Dimerisierung

Dimerisierung bezeichnet in der Chemie den Prozess, bei dem zwei identische oder verschiedene Monomere zu einem Dimer verbunden werden. Dabei kann es sich um eine kovalente Bindung handeln oder um eine nicht-kovalente Assoziation. Dimeren treten in der organischen Chemie, Biochemie, Pharmakologie und Materialwissenschaften auf und beeinflussen Eigenschaften wie Stabilität, Reaktivität und Funktion.

Es gibt covalente Dimerisierung, bei der zwei Monomere durch neue chemische Bindungen miteinander verbunden werden (zum Beispiel Disulfidbildung, Kondensation oder Radikal-Rekombination), sowie nicht-kovalente Dimerisierung, bei der Moleküle durch Wasserstoffbrücken, ionische oder van-der-Waals-Kräfte zusammenhalten. Eine besondere Form ist die Photodimerisierung, bei der Licht eine Dimerbildung auslöst oder verstärkt.

Chemisch lässt sich Dimerisierung oft als Gleichgewicht 2M ⇌ M2 beschreiben. Für nicht-kovalente Dimere gilt das Massenwirkungsgesetz mit dem Dissoziationskonstante Kd = [Monomer]^2 / [Dimer] (bzw. K = [Dimer]/[Monomer]^2, je nach Definition). Die Konzentration, Temperatur und Lösungsmittel beeinflussen das Ausmaß der Dimerbildung; kovalente Dimerisierung kann gegen Reaktion reversibel oder irreversibel sein.

In Biologie und Biochemie sind Homodimere und Heterodimere wichtige Funktionsformen von Proteinen, Rezeptoren und Transkriptionsfaktoren. In der Polymer- und Materialchemie wird Dimerisierung zur Steuerung von Polymerisierung, Vernetzung oder schaltbaren Eigenschaften eingesetzt. Dimeren können außerdem Analytik beeinflussen, da sie Monomere in Messungen scheinbar eliminieren.

Beispiele umfassen die Disulfidbrückenbildung zwischen Cysteinresten in Proteinen, die photochemische Dimerisierung von Aromaten wie Phenyl- oder Anthracenderivaten, sowie die Bildung stabiler, nicht-kovalenter Dimere durch Protein-Protein-Interaktionen.