In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese und die Charakterisierung von Carbosiloxandendrimeren der 1. – 3. Generation, welche periphere Me2SiH, MeSiH2 bzw. SiH3 Gruppen besitzen, vorgestellt. Ausgehend von diesen Verbindungen konnte am Beispiel eines mit einer Dimethylvinylsilyl-Einheit funktionalisierten Titanocendichlorides gezeigt werden, dass sich durch die Hydrosilylierungsreaktion metallorganische Bausteine an SiH-funktionalisierte Carbosiloxandendrimere anbinden lassen. Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit bildeten Carbosilandendrimere. Eine neue Variante der Darstellung dieser Moleküle durch die konvergente Synthesemethode mit Hilfe von kettenverlängernden, 1 zu 2 bzw. 1 zu 3 verzweigten Bausteinen konnte partiell erfolgreich durchgeführt werden. Die Anbindung von cyclischen (12-Krone-4, 15-Krone-5, 18-Krone-6, Sila-8-Krone-3, Sila-11-Krone-4) und acyclischen (Triethylenglycolmonomethylether) Polyethern an dendritische Carbosilane der 1. und 2. Generation wird ebenfalls beschrieben. Hierzu wurden Carbosilandendrimere mit peripheren SiH-Einheiten durch Hydrosilylierung mit den entsprechenden allyl- bzw. vinylfunktionalisierten Ethern zur Reaktion gebracht. Die auf diesem Weg erhaltenen Dendrimere mit endständigen cyclischen bzw. linearen Polyethern wurden mit Alkalimetallionen (Li+, Na+, K+) umgesetzt und die entstandenen Komplexe massenspektrometrisch untersucht.

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese chromophorer Xerogele des Typs II auf Grundlage nucleophiler aromatischer Substitutionsreaktionen von Fluorarenen mit aminofunktionalisierten Trialkoxysilanen in Tetraethoxysilan als Lösungsmittel beschrieben. Die Herstellung von anorganisch-organischen Sol-Gel-Hybridmaterialien gelingt dabei in einer Eintopfreaktion. Neben kommerziell erhältlichen Fluoraromaten, wie z.B. 4-Fluornitrobenzen, wurden fluorfunktionalisierte Azomethine, Diazoverbindungen und Diphenylaminderivate eingesetzt. Die Synthese und Charakterisierung literaturunbekannter Fluoraromaten wird beschrieben. Besonderes Augenmerk lag auf der Reproduzierbarkeit der Xerogelsynthesen und der Charakterisierung der Xerogele durch Methoden der Festkörper-NMR- und UV/Vis-Spektroskopie sowie der Elektronenmikroskopie.

In der vorliegenden Arbeit wird eine konvergente Synthesestrategie zum Aufbau von formstabilen dendritischen Carbosilanmolekülen mit 1,4-Phenyleneinheiten, welche als “Silicium-Silicium-Spacer” fungieren, vorgestellt. Zur Darstellung dieser Verbindungen kommen repetitive Lithiierungs-Silylierung-Zyklen zur Anwendung. Die Lithiierung von 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (n = 0, 1, 2, 3) mit nBuLi und die Umsetzung von in-situ generiertem 1-Li-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 mit SiCl4 liefert Dendrimere der 0. Generation Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)4 (n = 1, 2, 3). Wird 1-Li-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 mit 1-Br-4-SiCl3-C6H4 zur Reaktion gebracht, sind Dendronen der 0. Generation 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (n = 0; 1; 2; 3) zugänglich. Durch repetitive Lithiierungs-Silylierungs-Zyklen können ausgehend von 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4- Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 Dendrimere höherer Generationen aufgebaut werden. Bringt man die lithiierte Spezies 1-Li-4- C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3, welche ausgehend von 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 durch Metallierung mit tBuLi zugänglich ist, in Anwesenheit von TMEDA mit SiCl4 zur Reaktion, so erhält man die Dendrimere der 1. Generation Si(C6H4-4-(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3)4 (G1b, n = 1; G1c n = 2). Erfolgt die Silylierung jedoch in Abwesenheit von TMEDA, werden die Chlorsilane ClSi(C6H4-4-(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3- n)3)3 (D1bCl, n = 1; D1cCl, n = 2) gebildet. Die Silylierung von 1-Li-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 mit 1-Br-4-SiCl3-C6H4 liefert die Dendronen der 1. Generation 1-Br-C6H4-4-Si(C6H4-4-(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3)3 (D1b, n = 1; D1c, n = 2; D1d, n = 3). Diese liegen in einem Gleichgewicht monomerer und komplementärer dimerer Spezies vor. Die Dimerisierung kann durch NMR-Untersuchungen sowie durch die Einkristallröntgenstruktur von D1bCl belegt werden. Die Darstellung von Carbosilanen des Typs PhMeSi((CH2)3B(OH)2)2 (2), Si(C6H4-4-SiMe2((CH2)3B(OH)2)4 (5), PhMeSi((CH2)3OH)2 (3) und Si(C6H4-4-SiMe3-n((CH2)3OH)n)4 (6a, n = 1; 6b, n = 2; 6c, n = 3) wird beschrieben. Die Boronsäuren 2 und 5 sind durch Umsetzung von PhMeSi(CH2CH=CH2)2 (1) und Si(C6H4-4-SiMe2(CH2CH=CH2))4 (4a) mit HBBr2·SMe2 und anschließender Hydrolyse zugänglich, während 3 und 6a - 6c durch Hydroborierung von 1 und 4a - c mit BH3·SMe2 und anschließender Oxidation mit H2O2 erhalten werden. Die Einkristallröntgenstruktur von 6a zeigt, dass das Molekül aufgrund von π-π-Wechselwirkungen und der Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen Teil eines zweidimensionalen Netzwerks ist. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit widmet sich der Synthese und Charakterisierung von Dendrimeren der 0. und 1. Generation mit symmetrisch substituiertem Porphyrin-Grundgerüst als multifunktionalem Kern. Hierbei werden zunächst die allyl-terminierten Bromide 1-Br-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 (n =1, 2) bzw. die Dendronen -Br-4-C6H4- Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (n = 0, 1, 2) in die aromatischen Aldehyde 1-HOC-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 (2b, n = 1; 2c, n = 2) bzw. 1-HOC-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (4a, n = 0; 4b, n = 1; 4c, n =2) überführt. Aus diesen werden nach der Methode von Lindsey durch Umsetzung mit Pyrrol, BF3·OEt2 und DDQ die entsprechenden Porphyrine H2T(-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4)P (5b, n = 1; 5c, n = 2) bzw. H2T(-4-C6H4-Si(C6H4-4- Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)P (7a, n = 0; 7b, n = 1; 7c, n =2) aufgebaut. Deren Komplexierung mit Zn(OAc)2 liefert die Zn- Porpyrine Zn(II) T(-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4)P (6a, n = 1; 6b, n = 2) bzw. Zn(II) T(-4-C6H4-Si(C6H4-4- Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)P (8a, n = 0; 8b, n = 1; 8c, n =2). Ausgehend von 5b und 5c sind Porphyrine mit terminalen Hydroxyl-Carbosilan-Einheiten via Hydroborierung- Oxidation zugänglich. Diese Verbindungen einschließlich der entsprechenden Zn-Komplexe sind aufgrund ihrer Fähigkeit zur Ausbildung von Wasserstoffbrücken-Netzwerken in hohem Maße zum Aufbau von supramolekularen Strukturen geeignet. Anhand der Einkristallröntgenstruktur-Analyse von Zn[T(4-Si((CH2)3-OH)Me2-C6H4)P] 10a ist ersichtlich, dass dieses Metalloporphyrin aufgrund von dirigierenden Wasserstoffbrücken Teil eines selbst organisierenden Porphyrin-Netzwerks darstellt und darum einzigartige strukturelle Eigenschaften aufweist. Die Einkristallröntgenstrukturen von 5b, 5c, 6b und 7b werden ebenfalls vorgestellt.

The appropriate lipid environment is crucial for the proper function of membrane proteins. There is a tremendous variety of lipid molecules in the membrane and so far it is often unclear which component of the lipid matrix is essential for the function of a respective protein. Lipid molecules and proteins mutually influence each other; parameters such as acyl chain order, membrane thickness, membrane elasticity, permeability, lipid-domain and annulus formation are strongly modulated by proteins. More recent data also indicates that the influence of proteins goes beyond a single annulus of next-neighbor boundary lipids. Therefore, a mesoscopic approach to membrane lipid-protein interactions in terms of elastic membrane deformations has been developed. Solid-state NMR has greatly contributed to the understanding of lipid-protein interactions and the modern view of biological membranes. Methods that detect the influence of proteins on the membrane as well as direct lipid-protein interactions have been developed and are reviewed here. Examples for solid-state NMR studies on the interaction of Ras proteins, the antimicrobial peptide protegrin-1, the G protein-coupled receptor rhodopsin, and the K+ channel KcsA are discussed.

Techn. Universiẗat, Diss., 2004--Darmstadt.

Universiẗat, Diss., 2004--Düsseldorf.

Title: The Study of Dynamic Behaviour and Interactions During the Tempera- ture-Induced Phase Separation in Polymer Solutions Author: Hana Kouřilová Department / Institute: Charles University in Prague, Faculty of Mathemat- ics and Physics, Department of Macromolecular Physics Supervisor of the doctoral thesis: doc. RNDr. Lenka Hanyková, Dr. Abstract: 1 H and 13 C high-resolution NMR spectroscopies were used for the phase separation investigation in three types of polymer solutions: i) poly(N -isopropylmethacrylamide)/D2O/ethanol with or without negatively charged comonomer sodium methacrylate, ii) random copolymers poly(N -isopro- pylmethacrylamide-co-acrylamide) in D2O, D2O/ethanol and D2O/acetone and iii) D2O solutions of polymer mixtures poly(N -isopropylmethacrylamide)/poly(N - vinylcaprolactam). For i) cononsolvency effect and influence of temperature on the phase separation was studied. Differences between mesoglobules formed as a consequence of cononsolvency effect and of temperature were found. While inside the cononsolvency-induced mesoglobules no bound ethanol molecules were detect- ed, in the mesoglobules formed by the effect of temperature ethanol molecules were present. The charge introduced into the polymer chains strenghtens polymer- solvent interactions. For ii) mesoglobules were found to be...

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese und die Charakterisierung von linearen, sternförmig und dendritisch verzweigten Carbosilanen mit Me2SiH-Funktionen, vorgestellt. So konnten oligomere Carbosilane mit CH2CH2CH2SiMe2- als auch CH2CH2SiMe2-Wiederholungseinheiten dargestellt werden. Als Aufbaureaktionen dienten sowohl Alkylierungsreaktionen mit Allylmagnesiumchlorid als auch Hydrosilylierungsschritte mit Chlordimethyl- und Chlordimethylvinylsilan. Die Überführung der SiMe2Cl-Gruppen in SiMe2H-Funktionen gelang durch die Umsetzung mit Lithiumaluminiumhydrid. Besonderes Augenmerk lag auf dem Nachweis und der Abtrennung der bei diesen Reaktionen auftretenden Nebenprodukten. Einen Schwerpunkt dieser Arbeit bildete die NMR-spektroskopische Charakterisierung obiger Verbindungen, wobei insbesondere 2D-NMR-Methoden und die 29Si{1H}-NMR-Spektros-kopie zum Einsatz kamen. Für die Kohlenstoff-13-Signale dieser Verbindungen konnte aus den gewonnenen Daten der Einfluss der peripheren Substituenten in einem Inkrementensystem zusammengefasst und als Zuordnungshilfe herangezogen werden. Bisher fand ein Teil dieser Verbindungen als Bausteine in flüssigkristallinen Materialien (Arbeitskreis von Prof. Tschierske, Halle) Verwendung und erste Ergebnisse dazu werden diskutiert.

Hydroxylapatite (HA) is a frequently used bioceramic material for replacement of bone matter subjected to low loading conditions, for osseoconductive coatings on implants and for utilisation as a drug carrier. Plasma spraying is widely used to coat hydroxylapatite onto titanium alloys in hip endoprostheses. However, the high temperature of the plasma jet changes the crystallinity and decomposes hydroxylapatite. This affects in turn its bioconductivity. In this study, HA was coated onto Ti6Al4V substrates by atmospheric plasma spraying (APS). Also, a bionert TiO2 bond coat was applied between the HA coating and the titanium alloy. By means of some sensitive analytical techniques, notably nuclear magnetic resonance (NMR) and Raman spectroscopy, the structural decomposition of HA during plasma-spraying and the in vitro reconstruction mechanisms of distorted (oxy)hydroxylapatite to well-ordered hydroxylapatite were investigated. The advantages of such a bond coat were also shown.

The present thesis deals with the investigation of liquid-phase and gas-phase adsorption of metal-organic frameworks (MOFs) using NMR spectroscopy. NMR-based methods are developed and then applied to characterize the surface polarity of studied materials and the influence of structural flexibility on the adsorption selectivity. In the first part of the thesis a new methodology for surface polarity screening of MOFs is proposed based on quantitative 1H NMR spectroscopic measurements of liquid-phase adsorption. The influence of the surface polarity on the adsorption process was studied on several materials, e.g. activated carbons, PAF-1, MIL-101(Cr), HKUST-1, and UiO-67-series. The surface polarity was characterized through the difference in the 1,4-dioxane adsorption uptake from two solvents of opposite polarity, namely n-heptane and N,N-dimethylformamide. An NMR-derived surface polarity index was defined where the polarity of the MOF corresponds to its affinity to polar substances. It was demonstrated that the structural modifications of MOF materials, which should affect the polarity of these MOFs, are indeed reflected by the proposed polarity index. The second part of the thesis focuses on gas mixture adsorption experiments. Metal-organic frameworks are promising candidates for selective separation processes such as CO2 from methane. Framework flexibility is observed only for some special MOFs. The main question is: Does framework flexibility influence the adsorption selectivity? High-pressure in situ 13C NMR spectroscopy was used to monitor the adsorption of 13CO2/13CH4 gas mixtures. This method allows to distinguish between the two gases as well as between adsorbed molecules and the interparticle gas phase. Gas mixture adsorption was performed under isothermal conditions. The selectivity factor for CO2 adsorption from CO2/CH4 mixtures was measured as a function of total gas pressure. The flexible material SNU-9 as well as the flexible and the non-flexible forms of DUT-8(Ni) were compared. Maximum selectivity factors for CO2 were observed for the flexible form of DUT-8(Ni) in its open-pore state. In contrast, the rigid form of DUT-8(Ni) and SNU-9 especially in its intermediate state exhibit lower adsorption selectivity factors. This observation indicates significant influence of the framework flexibility on the adsorption selectivity.