s41467-022-34030-0
Terpene cyclases are of great chemical interest due to their unique ability to forge chiral cyclic hydrocarbon scaffolds within a single cationic cyclization cascade. In our newest collaboration with the Paradisi Lab, Univ. Bern we describe a new method to boost the catalytic performance of the membrane-bound squalene-hopene cyclase. Using the enzyme in a spheroplast environment, we could overcome the diffusion barrier of the E. coli outer membrane and thus improve the catalytic cyclization of a broad substrate scope by up to 100-fold.
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Institute of Biochemistry and Technical Biochemistry,
Department Technical Biochemistry
University of Stuttgart
von Richard Rudolf, Nicolás I. Neuman, Robert R. M. Walter, Mark R. Ringenberg und Biprajit Sarkar
Angew. Chemie 2022, 61, e202200653
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Institut für Anorganische Chemie
Universität Stuttgart
VIP Publikation in der Angewandten Chemie: Enzyme-Free Copying
of 12 Bases of RNA with Dinucleotides
von Gabrielle Leveau, Daniel Pfeffer, Bernhard Altaner, Eric Kervio, Franziska Welsch, Ulrich Gerland und Clemens Richert
Dinucleotide als Bausteine für das genetische Kopieren von RNA machen es erstmals möglich Sequenzen von bis zu 12 Basen enzymfrei in eine Kopie zu überschreiben. Dies ist für den Ursprung des Lebens von Bedeutung.
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Institut für Organische Chemie
Universität Stuttgart
von Robert U. StelzerRobert U. Stelzer, Yuji Ikeda*, Prashanth Srinivasan, Tanja S. Lehmann, Blazej Grabowski, und Rainer Niewa
Material für die Li-Sn-Batterie für bisher höchste Kapazitäten in einer engen Kooperation zwischen experimentellen anorganischen Chemikern und Materialwissenschaftlern der theoretischen Materialsimulation entdeckt.
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Prof. Rainer Niewa
Institut für Anorganische Chemie
Universität Stuttgart
von Dr. Arijit Singha Hazari, Shubhadeep Chandra, Prof. Sanjib Kar, Prof. Dr. Biprajit Sarkar
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Institut für Anorganische Chemie
Universität Stuttgart
von Hang Liu, Dr. Hongguang Wang, Dr. Qian Song, Dr. Kathrin Küster, Prof. Ulrich Starke, Dr. Peter A. van Aken und Prof. Elias Klemm
Angew. Chem.Int. Ed.2022, e202117058
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Institut für Technische Chemie
Universität Stuttgart
by Lea R. Rapp, Sérgio M. Marques, Bernd Nebel, Dr. Jiri Damborsky and Bernhard Hauer
In their VIP Paper, L. R. Rapp and colleagues describe dodecylamine as a P450 monooxygenase wild-type inhibitor that could be accepted as a novel substrate by engineering the enzyme’s entrance tunnel using a simple MS-based rapid-flow analysis technique. By combining experimental and computational work, the effects of the mutations on the substrate tunnel architectures were demonstrated. The results demonstrate the great potential of enzyme engineering beyond the active site to open the catalytic space to new groups of molecules or even alter inhibition.
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Department Technical Biochemistry
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Achtung: Sitzungen des Habilitationsausschusses und
des Großen Promotionsausschusses finden nur bei Bedarf statt.
12. März 2025
Kleiner Promotionsausschuss
30. April 2025
Großer Fakultätsrat,
Kleiner Promotionsausschuss
04. Juni 2025
Großer Fakultätsrat,
Kleiner Promotionsausschuss
02. Juli 2025
Großer Fakultätsrat,
Kleiner Promotionsausschuss
15. Oktober 2025
Großer Fakultätsrat,
Kleiner Promotionsausschuss, Großer Promotionsausschuss
12. November 2025
Großer Fakultätsrat,
Kleiner Promotionsausschuss
17. Dezember 2025
Großer Fakultätsrat,
Kleiner Promotionsausschuss
21. Januar 2026
Großer Fakultätsrat,
Kleiner Promotionsausschuss
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Die Fakultät Chemie verfügt über eine Glasbläserwerkstatt und eine mechanische Werkstatt.
Um die Belange der Werkstätten kümmert sich unsere Werkstattkommission. Der Leiter der Kommission ist Prof. Elias Klemm ITC. Weitere Mitglieder sind: Dr. Dominik Bloos IPC, Jun.-Prof. Bertold Rasche IAC, Dr. Johannes Ackermann IOC, Prof. Oliver Clemens IMW, Dr. Klaus Dirnberger IPOC und Dipl.-Ing. Ines Lauerwald ITC.
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Dekanatsbüro
Monika Carey
Sekretariat
Dorothea Häussermann
Dr.Fakultätsmanagerin
Isabella Waldner
Dr.Fakultätsmanagerin - abwesend von 1.10.2024 bis 30.09.2025.
Bitte wenden Sie sich an
Dr. Dorothea Häussermann