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(c) 2002 BMO

"Charakterisierung und Ultrakurzzeitspektroskopie von neusynthetisierten Schaltfarbstoffen"
Teja Herzog


Abstract:
Photochrome Moleküle stellen Schalter auf molekularer Ebene dar, die durch den Einfluss elektromagnetischer Strahlung in zwei verschiedene Formen überführt werden können. Die Anwendungsbereiche eines Schalters, der auf molekularer Ebene zwei Zustände mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften (geometrische Struktur, Absorptionsspektrum, Oxidations- und Reduktionspotentiale, Brechungsindex, Dielektrizitätskonstante etc.) besitzt, sind vielfältig. Voraussetzung für jede Verwendung photochromer Substanzen ist die Untersuchung ihrer spektroskopischen Eigenschaften. Für eine Weiterentwicklung bzw. technische Anwendung sind neben einer hohen Zyklenzahl auch die Stabilität der durch Bestrahlung erzeugten Form, spektroskopische Eigenschaften wie Quantenausbeuten, Fluoreszenz und die Kinetik der Photoreaktion von Bedeutung. Die Charakterisierung neusynthetisierter Schaltfarbstoffe stellt einen grundlegenden Schritt bei der Erforschung moderner photochromer Substanzen dar. Ein detailliertes Verständnis chemischer Reaktionen wird erst durch Beobachtung der Dynamik von Bindungsbrüchen bzw. -neubildungen in dem ihnen zugrundeliegenden Zeitbereich, dem Femtosekundenregime (1 fs = 10−15s) ermöglicht. Daher wird die Charakterisierung mittels stationärer spektroskopischer Techniken durch die Ergebnisse eines transienten Absorptions-Experiments ergänzt. Die chemische Basis der in der vorliegenden Arbeit vorgestellten organischen photochromen Substanzen, lässt sich in zwei Kategorien einteilen. Es wird einerseits die Z/E-Isomerisierung einiger Hemithioindigo-Derivate (HTI), andererseits die pericyclische Ringöffnungsreaktion verschiedener Chromen-Verbindungen untersucht. Die in Kap. 4 vorgestellten HTI-Verbindungen sind photochrome Substanzen vom P-Typ, die in Kap. 5 untersuchten Chromene vom T-Typ. HTI ist aufgrund seiner photochemischen Eigenschaften für biophysikalische Anwendungen geeignet. Als optisch steuerbares Schaltermolekül kann Hemithioindigo beispielsweise als mechanischer Trigger in Peptidstrukturen integriert werden. Bisher wurden zu diesem Zweck als Schaltermoleküle Azobenzolderivate eingesetzt, deren Z/E-Isomerisierung auf einer Pikosekundenzeitskala (1 ps = 10−12 s) abläuft. Das Schaltermolekül wird dabei eingesetzt, um gezielte Konformationsänderungen in kleinen Peptidstrukturen zu induzieren. Die somit im Peptid ausgelösten konformellen Änderungen können mit zeitaufgelöster Spektroskopie verfolgt werden. Auf diese Art können initiale Vorgänge der Peptidfaltung in Echtzeit beobachtet werden. Durch die Teilnahme von Peptiden und Proteinen an zahlreichen biologischen und biochemischen Prozessen wird die Relevanz von Faltungsstudien deutlich. Aufgrund der Toxizität und leichten Oxidierbarkeit von Azobenzolderivaten ist die Entwicklung und Charakterisierung neuer Schaltermoleküle, welche für eine Anwendung in vivo geeignet sind, von großem Interesse.

BMO authors (in alphabetic order):
Teja Herzog

Assoziierte Projekte:
Photoisomerizations

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Letzte Änderung: 2016-09-14 13:34