Selektive Isotopenmarkierung von Molekülen wird eingesetzt um komplexe NMR Spektren von Proteinen zu vereinfachen, indem man unwichtige Signale eliminiert und somit Signalerkennung ermöglicht. In unseren Synthesewegen werden unterschiedliche Muster von 13C, 2H und 15N in den Zielmolekülen erzeugt, die im Folgenden als Bausteine in der Proteinexpression eingesetzt werden können. Die durchgeführten Synthesewege basieren auf kostengünstigen Isotopenquellen und der Verknüpfung literaturbekannter Reaktionen. Zum einen wurden eine α-Ketosäure und zum anderen Indol als Vorstufen für Tryptophan in E.Coli Expressionsmedium synthetisiert. Nach erfolgreichem Einbau der α-Ketosäure wurden unterschiedliche Synthesen für den Indolprecursor mit komplizierteren Isotopenmustern durchgeführt, die 13C-1H Spinsyteme in einem deuterierten Umfeld enthielten. Darüber hinaus wurde eine Syntheseroute entwickelt, die für mehrere enantiomerenreine Aminosäuren (Val, Leu, Try, Trp, Phe) anwendbar ist. Das chirale Zentrum dieser markierten Aminosäuren wurde enzymatisch generiert, wobei sowohl L- als auch D-Aminosäuren zugänglich sind. Diese markierten Aminosäuren können in der Festphasensynthese, sowie bei zellfreier Proteinsynthese eingesetzt werden.

Isotope labeling is used to simplify complex NMR spectra of proteins by increasing the amount of structural information and facilitating signal assignment. Recently, we developed and tested various synthetic routes to selectively label small molecules; these are added as amino acid precursors to E. coli expression media of proteins. After successful 13C incorporation of the 1-13C-α-keto acid, we synthesized more elaborate side chain labeled derivatives of indole as a precursor, featuring 13C isotope labeling in the five membered ring and an isolated 13C 1H spin system of the six membered ring in an otherwise deuterated background. Furthermore, we designed an economic and general reaction sequence applicable for several enantiopure amino acids such as Val, Phe, Leu, Tyr, Trp and potentially His; these could be used to enhance cell free protein expression or solid phase synthesis.