Bakterien sind in der Lage, sich schnell an wechselnde Umweltbedingungen anzupassen. Eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmung von verschiedensten Umweltreizen und der zellulären Antwort spielt die Genregulation durch Zweikomponenten-Systeme. Gut charakterisiert ist das ArsRS Zweikomomponenten-System in H. pylori, welches an der Ausbildung der Säureresistenz beteiligt ist und dem Bakterium so die Kolonisierung der Magenschleimhaut ermöglicht. Die Histidin-Kinase ArsS wird in Gegenwart von Säure aktiviert und phosphoryliert den Response-Regulator ArsR, der die Transkription von Target-Genen reguliert. In der periplasmatischen Sensordomäne der Histidin-Kinase ArsS sind sieben Histidinreste vorhanden, die aufgrund ihres pKa-Wertes von 6,0 bei Absenken des pH Wertes von pH 7 auf pH 5, was eine Aktivierung der Histidin-Kinase zur Folge hat, protoniert werden könnten. Es konnte gezeigt werden, dass der Histidinrest H94 der periplasmatischen Sensordomäne einen wesentliche Rolle bei der Säurewahrnehmung durch die Histidin-Kinase ArsS spielt. Die Einführung einer positiv geladenen AS an dieser Position allein reicht jedoch nicht aus, um die Kinase zu aktivieren, weshalb unklar bleibt, ob eine Protonierung des Histidinrestes H94 in vivo die Säurewahrnehmung vermittelt. Weiterhin konnten Indizien darauf erhalten werden, dass neben dem Histidinrest H94 noch weitere Aminosäuren an der Säurewahrnehmung durch die Histidin-Kinase beteiligt sind. Der Aspartatrest D124 leistet unter den negativ geladenen AS vermutlich den größten Beitrag zur Säurewahrnehmung. In den mit H. pylori nahe verwandten Arten Helicobacter hepaticus, Wolinella succinogenes und Campylobacter jejuni sind Orthologe zu dem ArsRS Zweikomponenten-System vorhanden. Um zu untersuchen, ob es sich bei der Säurewahrnehmung durch die Histidin-Kinase ArsS um eine spezifische Anpassung von H. pylori an sein Habitat handelt oder ob Säure einen allgemeinen Stimulus der ArsS-orthologen Kinasen darstellt, wurden Mutanten im genetischen Hintergrund von H. pylori G27 konstruiert, in welchen die Histidin-Kinase ArsS durch die orthologen Kinasen HH1608, CJ1262 und WS1818 substituiert wurde. Durch Transkriptionsstudien konnte gezeigt werden, dass die Kinase WS1818 eine gesteigerte Aktivität bei saurem pH-Wert aufweist. Auch die Kinase HH1607 kann Säure als einen Umweltreiz wahrnehmen, jedoch deutlich weniger effektiv als die Kinasen ArsS und WS1818. Ob die Zweikomponenten-Systeme HH1608/HH1607 und WS1817/WS1818 in vivo in H. hepaticus und W. succinogenes an der Wahrnehmung von Säure und evtl. an der Ausbildung einer Säureresistenz beteiligt sind, ist unklar, da über die Funktion dieser Zweikomponenten-Systeme bisher nichts bekannt ist. Die Kinase CJ1262 ist nicht in der Lage, Säure als einen Umweltreiz wahrzunehmen. Die beiden Response-Regulatoren HP1043 und HP1021 spielen vermutlich eine Rolle bei der Regulation von Genen, deren Produkte eine wichtige Funktion für das vegetative Zellwachstum haben. Die Aktivität der beiden RR wird entgegen dem gängigen Zweikomponenten-System-Paradigma nicht über eine Phosphorylierung moduliert. In der vorliegenden Arbeit wurde analysiert, ob eine strikte Expressionskontrolle für die wachstumsassoziierten Funktion dieser Response-Regulatoren von Bedeutung ist. Zu diesem Zweck wurden verschieden Mutanten konstruiert, in welchen die Transkription der Gene hp1021 und hp1043 unter der Kontrolle von unterschiedlich regulierten Promotoren stattfindet. Es konnte gezeigt werden, dass die Expression des Gens hp1043 sowohl transkriptionell als auch posttranskriptionell und/oder posttranslational strikt reguliert wird. Es kann deshalb postuliert werden, dass die Aktivität des RR HP1043 über die vorhandene Konzentration an Regulator in der Bakterienzelle beeinflusst wird. Die Expression des Gens hp1021 wird nicht strikt reguliert. Auf welche Weise die Aktivität des RR HP1021 moduliert wird, bleibt unklar. / Bacteria are able to adapt rapidly to alternating environmental conditions. Two component systems play a predominant role in sensing environmental stimuli and triggering a proper cellular response. The genome of Helicobacter pylori harbours only a few genes encoding for two component system proteins. The ArsRS two component system of H. pylori which controls the acid response and therefore is required for colonization of the mucus is well characterized. The kinase ArsS is activated under acidic conditions and phosphorylates the response regulator ArsR resulting in activation or repression of transcription of ArsRS-dependent target genes. The acid response of H. pylori is triggered when the pH drops from 7 to 5. Therefore, due to their side chain pKa-value of 6 seven histidine residues in the periplasmic sensor domain of the kinase ArsS were hypothesized to be involved in acid sensing. It was shown that the histidine residiue H94 is involved in the acid sensing by the histidine kinase ArsS. Substitution of H94 by the positively charged amino acid arginine did not result in a constitutively active ArsS protein. Therefore it remains unclear whether H94 contributes to the acid-sensing via protonation. Furthermore it was speculated that apart from histidine H94 other other amino acids contribute to the acid sensing of ArsS. Amongst them the aspartic acid residue D126 seems to play a predominant role. The closely related epsilon-proteobacteria Helicobacter hepaticus, Wolinella succinogenes and Campylobacter jejuni express ArsRS orthologs. Mutants of H. pylori G27 expressing the orthologous hisitine kinases WS1818, HH1607, and CJ1262 instead of the ArsS protein where constructed to investigate whether acidic pH is a common stimulus sensed by ArsS orthologs. Transcriptional analysis of the mutants revealed that the kinase WS1818 is activated under acidic conditions. The histidine kinase HH1607 also responds to acid as an environmental signal though less efficient than ArsS and WS1818. Since nothing is known about the function of the kinases HH1607 and WS1818 it remains unclear whether these proteins contribute to acid sensing and mounte an acid response in vivo in W. succinogenes and H. hepaticus. The kinase CJ1262 is not activated under acidic conditions. The response regulators HP1021 and HP1043 presumably play a role in the regulation of genes whose protein products have a fundamental function in vegetative cell growth. In contrast to the well established two component system paradigm their activity is not modulated via phosphorylation. In this work it was analyzed whether a strict control of their expression is required for the growth associated function of the respective response regulators. For this purpose several mutants were constructed in which the transcription of the genes hp1021 and hp1043 was placed under the control of different promoters. It was demonstrated that the expression of the gene hp1043 is controlled both on the transcriptional and posttranscriptional and/or posttranslational level and that this expression control is important for response regulator function. In contrast, strict expression control is not a prerequisite for the function of response regulator HP1021.

In der vorliegenden Arbeit wurden Diorganobismut-Spezies hinsichtlich ihrer Eigenschaften als Liganden in Übergangsmetallkomplexen, ihrer Lewis-Azidität, ihrer Eignung als Katalysatoren und die Generierung niedervalenter Spezies untersucht. / In this work, neutral and cationic diorganobismuth species have been studied, focusing on the rationalization of their Lewis acidity, their use as ligands in complexes of main group and transition metals and the identification of active catalysts.

In der Arbeit wurden systematisch die Einflüsse der Werkstoffzusammensetzungen und relevanter Gefügeparameter von gasdruckgesinterten Si3N4-Keramiken mit amorphen YSiAlON-Korngrenzenphasen auf ihr Korrosionsverhalten in sauren, zum Teil fluoridhaltigen Medien untersucht und wesentliche Mechanismen aufgeklärt. Im Wesentlichen wird die Korrosionsbeständigkeit von Si3N4-Keramiken in Säuren durch die Stabilität der in den Tripelpunkten lokalisierten Korngrenzenphase bestimmt. Entscheidend für ihre Stabilität ist vor allem der Anteil an netzwerkbildenden Komponenten in den amorphen YSiAlON-Strukturen der Korngrenzenphasen. In Abhängigkeit von den Werkstoffzusammensetzungen und den Korrosionsbedingungen konnten unterschiedliche Korrosionsmechanismen identifiziert werden. Verantwortlich hierfür sind passivierend wirkende SiO2-nH2O-Ablagerungen in den korrodierten Korngrenzenzwickeln. Die gefundenen Relationen zwischen Werkstoffstoffzusammensetzung und Korrosionsmedien einerseits sowie dem Korrosionsverhalten andererseits sind die Basis für weitergehende Entwicklungen von korrosionsresistenten Werkstoffen.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Reaktivität von niedervalenten Übergangsmetallkomplexen gegenüber Lewis-Säuren systematisch untersucht. Dabei konnten zwei unterschiedliche Reaktionsmuster aufgedeckt werden. Einerseits wurden Produkte der oxidativen Addition isoliert, andererseits wurde die Bildung von Lewis-Säure-Base-Addukten beobachtet. Die Umsetzung von [Pd(PCy3)2] mit den Bromboranen BrBCat’ und Br2BPip resultiert in den Palladiumborylkomplexen trans [(Cy3P)2Pd(Br)(BCat’)] und trans [(Cy3P)2Pd(Br){B(Br)Pip}]. Der weitere Fokus lag auf den vielversprechenden niedervalenten Platinverbindungen und der Variation der Lewis-Säure. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit den Bismuthalogeniden BiCl3 und BiBr3 lieferte die jeweiligen Produkte der oxidativen Addition. Von Ersterem konnten Kristalle erhalten werden, wobei der annähernd quadratisch-planare Komplex trans [(Cy3P)2Pt(Cl)(BiCl2)] die erste oxidative Addition eines Bismuthalogenids an ein niedervalentes Übergangsmetallzentrum repräsentiert. Der relativ einfache Zugang zu Systemen mit neuartigen Bindungsmodi ausgehend von Platin(0)komplexen war jedoch nicht nur auf Lewis-Säuren des p-Blocks beschränkt. Die Übertragung der Reaktivitätauf das stark Lewis-saure s-Block-Halogenid BeCl2 ermöglichte die Isolierung des Addukts [(Cy3P)2Pt–BeCl2]. Eine besondere Eigenschaft dieser Verbindung ist die Möglichkeit einer weiterführenden Substitution am Berylliumzentrum. So konnten durch Umsetzung mit Mesityllithium bzw. Methyllithium die entsprechenden heteroleptischen Verbindungen [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Mes] und [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Me] erhalten werden. Die analoge Umsetzung von [Pd(PCy3)2] mit BeCl2 resultierte nicht in der Bildung eines Addukts. Stattdessen bildet sich neben elementarem Palladium die dinukleare Verbindung [Be2Cl2(µ-Cl)2(PCy3)2]. Jedes Berylliumzentrum ist von einem verbrückenden und einem terminalen Chlorsubstituenten sowie einem Phosphanliganden annähernd tetraedrisch umgeben. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit Aluminiumhalogeniden in Toluol bzw. Benzol lieferte die unerwarteten Addukte [(Cy3P)2Pt–AlX3] (X = Cl, Br, I). [(Cy3P)2Pt–AlCl3] und [(Cy3P)2Pt–AlBr3] konnten hierbei strukturell charakterisiert werden. Beide Spezies zeigen eine außergewöhnliche T-förmige Struktur. Eine völlig andere Reaktivität wurde bei der analogen Reaktion von AlCl3 bzw. AlBr3 mit [Pt(PCy3)2] in THF beobachtet. Hier fand eine Ringöffnung statt und es resultierten die dimeren Produkte [(Cl)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlCl2∙thf]2 und [(Br)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlBr2∙thf]2. Ein Vergleich der Kristallstrukturen zeigt eine unterschiedliche Geometrie im Festkörper. Eine weitere Variation der Addukt-Systeme war nicht nur durch das Lösemittel, sondern auch die Anzahl der Phospanliganden möglich. Mit [Pt(PEt3)3] als Ausgangsmaterial konnten durch die Umsetzung mit AlCl3 und AlI3 in Benzol bzw. Toluol ebenfalls die entsprechenden Addukte dargestellt und strukturell charakterisiert werden. [(Et3P)3Pt–AlCl3] und [(Et3P)3Pt–AlI3] zeigen eine ungewöhnliche Geometrie am Platinzentrum, die zwischen quadratisch-planar und tetraedrisch liegt. Analoge Studien zu Galliumhalogeniden GaX3 (X = Cl, Br, I) lieferten überraschende Ergebnisse. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit GaCl3 führte zum Platin-Gallium-Addukt [(Cy3P)2Pt–GaCl3], wohingegen die Reaktionen mit GaBr3 bzw. GaI3 zur Bildung der entsprechenden Produkte der oxidativen Addition trans [(Cy3P)2Pt(Br)(GaBr2)] bzw. trans [(Cy3P)2Pt(I)(GaI2)] führen. Im Fall von [(Cy3P)2Pt–GaCl3] zeigt sich eine T förmige Struktur, während bei Letzteren die Geometrie am Platinzentrum annähernd quadratisch-planar ist. Da die Umsetzungen von niedervalenten Übergangsmetallverbindungen mit p- und s Block-Metallhalogeniden erfolgreich war, wurde die Übertragbarkeit auf entsprechende d Block-Verbindungen untersucht. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit ZrCl4 in Benzol resultierte in dem Platin-Zirkonium-Addukt [(Cy3P)2Pt–ZrCl4]. Dieses repräsentiert das erste Beispiel einer dativen Bindung zwischen einem frühen und einem späten Übergangsmetall. Neben den Addukten mit metallhaltigen Lewis-Säuren konnten auch die Platincarbonylkomplexe [(Cy3P)2Pt(CO)] und [(Cy3P)2Pt(CO)2] ausgehend von [Pt(PCy3)2] realisiert werden. Der Monocarbonylkomplex [(Cy3P)2Pt(CO)] ist hierbei lediglich durch photolytischen Transfer einer Carbonyleinheit von [Cp*Ir(CO)2] darstellbar. [(Cy3P)2Pt(CO)] erwies sich bei Raumtemperatur als stabil und nimmt im Festkörper eine trigonal-planare Struktur am Platinzentrum ein. Der Dicarbonylkomplex [(Cy3P)2Pt(CO)2] konnte durch direkte Behandlung von [Pt(PCy3)2] mit Kohlenstoffmonoxid erhalten werden und ist nur bei Temperaturen unterhalb von –20 °C haltbar. Beide Verbindungen sind seltene Vertreter von Platin-Monocarbonyl- bzw. Platin-Dicarbonylkomplexen. / Within the scope of the presented thesis, the reactivity of low-valent transition metal complexes towards Lewis acids was systematically investigated. In doing so, two different reaction patterns were observed: (i) oxidative addition reactions and (ii) formation of Lewis acid base adducts. The reaction of [Pd(PCy3)2] with the bromoboranes BrBCat’ and Br2BPip resulted in the corresponding palladium boryl complexes trans [(Cy3P)2Pd(Br)(BCat’)] and trans [(Cy3P)2Pd(Br){B(Br)Pip}]. So far, the most promising results were obtained with platinum species. Therefore, we focused on this class of complexes and modified the Lewis acid. The reaction of [Pt(PCy3)2] with the bismuth halides BiCl3 and BiBr3 resulted in the unprecedented oxidative addition to afford complexes trans [(Cy3P)2Pd(Br)(BCat’)] and trans [(Cy3P)2Pd(Br){B(Br)Pip}]. Crystals of the nearly square-planar complex trans [(Cy3P)2Pt(Cl)(BiCl2)] were obtained representing the first oxidative addition of a bismuth halide to a low-valent transition metal center. Facile access to novel bonding modes based on platinum(0) complexes was not sought solely with p-block metals. Extension of this concept to s-block halides, especially the strong Lewis acid BeCl2, resulted in the adduct [(Cy3P)2Pt–BeCl2]. A special feature of this species is given by the possibility of a further functionalization at the beryllium center. Thus, the reaction with mesityllithium and methyllithium afforded the corresponding heteroleptic compounds [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Mes] and [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Me], respectively. By contrast, the reaction of [Pd(PCy3)2] with BeCl2 did not result in an adduct formation. Instead, elemental palladium precipitated and the dinuclear compound [Be2Cl2(µ-Cl)2(PCy3)2] was formed. This structural motif is astonishingly rare, with each beryllium center surrounded nearly tetrahedral by a terminal and a bridging chloride substituent in addition to a phosphine ligand. Reaction of [Pt(PCy3)2] with the aluminium halides AlX3 (X = Cl, Br, I), yielded the unexpected adducts [(Cy3P)2Pt–AlX3] (X = Cl, Br, I) in toluene and benzene, respectively. Both [(Cy3P)2Pt–AlCl3] and [(Cy3P)2Pt–AlBr3] were studied by X-Ray diffraction, which reveal an unusual T-shaped geometry at the platinum centers. A different reactivity was observed when the analogous reaction of [Pt(PCy3)2] with AlCl3 or AlBr3 was carried out in tetrahydrofuran. The solvent molecule was ring-opened and the dimeric products [(Cl)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlCl2∙thf]2 and [(Br)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlBr2∙thf]2 were obtained. An additional variation of the adduct systems is not only possible by solvent exchange but also by the number of phoshine ligands. The reaction of [Pt(PEt3)3] with AlCl3 and AlI3, respectively, were also successful, which was proven by structural characterization of the respective adducts [(Et3P)3Pt–AlCl3] and [(Et3P)3Pt–AlI3]. The geometry at the platinum center is in between square-planar and tetrahedral. Related studies with the gallium halides GaX3 (X = Cl, Br, I) showed surprising results. The reaction of [Pt(PCy3)2] and GaCl3 yielded the platinum-gallane adduct [(Cy3P)2Pt–GaCl3]. In contrast, the reaction of GaBr3 and GaI3 display a different reactivity and the products of the oxidative addition trans [(Cy3P)2Pt(Br)(GaBr2)] and trans [(Cy3P)2Pt(I)(GaI2)] were formed. These results were detected by NMR-spectroscopy and supported by additional XRay diffraction. As all previous investigations on low-valent transition metal complexes towards p- and s-block metal halides were successful, the research was further extended to related d-block compounds. The reaction of [Pt(PCy3)2] with ZrCl4 in benzene resulted in the platinum–zirconium adduct [(Cy3P)2Pt–ZrCl4]. The latter represents the first example of an early-late heterobimetallic complex with an unsupported dative bond. Attempts to generate a platinum-f-block adduct have met with no success as yet. Further investigations showed that novel adducts derived from [Pt(PCy3)2] are not limited to metal-only complexes. The platinum carbonyl complexes [(Cy3P)2Pt(CO)] and [(Cy3P)2Pt(CO)2] were synthesized via two different reaction pathways.The monocarbonyl complex [(Cy3P)2Pt(CO)] required a photolytic transfer of one carbonyl moiety from [Cp*Ir(CO)2]. The resulting orange crystals are stable at room temperature and show a trigonal planar geometry at the platinum center. The dicarbonyl complex [(Cy3P)2Pt(CO)2] could be obtained by direct treatment of [Pt(PCy3)2] with carbon monoxide but decomposes at temperatures above –20 °C. The crystal structure shows a distorted tetrahedral geometry at the platinum center with slightly elongated platinum-carbon bonds of 1.909 Å at an average in comparison to [(Cy3P)2Pt(CO)] (1.885(12) Å). [(Cy3P)2Pt(CO)] is the first example of this class of compounds with unbridged phosphine ligands. Both compounds are rare examples of platinum(0) monocarbonyl and platinum(0) dicarbonyl complexes, respectively.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Addukte von Lewis-Säuren und Lewis-Basen synthetisiert und hinsichtlich ihrer Reaktivität, vor allem gegenüber verschiedenen Reduktionsmitteln, untersucht. Als Lewis-Säuren wurden Monoborane und Diborane(4) eingesetzt. Aus der Verbindungsklasse der Monoborane wurden die Aryldihalogenborane MesBBr2 und PhBBr2 untersucht, da diese durch ihre zwei Halogene und ihren sterisch anspruchsvollen Arylrest möglicherweise zu niedervalenten Borverbindungen führen. In der Verbindungsklasse der Diborane(4) wurden B2Cl2Mes2, B2Br2Mes2 und B2I2Mes2 für die Synthese von Addukten verwendet. Aus der Umsetzung von ArBBr2 (Ar = Mes und Ph) mit SIMes erhält man die Monoboran-NHC-Addukte MesBBr2•SIMes und PhBBr2•SIMes. Beide Verbindungen sind farblose Feststoffe und zeigen im 11B-NMR-Spektrum ein Signal im erwarteten Bereich bei ca. –5 ppm. Die erhaltenen Signale im 1H-NMR Spektrum lassen sich den entsprechenden Protonen zuordnen und die Integrale stimmen mit der Anzahl der Protonen überein. Beide Verbindungen sind schlecht löslich, daher konnten keine Einkristalle für eine nähere Strukturbestimmung erhalten werden. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass nicht nur Monoborane mit NHCs 1:1-Addukte bilden, auch Diborane(4) können erfolgreich mit Phosphanen umgesetzt werden. Darüber hinaus konnten die Strukturen der beiden Verbindungen B2Cl2Mes2•PMe3 und B2Br2Mes2•PMe3 mit Hilfe einer Einkristallstrukturanalyse aufgeklärt werden. Durch die Koordination von PMe3 an einem Boratom, erhöht sich an diesem die Elektronendichte. Dies erkennt man z. B. in beiden Verbindungen an den längeren B –Halogen-Bindungen im Vergleich zum Edukt B2X2Mes2. Zudem ist das am vierfach-koordinierten Boratom gebundene Halogen in beiden Fällen deutlich zum dreifach-koordinierten Boratom geneigt. Dies kann man aus den erhaltenen Bindungswinkeln schließen. Nicht nur Trimethylphosphan reagiert mit Diboranen(4) zu 1:1-Addukten, auch N-Heterocyclische Carbene konnten erfolgreich mit Diboranen(4) umgesetzt werden. Die beiden Addukte B2Cl2Mes2•IMe und B2Br2Mes2•IMe konnten als farblose Feststoffe isoliert werden und mit Hilfe der 11B-NMR-Spektroskopie charakterisiert werden. Beide zeigen, wie auch alle weiteren dargestellten Diboran(4)-NHC-Addukte, ein breites Signal (87.7 ppm und 76.2 ppm) für das dreifachkoordinierte Boratom und ein Signal (–4 ppm und –3.5 ppm) für das vierfachkoordinierte Boratom. Verwendet man als Carben das deutlich sterisch anspruchsvollere IDipp, erhält man in einer Ausbeute von 41% bei der Umsetzung bei tiefen Temperaturen einen farblosen Feststoff von B2Cl2Mes2•IDipp als Produkt. Die erhaltene Verbindung B2Cl2Mes2•IDipp konnte mittels 1H-, 11B- und 13C-NMR-Spektroskopie und Elementaranalyse charakterisiert werden. Die so erhaltenen Daten konnten jedoch keine endgültige Aussage über die Konnektivität der einzelnen Atome liefern. Die genaue Molekülstruktur konnte mit Hilfe der Röntgenkristallographie aufgeklärt werden. Überraschenderweise handelt es sich bei dem Produkt nicht um das einfache 1:1-Addukt der beiden Edukte. Vielmehr sind nun beide Chloratome an dem Boratom gebunden, welches zusätzlich das NHC trägt. Entsprechend trägt das dreifach-substituierte Boratom beide Mesitylsubstituenten. Somit müssen im Laufe der Reaktion eine B –Cl- und eine B –C-Bindung gebrochen worden, eine 1,2-Arylverschiebung sowie eine 1,2-Halogenverschiebung erfolgt sein. Dies konnte zuvor bei den Diboran(4)-PMe3-Addukten nicht beobachtet werden. Die Verbindung B2Cl2Mes2•IDipp zeigt mit einer B–B-Bindungslänge von 1.758(2)Å einen deutlich längeren Abstand als im Edukt. Die drei Diboran(4)-NHC-Addukte B2Br2Mes2•IMes, B2Cl2Mes2•SIMes und B2Br2Mes2•SIMes konnten erfolgreich dargestellt werden. Alle Verbindungen wurden mit Hilfe von 1H-, 11B- und 13C-NMR-Spektroskopie und Elementaranalyse charakterisiert. Zusätzlich konnten für die beiden Verbindungen B2Cl2Mes2•SIMes und B2Br2Mes2•SIMes Einkristalle erhalten werden und eine Röntgenstrukturanalyse durchgeführt werden. Bei der Reduktion von B2Cl2Mes2•SIMes mit KC8 konnte ein interessantes Produkt erhalten werden, in dem die beiden Halogene nicht mehr vorhanden sind und sich ein Fünfring gebildet hat, der beide Boratome beinhaltet. Wahrscheinlich entsteht bei der Reaktion zu 13 ein „borylenartiger“ Übergangszustand. Bemerkenswert ist außerdem, dass das NHC-stabilisierte Boratom noch ein vermuteter Übergangszustand. Proton trägt. Die Verbindung 13 wurde mittels NMR-Spektroskopie, Elementaranalyse und Röntgenstrukturanalyse vollständig charakterisiert. Bei der Messung eines 11B,1H-HMQC-NMR-Korrelationsspektrums lag die intensivste Kopplung bei der Mischzeit τ mit einer Kopplungskonstante von JBH = 160Hz. Daraus kann man schließen, dass das Bor-gebundene Proton in der Verbindung 13 in Lösung terminal gebunden ist. / In the course of this work a range of Lewis acid-base adducts were prepared and their reactivity, especially towards reducing agents, was investigated. Monoboranes and diboranes(4) were used as Lewis acids. In the role of monoboranes the aryldihalogenboranes MesBBr2 and PhBBr2 were investigated. These compounds are very interesting due to the two halogens and the sterically demanding aryl groups which may allow the stabilization of low-valent boron species. From the reaction of ArBBr2 (Ar = Mes, Ph) with SIMes the monoborane-NHC adducts MesBBr2•SIMes and PhBBr2•SIMes were obtained. Both compounds are colourless solids and show a signal at ca. –5 ppm in the 11B NMR spectrum, which is in the estimated range. The respective signals in the 1H NMR spectrum can be assigned to the corresponding protons and the integrals are in good agreement with the number of protons. The solubility of the two compounds is not good, so it was not possible to grow crystals for a structure determination by X-ray. The obtained monoborane-NHC adducts MesBBr2•SIMes und PhBBr2•SIMes react in the presence of reductants. This is observable by the appearance of new signals in the 11B NMR spectrum and the colour change of the reaction solution. However, the produced compound could neither be isolated nor further characterized. The present work shows that not only monoboranes react with NHCs to build 1:1 adducts, but also that diboranes(4) can react successfully with phosphines. Furthermore, the solid state molecular structures of B2Cl2Mes2•PMe3 (3) and B2Br2Mes2•PMe3 (4) were ascertained by X-ray diffraction. From these analyses, B–B distances of 1.721(3)Å (3) and 1.719(3)Å (4) could be determined, respectively. Due to the coordination of PMe3 to one of the boron atoms, the electron density increases. This is reflected by elongated B –halogen bonds for both compounds compared to the precursors B2X2Mes2. In addition, the halogen which is bound to the fourfold coordinated boron atom in both cases is inclined towards the threefold coordinated boron atom. This circumstance can be deduced from the bonding angles. Not only trimethylphosphine reacts successfully with diboranes(4) to form 1:1 adducts, but also N-heterocyclic carbenes. The two adducts B2Cl2Mes2•IMe and B2Br2Mes2•IMe were isolated as colourless solids and were characterized by 11B NMR spectroscopy. Both compounds show, as do all following diborane(4)-NHC adducts, a broad signal (87.7 ppm and 76.2 ppm for the threefold coordinated boron atom and a signal for the fourfold coordinated boron atom (–4 ppm and –3.5 ppm). Usage of the considerably sterically demanding carbene IDipp in the reaction at low temperatures leads to a colourless solid of B2Cl2Mes2•IDipp in a yield of 41%. The product was characterised by 1H, 11B and 13C NMR spectroscopy and elemental analysis. The data gained from these analyses was insufficient to clarify the final connectivity of the compound. The molecular structure was instead ascertained by X-ray crystallography. To our surprise the product is not just a simple 1:1 adduct of the precursors. Both chlorine atoms are bound to the boron atom that is stabilised by the NHC. Accordingly, both mesityl groups are bound to the threefold coordinated boron atom. Hence, one B –Cl and one B –C bond were cleaved during the reaction and a 1,2-aryl shift and a 1,2-halogen shift have taken place. This had not been observed before in the formation of diborane(4)-PMe3 adducts. The product B2Cl2Mes2•IDipp shows a B –B bond length of 1.758(2)Å which is considerably longer than in the starting material. B2Br2Mes2 IMes, B2Cl2Mes2•SIMes and B2Br2Mes2•SIMes were successfully synthesised. All three compounds were characterised via 1H, 11B and 13C NMR spectroscopy and elemental analysis. By reduction of B2Cl2Mes2•SIMes with KC8 a highly interesting product was obtained. The product does no longer contain any halogen atoms and a five-membered ring including both boron atoms was formed. A “borylene-like“ transition state presumably occurs in the reaction to form 13. It is remarkable that in this compound the boron atom stabilised by the NHC bears also a proton. The compound 13 was completely characterised via NMR spectroscopy, elemental analysis and X-ray diffraction. During the measurement of an 11B 1H HMQC NMR correlation spectrum for the compound 13 the most intense coupling was detected at 160Hz. This results in the conclusion that the boron-bound proton is coordinated terminally in solution.

Im Rahmen dieser Arbeit konnte das Portfolio an literaturbekannten, freien Bisborolen beträchtlich erweitert werden. Die Reihe der Oligothiophen-verbrückten Borole konnte um die Vertreter der Ter- bzw. Quaterthiophene erweitert werden. Weiterhin wurden Lewisbasenaddukte mit IMes, CAAC und DMAP dargestellt und zur röntgenspektrographischen Charakterisierung herangezogen. Durch den Vergleich der spektroskopischen Daten mit den bereits literaturbekannten Vertretern wurde eine schrittweise Entwicklung der Absorptionsmaxima in Abhängigkeit der Anzahl der Thienyleinheiten detektiert. Daraus konnte sowohl auf eine Verkleinerung der HOMO-LUMO-Abstände mit zunehmender Kettenlänge, als auch die Entwicklung zu einem Grenzwert bei einer hypothetisch unendlichen Kettenlänge geschlossen werden, welcher sich bei ca. ca. 2,40 eV befindet. Weiterhin wurden 9,9-Dimethylfluoren und Biphenyl erfolgreich zu Bisborolen umgesetzt. Beide Systeme sind aufgrund ihrer strukturellen Gemeinsamkeiten sowie ihrer Vergleichbarkeit mit literaturbekannten Bis(borolyl)benzol - Verbindungen von besonderem Interesse. Zudem konnte ein Vergleich der spektroskopischen Daten aller literaturbekannten und im Rahmen dieser Arbeit dargestellten Bisborole bewerkstelligt werden. Es wurde somit gezeigt, dass heteroaromatisch-verbrückte Bisborole eine größere energetische HOMO-LUMO-Lücke aufzeigen, als aromatisch-verbrückte Systeme. Zudem spielt die Position der Borolylgruppen und der damit verbundene Grad an pi-Interaktionen eine wichtige Rolle. Die beiden im Rahmen dieser Arbeit dargestellten Systeme 1,1'-(9,9-Dimethylfluoren-2,7-diyl)bis-(2,3,4,5-tetraphenylborol) und 4,4'-Bis(2,3,4,5-tetraphenylborol-1-yl)-1,1'-biphenyl reihen sich energetisch zwischen dem 1,3- bzw. 1,4-Bis(2,3,4,5-tetraphenylborol-1-yl)benzol ein. Insbesondere der Vergleich zwischen 1,4-Bis(2,3,4,5-tetraphenylborol-1-yl)benzol und 4,4'-Bis(2,3,4,5-tetraphenylborol-1-yl)-1,1'-biphenyl offenbart keine signifikante Energiedifferenz zwischen einer Phenyl- und einer Biphenylbrücke, was ein Indiz dafür darstellt, dass die Erweiterung des Spacers um eine zweite Phenyleinheit bei analoger 1,4-Verknüpfung nahezu keinen Einfluss auf die elektronischen Eigenschaften des Systems hat. Auch die Überführung von 1,1'-(9,9-Dimethylfluoren-2,7-diyl)bis-(2,3,4,5-tetraphenylborol) und 4,4'-Bis(2,3,4,5-tetraphenylborol-1-yl)-1,1'-biphenyl in die entsprechenden 1,2-Azaborinine wurde unter Verwendung von Trimethylsilylazid bewerkstelligt. Neben der Darstellung und Untersuchung neuer Bisborole wurde 9-(Thiophen-2-yl)carbazol erfolgreich für den Aufbau borhaltiger Donor-Akzeptor-Systeme eingesetzt. Es konnten im Zuge dessen ein Borol und dessen IMes-Addukt, ein 1,2-Azaborinin sowie ein Dimesitylboryl-substituiertes Derivat dargestellt und auf ihre optischen und elektronischen Eigenschaften hin untersucht werden. Dabei stand insbesondere die elektrochemische Quantifizierung der Elektronenakzeptorstärke des Borols im Vergleich zum Dimesitylboran im Fokus. Es wurde ein signifikanter Unterschied des Borols (Epc = -1.60 V, CH2Cl2) im Vergleich zum Dimesitylboran (E1/2 = -2.39 V, THF) detektiert, woraus eine deutlich höhere Akzeptorstärke des Borols abgeleitet werden kann. Zusätzlich wurden spektroskopische und photophysikalische Untersuchungen in Abhängigkeit der jeweiligen Verbindung durchgeführt. Durch den Vergleich des energetisch niedrigsten Absorptionsmaximas des Borols mit bereits literaturbekannten, thienylsubstituierten Borolen konnte ein signifikanter Donoreinfluss der Carbazoleinheit bestätigt werden. / Within the scope of this thesis, a library of novel, free bisborole compounds was prepared, characterized and their spectroscopic properties examined. Oligothiophen-bridged bisboroles could be extended to ter- and quaterthiophenes. Furthermore, Lewis base adducts with IMes, cAAC and DMAP were synthesized and characterized by X-ray crystallography. By comparing the spectroscopic data with literature-known compounds, a successive increase in the absorption maxima with the number of thiophene units could be observed/identified. Extension of the chain length leads to an increasingly smaller HOMO-LUMO gap and a limiting value of 2.40 eV considering a hypothetically infinitely long thiophene spacer. Furthermore, 9,9-dimethylfluorene and biphenyl were successfully converted into bisboroles. Both systems are of special interest due to their structural similarities and comparability to the literature-known Bis(borolyl)benzene - compounds. Additionally, a spectroscopic comparison between all new and literature-known bisboroles could be achieved during this work. It was shown that heteroaryl-brigded bisboroles offer a larger HOMO-LUMO gap then aryl-brigded systems. Furthermore the position of the borolyl groups and the degree of pi-conjugation play an important role. Both systems 1,1'-(9,9-dimethylfluorene-2,7-diyl)bis-(2,3,4,5-tetraphenylborole) and 4,4'-bis(2,3,4,5-tetraphenylborole-1-yl)-1,1'-biphenyl are found to be energetically between 1,3- and 1,4-bis(2,3,4,5-tetraphenylborole-1-yl)benzene. The comparison between 1,4-bis(2,3,4,5-tetraphenylborole-1-yl)benzene and 4,4'-bis(2,3,4,5-tetraphenylborole-1-yl)-1,1'-biphenyl shows almost no difference in energy between a phenyl- and biphenyl-bridged system, indicating that expanding the system with another phenyl unit with the same 1,4-linkage has virtually no influence on the electronic properties. Additionally, the conversion of 1,1'-(9,9-dimethylfluorene-2,7-diyl)bis-(2,3,4,5-tetraphenylborole) and 4,4'-bis(2,3,4,5-tetraphenylborole-1-yl)-1,1'-biphenyl into the corresponding 1,2-azaborinines was achieved by reaction with trimethylsilyl azide. Besides the synthesis and investigation of new bisborole compounds, 9-(thiophen-2-yl)carbazole was successfully converted into new donor-acceptor-systems. Based on this system, a borole, an IMes-adduct, an 1,2-azaborinine and also a dimesitylboryl-substituted derivative were successfully prepared, characterized and investigated for their optical and electronic properties, with focus on the electrochemical quantification of the Lewis acid strength of the borole and the dimesitylborane. A significant difference in the first reduction potentials was detected between the borole (Epc = 1.60 V, CH2Cl2) and the dimesitylborane (E1/2 = -2.39 V, THF), indicating a much higher acceptor strength of borole. Additionally, spectroscopic and photophysical investigations were performed on each of these compounds. By comparison of the lowest maximum of the borole with literature-known, thienyl-substituted boroles, a significant donor influence of the carbazole group could be confirmed.

Azidotische Belastungen des Pansens gelten bei Milchkühen besonders in der Frühlaktation als weit verbreitet. Sie werden als subakute Pansenazidosen (SARA) für die häufigen Produktionskrankheiten verantwortlich gemacht. Ziele : dieser Untersuchungen waren a) die Kontrolle des Säure-Basen-Haushalt (SBH) bei HF- Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum zum Vorkommen von SARA, b) die Prüfung bewährter sowie neuer Methoden zur Pansensaftanalyse, c) die Analyse von SBH-Harnparametern sowie d) die Prüfung möglicher Beziehungen von Stoffwechselparametern im Blut zu SBH-Parametern im Pansensaft. Versuchsanordnung : In 10 Betrieben Niedersachsens wurden an je 10 Kühen Verlaufsuntersuchungen mit vier Proben/Tier durchgeführt: 1. Trockenstehperiode/Färsen -30 Tage ante partum (d a.p.) bis zur Kalbung; 2. 2 bis 7 Tage post partum (d p.p.); 3. in der Frühlaktation 8 bis 30 d p.p. und 4. in der Mittellaktation 80 bis 150 d p.p. Pansensaft vormittags mit Geishauser- Sonde gewonnen, Blut aus der V. jugularis externa sowie Harn per Blasenkathederisierung. Analysiert wurden im Pansensaft der pH-Wert, die Pufferkapazität als Titrationsbilanz über die Titrationsazidität und - alkalität, die Methylenblauprobe sowie die Sedimentaktivitätszeit (SAT), im Harn der pH-Wert, die Netto-Säure-Basen-Ausscheidung (NSBA) sowie der Basen-Säure-Quotient (BSQ) und im Blutserum Glukose, freie Fettsäuren (FFS), Betahydroxybutyrat (BHB), L-Laktat, Cholesterol, Protein, Albumin, Bilirubin, Harnstoff, Kreatinin, Na, K, Cl, Ca, P, Mg, ALP, ASAT, GLDH sowie die CK. Ergebnisse: Zwischen Kühen und Färsen wurden bei den gemessenen Parametern keine gesicherten Unterschiede festgestellt. Es gab auch keine Unterschiede zwischen den Betrieben. Die Pansen-pH-Werte bewegten sich von x= 6,8 (6,43/7,0;1./3. Quartil) zu Beginn des Trockenstehens über minimal x = 6,3 (5,9/6,7) 30 bis 60 d p.p. bis x = 6,6 (6,2/6,8) in der Mittellaktation. Sie lagen alle im physiologischen Bereich. 20 Kühe hatten Pansen-pH-Werte von < 5,8, 6 Kühe von < 5,5 und 21 Kühe von > 7,2. Damit kamen die Kühe der SARA-Definition, bezogen auf das einmalige Auftreten von pH-Werten < 5,8 bei einer Kuh, nahe; bezogen auf alle gemessenen Pansen-pH-Werte betrug der Anteil < 5,8 aber nur 9,8 %. Die Titrationsbilanz war in der Trockensteherperiode ausgeglichen; bei allen drei Kontrollen p.p. bestand ein Basendefizit. Die Pufferkapazität war in der 1. Woche p.p. und in der Frühlaktation vermindert. Panse-pH-Werte und Titrationsbilanz korrelierten sehr eng (r=0,98,p<0,001). Die Methylenblauprobe war a.p. mit x = 3:37 (2:22/4:59) Minuten am längsten, in der Mittellaktation mit 3:01 (2:25/4:30) Minuten am kürzesten und ingesamt physiologisch. Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Kontollzeiträumen. Die SAT war physiologisch und schwankte zwischen zwei und fünf Minuten ohne signifikante Unterschiede zwischen den Entnahmezeiträumen. Im Harn lagen die NSBA mit x = 70 mmol/l (20/122 = 1./3.Quartil) und der BSQ mit x = 2,2 (1,6/2,8) nur bei den Frischmelkern unter den unteren Grenzwerten und deuteten die Gefahr von SARA an. Der Harn-pH-Wert war mit x = 7,98 (7,7/8,2) physiologisch. Von der Gesamtheit alle NSBA-Werte waren 37% < 83 mmol/l sowie 28,9% < 25 mmol/l; beim BSQ waren es 52,6% < 2,5 sowie 27,4% < 1,5. Die für die NSBA, den BSQ und den Harn-pH-Wert berechneten Sensivitäten und Spezifitäten für einen Pansen-pH-Wert < 5,8 liegen mit 44,8% und 64,5% (NSBA), 55,8% und 47,9% (BSQ) sowie 2,3% und 97% (Harn-pH-Wert) unter den diagnostischen Erfordernissen.Sie können somit keine sicheren Rückschlüsse auf den Pansenzustand geben. Bei den Blutbefunden wurden Kühe mit Pansen-pH-Werten < 5,8 (SARA) und >5,8 gegenüber gestellt. Die Korrelationskoeffizienten, die Sensitivität und die mittels Receiver-Operating-Characteristics Analysen ermittelten Flächen unter der Kurve zwischen Pansen-pH-Wert und den Blutparametern waren niedrig ( p> 0,05). Schlussfolgerung: Hochleistende HF-Kühe haben peripartal nicht zwangsläufig eine SARA. Die Titrationsbilanz ergänzt den Pansensaft-pH-Wert, ist routinemäßig aber nicht nötig. Im Harn liegen die NSBA und BSQ häufiger unter den Grenzwerten und korrelieren nicht gesichert mit dem Pansen-pH-Wert. Auch Blutparameter erlauben keine sichere Aussage über den Pansenzustand. Die Diagnose von SARA muss mit direkter Messung des Pansen-pH-Wertes gestellt werden.

Azidotische Belastungen des Pansens gelten bei Milchkühen besonders in der Frühlaktation als weit verbreitet. Sie werden als subakute Pansenazidosen (SARA) für die häufigen Produktionskrankheiten verantwortlich gemacht. Ziele : dieser Untersuchungen waren a) die Kontrolle des Säure-Basen-Haushalt (SBH) bei HF- Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum zum Vorkommen von SARA, b) die Prüfung bewährter sowie neuer Methoden zur Pansensaftanalyse, c) die Analyse von SBH-Harnparametern sowie d) die Prüfung möglicher Beziehungen von Stoffwechselparametern im Blut zu SBH-Parametern im Pansensaft. Versuchsanordnung : In 10 Betrieben Niedersachsens wurden an je 10 Kühen Verlaufsuntersuchungen mit vier Proben/Tier durchgeführt: 1. Trockenstehperiode/Färsen -30 Tage ante partum (d a.p.) bis zur Kalbung; 2. 2 bis 7 Tage post partum (d p.p.); 3. in der Frühlaktation 8 bis 30 d p.p. und 4. in der Mittellaktation 80 bis 150 d p.p. Pansensaft vormittags mit Geishauser- Sonde gewonnen, Blut aus der V. jugularis externa sowie Harn per Blasenkathederisierung. Analysiert wurden im Pansensaft der pH-Wert, die Pufferkapazität als Titrationsbilanz über die Titrationsazidität und - alkalität, die Methylenblauprobe sowie die Sedimentaktivitätszeit (SAT), im Harn der pH-Wert, die Netto-Säure-Basen-Ausscheidung (NSBA) sowie der Basen-Säure-Quotient (BSQ) und im Blutserum Glukose, freie Fettsäuren (FFS), Betahydroxybutyrat (BHB), L-Laktat, Cholesterol, Protein, Albumin, Bilirubin, Harnstoff, Kreatinin, Na, K, Cl, Ca, P, Mg, ALP, ASAT, GLDH sowie die CK. Ergebnisse: Zwischen Kühen und Färsen wurden bei den gemessenen Parametern keine gesicherten Unterschiede festgestellt. Es gab auch keine Unterschiede zwischen den Betrieben. Die Pansen-pH-Werte bewegten sich von x= 6,8 (6,43/7,0;1./3. Quartil) zu Beginn des Trockenstehens über minimal x = 6,3 (5,9/6,7) 30 bis 60 d p.p. bis x = 6,6 (6,2/6,8) in der Mittellaktation. Sie lagen alle im physiologischen Bereich. 20 Kühe hatten Pansen-pH-Werte von < 5,8, 6 Kühe von < 5,5 und 21 Kühe von > 7,2. Damit kamen die Kühe der SARA-Definition, bezogen auf das einmalige Auftreten von pH-Werten < 5,8 bei einer Kuh, nahe; bezogen auf alle gemessenen Pansen-pH-Werte betrug der Anteil < 5,8 aber nur 9,8 %. Die Titrationsbilanz war in der Trockensteherperiode ausgeglichen; bei allen drei Kontrollen p.p. bestand ein Basendefizit. Die Pufferkapazität war in der 1. Woche p.p. und in der Frühlaktation vermindert. Panse-pH-Werte und Titrationsbilanz korrelierten sehr eng (r=0,98,p<0,001). Die Methylenblauprobe war a.p. mit x = 3:37 (2:22/4:59) Minuten am längsten, in der Mittellaktation mit 3:01 (2:25/4:30) Minuten am kürzesten und ingesamt physiologisch. Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Kontollzeiträumen. Die SAT war physiologisch und schwankte zwischen zwei und fünf Minuten ohne signifikante Unterschiede zwischen den Entnahmezeiträumen. Im Harn lagen die NSBA mit x = 70 mmol/l (20/122 = 1./3.Quartil) und der BSQ mit x = 2,2 (1,6/2,8) nur bei den Frischmelkern unter den unteren Grenzwerten und deuteten die Gefahr von SARA an. Der Harn-pH-Wert war mit x = 7,98 (7,7/8,2) physiologisch. Von der Gesamtheit alle NSBA-Werte waren 37% < 83 mmol/l sowie 28,9% < 25 mmol/l; beim BSQ waren es 52,6% < 2,5 sowie 27,4% < 1,5. Die für die NSBA, den BSQ und den Harn-pH-Wert berechneten Sensivitäten und Spezifitäten für einen Pansen-pH-Wert < 5,8 liegen mit 44,8% und 64,5% (NSBA), 55,8% und 47,9% (BSQ) sowie 2,3% und 97% (Harn-pH-Wert) unter den diagnostischen Erfordernissen.Sie können somit keine sicheren Rückschlüsse auf den Pansenzustand geben. Bei den Blutbefunden wurden Kühe mit Pansen-pH-Werten < 5,8 (SARA) und >5,8 gegenüber gestellt. Die Korrelationskoeffizienten, die Sensitivität und die mittels Receiver-Operating-Characteristics Analysen ermittelten Flächen unter der Kurve zwischen Pansen-pH-Wert und den Blutparametern waren niedrig ( p> 0,05). Schlussfolgerung: Hochleistende HF-Kühe haben peripartal nicht zwangsläufig eine SARA. Die Titrationsbilanz ergänzt den Pansensaft-pH-Wert, ist routinemäßig aber nicht nötig. Im Harn liegen die NSBA und BSQ häufiger unter den Grenzwerten und korrelieren nicht gesichert mit dem Pansen-pH-Wert. Auch Blutparameter erlauben keine sichere Aussage über den Pansenzustand. Die Diagnose von SARA muss mit direkter Messung des Pansen-pH-Wertes gestellt werden.

In der Arbeit wurden systematisch die Einflüsse der Werkstoffzusammensetzungen und relevanter Gefügeparameter von gasdruckgesinterten Si3N4-Keramiken mit amorphen YSiAlON-Korngrenzenphasen auf ihr Korrosionsverhalten in sauren, zum Teil fluoridhaltigen Medien untersucht und wesentliche Mechanismen aufgeklärt. Im Wesentlichen wird die Korrosionsbeständigkeit von Si3N4-Keramiken in Säuren durch die Stabilität der in den Tripelpunkten lokalisierten Korngrenzenphase bestimmt. Entscheidend für ihre Stabilität ist vor allem der Anteil an netzwerkbildenden Komponenten in den amorphen YSiAlON-Strukturen der Korngrenzenphasen. In Abhängigkeit von den Werkstoffzusammensetzungen und den Korrosionsbedingungen konnten unterschiedliche Korrosionsmechanismen identifiziert werden. Verantwortlich hierfür sind passivierend wirkende SiO2-nH2O-Ablagerungen in den korrodierten Korngrenzenzwickeln. Die gefundenen Relationen zwischen Werkstoffstoffzusammensetzung und Korrosionsmedien einerseits sowie dem Korrosionsverhalten andererseits sind die Basis für weitergehende Entwicklungen von korrosionsresistenten Werkstoffen.

Human 5-lipoxygenase (5-LOX) oxidizes arachidonic acid to 5S-hydroperoxy-6E,8Z,11Z,14Z-eicosatetraenoic acid (5-HpETE) and leukotriene (LT) A4. In neutrophils, LTA4 is further converted to the potent chemoattractant LTB4. These cells also contain the heme enzyme myeloperoxidase (MPO), which produces several potent oxidants such as hypochlorous acid (HOCl), which are involved in pathogen defense and immune regulation. Here, we addressed the question whether MPO-derived oxidants are able to affect the activity of 5-LOX and the product profile of this enzyme. Human 5-LOX was incubated with increasing amounts of HOCl or HOBr. Afterward, arachidonic acid metabolites of 5-LOX were analyzed by reverse-phase high-performance liquid chromatography as well as by liquid chromatography-electrospray ionization-tandem mass spectrometry. The incubation of 5-LOX with the MPO-derived oxidants significantly changed the product profile of 5-LOX. Thereby, HOCl and HOBr increased the ratio of 5-H(p)ETE to 6-trans-LTB4 in a concentration-dependent manner. At low oxidant concentrations, there was a strong decrease in the yield of 6-trans-LTB4, whereas 5-HpETE did not change or increased. Additionally, the formation of 8-HpETE and 12-HpETE by 5-LOX rose slightly with increasing HOCl and HOBr. Comparable results were obtained with the MPO-H2O2-Cl– system when glucose oxidase and glucose were applied as a source of H2O2. This was necessary because of a strong impairment of 5-LOX activity by H2O2. In summary, MPO-derived oxidants showed a considerable impact on 5-LOX, impairing the epoxidation of 5-HpETE, whereas the hydroperoxidation of arachidonic acid was unaffected. Apparently, this was caused by an oxidative modification of critical amino acid residues of 5-LOX. Further work is necessary to assess the specific type and position of oxidation in the substrate-binding cavity of 5-LOX and to specify whether this interaction between 5-LOX and MPO-derived oxidants also takes place in stimulated neutrophils.