Um Arzneimittelwechselwirkungen von Arzneistoffen sowie neuen Arzneistoffkandidaten zu vermeiden, werden zur Abschätzung des Interaktionsrisikos so genannte In-vitro-Interaktionsstudien durchgeführt. Hierfür werden vor allem Mikrotiterplatten-basierte Fluoreszenz- und LC/MS-Methoden verwendet. Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Anwendbarkeit und Validität dieser In-vitro-Methoden bezüglich der Inhibition von CYP-Enzymen durch Arzneipflanzenextrakte. Die in dieser Arbeit erhaltenen Daten belegen, dass die verwendeten Fluoreszenz-Assays für Pflanzenextrakte keine validen Ergebnisse liefern und für die Bestimmung der inhibitorischen Aktivität von Pflanzenextrakten nur in wenigen Fällen geeignet sind. Bei einigen untersuchten Pflanzenextrakten wurden sehr starke inhibitorische Aktivitäten gefunden, da durch Quenching des Fluoreszenzsignals falsch positive Ergebnisse vorgetäuscht wurden. Ebenso war die Inhibition bei einigen Pflanzenextrakten aufgrund einer starken Eigenfluoreszenz sehr schwach oder konnte überhaupt nicht bestimmt werden. Des Weiteren wurden als Referenzmethoden für die Bestimmung der Inhibition von CYP-Enzymen LC/MS-basierte Methoden mit Online-Festphasenextraktion verwendet, die speziell für Pflanzenextrakte entwickelt und validiert wurden. Die Ergebnisse der LC/MS-basierten CYP-Assays wurden durch die Pflanzenmatrix nicht beeinflusst, so dass diese Assays hervorragend als Referenzmethoden für die Bestimmung der inhibitorischen Aktivität von Pflanzenextrakten geeignet sind. Bei sehr hohen Extraktkonzentrationen zeigten einige Pflanzenextrakte sehr starke Abweichungen der mittels LC/MS und Fluorimetrie in Mikrotiterplatten erhaltenen inhibitorischen Aktivität. Die Verwendung von niedrigen Extraktkonzentrationen führte zu einer besseren Übereinstimmung der erhaltenen Ergebnisse. D.h. vor allem bei hohen Extraktkonzentrationen sind starke Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekte zu erwarten. Dennoch sind auch bei niedrigen Extraktkonzentrationen diese Effekte nicht auszuschließen. In den meisten Veröffentlichungen wurden sehr hohe Testkonzentrationen für die Bestimmung der inhibitorischen Aktivität von Pflanzenextrakten verwendet, so dass mit hoher Wahrscheinlichkeit aufgrund von Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekten falsch positive bzw. negative Ergebnisse erhalten wurden. Untersuchungen zum Quenching haben gezeigt, dass die meisten Extrakte in den üblicherweise verwendeten Konzentrationen (ca. 10-1000 µg/ml) die Fluoreszenzintensität der Metabolite sehr stark reduzierten. Die Quenching-Effekte der Pflanzenextrakte beeinflussten das Fluoreszenzsignal aller enzymatisch gebildeten Metabolite (Cumarin-Derivate, Resorufin, Fluorescein), wobei die Quenching-Effekte bei Resorufin und Fluorescein in ihrer Stärke und Häufigkeit geringer ausfielen. Bei CYP2B6, CYP2C9 und CYP2D6 wurden in Verbindung mit Fluoreszenzsubstraten, die eine Cumarinstruktur aufweisen, sehr oft falsch negative oder gar keine Ergebnisse erhalten, weil die Eigenfluoreszenz der Extrakte die Metabolitenfluoreszenz überlagerte. Quenching-Effekte traten bei den untersuchten Pflanzenextrakten weitaus häufiger auf als eine Eigenfluoreszenz. Aufgrund dieser Tatsachen können die Mikrotiterplatten-basierten Fluoreszenz-Methoden nur eingesetzt werden, wenn vorher gezeigt wurde, dass die Pflanzenextrakte bei allen Testkonzentrationen sowie bei verschiedenen Metabolitenkonzentrationen weder Quenching- noch Eigenfluoreszenz-Effekte zeigen. Ebenso wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass die bisher in Veröffentlichungen durchgeführten Kontrollinkubationen nur bedingt zur Kompensation von Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekten geeignet sind. Das Auftreten und Ausmaß der Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekte sind abhängig vom Inhibitor (Pflanzenextrakt), der Inhibitorkonzentration, dem Metaboliten und dessen Anregungs- und Emissionswellenlänge sowie der Metabolitenkonzentration, die durch die enzymatische Umsetzung des Substrats und der inhibitorischen Aktivität des Inhibitors bestimmt wird. Während der Inhibitor, die zu testenden Inhibitorkonzentrationen, der Metabolit sowie dessen Anregungs- und Emissionswellenlänge eine feste Größe darstellen, ist die Metabolitenkonzentration je nach inhibitorischer Aktivität des Inhibitors sehr unterschiedlich. D. h. letztendlich hängt das genaue Ausmaß der Eigenfluoreszenz- und Quenching-Effekte von der inhibitorischen Aktivität der Pflanzenextrakte ab. Es konnte gezeigt werden, dass je geringer die Metabolitenkonzentration ist, desto stärker wird das Fluoreszenzsignal reduziert (Quenching) bzw. erhöht (Eigenfluoreszenz). Eine sinnvolle Kontrollinkubation zur Kompensation von Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekten kann also gar nicht durchgeführt werden. Bei In-vitro-Untersuchungen zur Bestimmung der inhibitorischen Aktivität ist die Metabolitenkonzentration nicht bekannt und somit der Einfluss der Effekte nicht bestimmbar. / To avoid interactions with drugs or new drug candidates, in vitro interaction studies are performed for the assessment of their drug interaction potential. For this purpose, microtiterplate-based fluorimetric and LC/MS-based methods are used. The goal of this work was to investigate the applicability and validity of the microtiterplate-based fluorescence methods with respect to the inhibition of CYP enzymes by plant extracts. The results show that the microtiterplate-based fluorimetric assays do not provide reliable results for plant extracts and that these assays are only suitable for the determination of the inhibitory activities of plant extracts in some cases. Several of the tested plant extracts showed very strong inhibitory activities. But, due to quenching effects, the extracts additionally reduced the fluorescence signals of the metabolites thereby pretending false positive results. Also, the inhibition of CYP enzymes by some plant extracts was very weak or even not determinable due to intrinsic fluorescence. Additionally, LC/MS-based methods with online solid phase extraction were developed and validated as reference methods for the determination of the inhibition of CYP enzymes. Since the results of the LC/MS-based assays were not affected by the matrix of the plant extracts, these assays are suitable reference methods for the determination of the inhibitory activities of plant extracts. At high extract concentrations some plant extracts showed strong deviations of the inhibitory activities using LC/MS- and microtiterplate-based fluorimetric assays. The use of low extract concentrations provided a good correlation of the obtained inhibitory activities. That means, especially high extract concentrations are responsible for strong quenching effects and intrinsic fluorescence thereby pretending false positive or negative results. Nevertheless, also at low extract concentrations these effects were observed. Interestingly, in most publications very high concentrations of plant extracts were used for the determination of the inhibitory activities, so that reduced or increased IC50 values were obtained due to quenching and intrinsic fluorescence. Analyses of the quenching effects showed that most extracts strongly reduced the fluorescence intensity of the metabolites at frequently used concentrations (ca. 10-1000 µg/ml). The quenching effects of the plant extracts decreased the fluorescence signal of all enzymatically produced metabolites (coumarin derivatives, resorufin and fluorescein), whereas the quenching effects for resorufin and fluorescein were much less potent and frequent. By using coumarin derivatives as substrates for CYP2B6, CYP2C9 und CYP2D6 often false negative or no results were obtained, because the intrinsic fluorescence of the extracts interfered with the metabolite fluorescence. Finally, quenching effects occurred more often than intrinsic fluorescence. Due to these facts, microtiterplate based fluorimetric methods are only useable if the plant extracts show neither quenching nor intrinsic fluorescence for all inhibitor concentrations at various metabolite concentrations. Also, analyses of this work showed that control incubations performed in recently published studies are only of limited use for the compensation of quenching effects and intrinsic fluorescence. The occurrence and the extent of quenching effects and intrinsic fluorescence depend on the inhibitor (plant extract), the inhibitor concentration, the metabolite and its excitation and emission wavelength as well as the metabolite concentration, which is determined by the inhibitory activity of the inhibitor. Whereas the inhibitor, the inhibitor concentration, the metabolite as well as its excitation and emission wavelength are constant parameters, the metabolite concentration depends on the inhibitory activity of the inhibitor. That means, the extent of quenching and intrinsic fluorescence depends mainly on the inhibitory activity of the plant extracts. Studies in this work showed that the lower the metabolite concentration the more the fluorescence signal is decreased (quenching) or increased (intrinsic fluorescence). Thus, control incubations to compensate quenching effects and intrinsic fluorescence are not valid, because the metabolite concentration is unknown and thus the influence of the effects is not determinable.

Etacrynsäure – ein langjährig eingesetztes Diuretikum – und verschiedene ihrer Derivate sind als nichtpeptidische Inhibitoren von Cystein-Proteasen bekannt. Einige Amid-Derivate besitzen bezüglich des SARS-CoV sowohl enzymhemmende (SARS-CoV-Mpro) als auch antivirale Wirkung. Das elektrophile Strukturfragment des Moleküls, das als Michael-Akzeptor eine Reaktion mit dem active-site Cystein-Rest der Protease eingehen kann, ist die a,b-ungesättigte Carbonyleinheit in der Acyl-Seitenkette. Ausgehend von der Etacrynsäure als Leitstruktur wurden durch Strukturvariationen neue Etacrynsäure-Derivate, bevorzugt Amid-Derivate, dargestellt. Zusätzlich zu diesen Verbindungen wurden außerdem weitere Etacrynsäure-Derivate synthetisiert, die durch Biotin- und Deuterium-Markierung als Modellsubstanzen zum In-vitro-Nachweis des Wirkstoffes in biochemischen und spektroskopischen Assays dienen. Als deuterierte Spezies wurde mit der d9-Etacrynsäure ein hochdeuteriertes Wirkstoff-Analogon dargestellt. Der Grad der Deuterium-Markierung konnte durch Kupplung von d13-n-Hexylamin an die d9-Etacrynsäure noch auf ein d22-Amid-Derivat erweitert werden. Insgesamt konnten neben dem direkten d9-Analogon des Wirkstoffes drei weitere Amid-Derivate erhalten werden. Zur Testung der erhaltenen Substanzen an der SARS-CoV-Mpro war die Synthese eines FRET-Substrats erforderlich. Dafür wurde mittels automatisierter SPPS ein Dekapeptid mit dem FRET-Donor-Akzeptor-Paar Anthranilsäure – Nitrotyrosin hergestellt. Das Substrat besitzt die Sequenz H2N-Abz-Ser-Val-Thr-Leu-Gln-Ser-Gly-Tyr(NO2)-Arg(Mts)-COOH. Der Km-Wert für die SARS-CoV-Mpro wurde unter Berücksichtigung des inner filter effect zu 190 ± 23 µM bestimmt. Zur Evaluation der enzymhemmenden Aktivität wurden die synthetisierten Inhibitoren an den drei Enzymen SARS-CoV-Mpro, SARS-CoV-PLpro und Cathepsin L getestet. Als potenteste Inhibitoren wurden das Bromanisol MS07 (Ki = 52.7 µM, SARS-CoV-Mpro) sowie das Norethyl-Derivat der Etacrynsäure MS21 (Ki = 22.8 µM, Cathepsin L) identifiziert. Alle getesteten Verbindungen zeigten an der SARS-CoV-PLpro keine Aktivität. Im Rahmen des SFB 630 wurden mit den synthetisierten Verbindungen weitere Testungen an Bakterien, den Protozoen Leishmania major und Typanosoma brucei brucei sowie an Makrophagen durchgeführt. Dabei zeigten die Verbindungen MS38, MS40 und MS41 eine besondere Wirksamkeit. Es konnten zwar im Wachstumstest sowie im Biofilmtest Aktivitäten gegen den Bakterienstamm Staphylococcus epidermidis sowie die Hemmung der Biofilmbildung von S. epidermidis festgestellt werden. Die zur Hemmung notwendigen Mindestkonzentrationen lagen oberhalb der Konzentrationen, die auch cytotoxisch auf Makrophagen wirkt. Ähnliches gilt für die Aktivität an L. major. Bezüglich T. b. brucei zeigen diese drei Verbindungen jedoch eine erhöhte Aktivität mit MHK-Werten von < 1 µM. Das bedeutet, dass für eine Hemmung eine Konzentration erforderlich ist, die um Faktor 4 bis 11 unterhalb der cytotoxischen Konzentration liegt. Dieser Wert konnte nur noch durch das Biotin-markierte Derivat MS57 (IC50 T. b. brucei: 0.69 µM; IC50 Makrophagen: 33.8 µM) übertroffen werden. Weitere Untersuchungen mit der Biotin-markierten Verbindung MS57 zeigten zudem eine Hemmung von Falcipain-2 und -3 sowie von Plasmodium falciparum mit IC50-Werten von 3.0 µM (FP-2) 11.9 µM (FP-3) und 9.0 µM (P.f.). Weiterhin konnte mit Hilfe der Massenspektrometrie eine Bindung von MS57 an FP-2 nachgewiesen werden. Diese findet aber offensichtlich nicht im aktiven Zentrum des Enzyms statt. Die deuterierten Derivate der Etacrynsäure kamen als Modellsubstanzen zur Etablierung eines CARS-Mikroskopie-Assays zur spektroskopischen Wirkstoffdetektion zum Einsatz. Dabei war es bisher möglich, das CARS-Signal der d9-Etacrynsäure in DMSO-Lösung bis zu einer Konzentration von 500 µM zu erfassen. Quantenchemische Berechnungen zur Simulation des Reaktionsmechanismus des active-site-Cystein-Restes der SARS-CoV-Mpro mit Michael-Systemen als elektrophilem warhead zeigten, dass es sich dabei um einen zweistufigen Prozess handelt, bei dem nach erfolgter Deprotonierung des Thiols der Angriff an der Doppelbindung erfolgt. Zudem ergaben die Berechnungen, dass sowohl Halogenarylsubstituenten am Carbonylkohlenstoff sowie exo-konfigurierte Systeme sich energetisch günstig auswirken. Diese Trends konnten durch kinetische NMR-Experimente durch Umsetzung einer Reihe von Modellsubstanzen mit p-Methoxythiophenolat bestätigt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass für die betrachteten Systeme die Umsetzung innerhalb von wenigen Minuten, spätestens aber innerhalb von 90 Minuten zu 99 % erfolgt ist. / Etacrynic acid, which has been used as a diuretic drug for many years, and several derivatives thereof are well-known as non-peptidic inhibitors of cysteine proteases. Some amide derivatives possess both, enzyme inhibiting (SARS-CoV-Mpro) and antiviral properties (SARS-CoV, TGEV, MHV). The a,b-unsaturated carbonyl unit located in the acyl side chain serves as an electrophilic scaffold which is supposed to react as a Michaeltype acceptor with the active site cysteine residue of the protease. Additionally, etacrynic acid derivatives labelled either with biotin or deuterium were synthesised as model compounds for in-vitro detection in biochemical and spectroscopic assays. As a d-labelled compound a highly deuterated analogue of the known drug etacrynic acid could be obtained. The labelling was enhanced by peptide coupling of d13-hexane-1-amine with d9-etacrynic acid yielding a d22-amide derivative. In total, the deuterated etacrynic acid and three amide derivatives were synthesised. In order to evaluate inhibitory properties in fluorometric enzyme assays a FRET-pair-labelled substrate (H2N-Abz-Ser-Val-Thr-Leu-Gln-Ser-Gly-Tyr(NO)2-Arg(Mts)-COOH) was synthesised by SPPS. The Km value was determined to 190 ± 23 µM (SARS-CoVMpro). The synthesised compounds were tested against SARS-CoV-Mpro, SARS-CoV-PLpro, and human cathepsin L. Within this tested series the bromo anisole MS07 (Ki = 52.7 µM, SARS-CoV-Mpro) and the norethyl derivative of etacrynic acid (MS21, Ki = 22.8 µM, cathepsin L) turned out to be the most active compounds. No inhibition of the SARS-CoVPLpro was detected for any of the tested substances. Within the framework of the SFB 630 the antibacterial properties of the synthesised compounds as well as their activities towards the protozoa Leishmania major and Trypanosoma brucei brucei were determined. Compounds MS38, MS40 and MS41 inhibit biofilm formation of Staphylococcus epidermidis, growth of the bacteria as well as growth of Leishmania major in low micromolar concentrations. However, the compounds also display cytotoxic effects against macrophages. In contrast, growth of T. b. brucei is inhibited with IC50 values < 1 µM leading to selectivity indices of 5 to 11 with the biotin-labelled derivative MS57 displaying the highest selectivity (IC50 T. b. brucei: 0.69 µM; IC50 macrophages: 33.8 µM). Further investigations with the labelled compound MS57 showed the compound to inhibit falcipain-2 and -3 as well as Plasmodium falciparum. The IC50 values are 3.0 µM (FP-2), 11.9 µM (FP-3) and 9.0 µM (P. f.). Binding of MS57 to FP-2 could be proved by mass spectroscopic experiments. Results indicate an allosteric binding mode of MS57 to falcipain-2. The deuterated etacrynic acid derivatives served as model compounds for the development of a spectroscopic detection assay using CARS microscopy. Currently, the detection of the CARS signal of d9-etacrynic acid in a DMSO solution is possible for a 500 µM concentration. Quantum chemical calculations simulating the reaction of the active site cysteine residue of SARS-CoV-Mpro with Michael-type acceptors revealed a two step mechanism. Deprotonation of the thiol is followed by the addition of the thiolate to the double bond of the a,b-unsaturated moiety. Calculations of the energy profiles of the second reaction step showed, that the reaction rate can be enhanced by halogenated aryl residues and by exoconfiguration of the Michael-system. These trends could be confirmed by means of kinetic NMR experiments monitoring the reactions of a set of model compounds with p-methoxy thiophenolate.

Aussagekräftige Methoden zur Authentizitätsbewertung sind unerlässlich, um so-wohl einen fairen Handel als auch das Vertrauen der Verbraucher in die Qualität von Lebensmitteln zu gewährleisten. Das Ziel dieser Arbeit war es, anhand der Parameter 'Enantioselektivität' und 'Iso-topendiskriminierung' Methoden zur Authentizitätskontrolle von Schaumweinen und Erdbeeren, beides Produkte mit einem vergleichsweise hohen Handelswert, zur Verfügung zu stellen. Um unmittelbare Anwendbarkeit in der Praxis zu ermög-lichen, sollten dabei Untersuchungsmethoden zur Anwendung kommen, wie sie in Speziallaboratorien der Lebensmittelkontrolle gängig sind. Die Methoden der Wahl waren Gaschromatographie-Massenspektrometrie (HRGC-MS), Multidimensionale Gaschromatographie an achiraler/chiraler Phase (enantio-MDGC-MS) und Isoto-penverhältnismassenspektrometrie (IRMS), letztere sowohl in der Anwendung mittels Elementaranalysatoren (EA) als auch in der Kopplung mit der Gaschroma-tographie (HRGC-IRMS). Zur Echtheitsprüfung von Schaumweinen wurde 1,2-Propandiol als mögliche neue Markerkomponente ausgewählt und eine Methode zu dessen Extraktion und Enantiomerenanalytik erarbeitet. Die erzielten Ergebnisse zeigten, dass weder der Gehalt noch das Enantiomerenverhältnis für sich alleine eine Aussage über Her-kunft oder Produktionsmethode ermöglichen. Eine Kombination beider Parameter kann jedoch als Ausgangspunkt für die Authentifizierung von Schaumweinen die-nen. Die Untersuchung von Erdbeer-Aromaprofilen mittels HRGC-MS ergab, dass die Aromastoffzusammensetzung von Erdbeeren maßgebend von der jeweiligen Erd-beersorte beinflusst wird. Es zeigte sich, dass alle Erdbeer-Aromaprofile einem von zwei möglichen Aromaprofiltypen von Kulturerdbeeren zuzuordnen sind. Im Hinblick auf eine Authentizitätsbewertung anhand von Aromastoffprofilen ermög-licht dies den Nachweis einer höheren Menge von nicht aus der Erdbeerfrucht stammendem Aroma zu Erdbeerprodukten. Ein wesentlicher Ansatz zur Überprüfung der Authentizität von Erdbeeraromastof-fen war die Messung des Stabilisotopenverhältnisses von 4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanon (Furaneol®), welcher als "Schlüsselaromastoff" bei Erdbeeren (und Ananas) gilt. Die Ergebnisse zeigten, dass lediglich das Sauerstoffstabilisotopen-verhältnis 18O/16O als Grundlage für eine aussagekräftige Methode dienen kann. IV Eine Unterscheidung von natürlichem Erdbeeraroma aus Erdbeerfrüchten und aus anderen natürlichen Materialien ließ sich hierbei nicht erreichen, jedoch war die synthetische Herkunft einddeutig identifizierbar. Der Einsatz geplanter Multiele-mentanalytik scheiterte an unzureichender Reproduzierbarkeit sowohl bei 2H/1H-, als auch bei 13C/12C-Analysen, wobei die Ursache bei erstgenannten in Aus-tauschreaktionen liegt. / Reliable authenticity control methods are of key importance both to ensure honest trading standards and consumers' trust in food quality. The aim of this study was to provide methods for checking the authenticity of strawberries and sparkling wine, both products with a high trade value, using the parameters 'enantioselectivity' and 'isotope discrimination'. To ensure that the methods are easily applicable in food control they should be feasible on appara-tuses that form part of the established equipment of a specialised food control laboratory. The chosen methods were gas-chromatography coupled with mass spectrometry (HRGC-MS), multi-dimensional gas chromatography (achiral/chiral phase, enantio-MDGC-MS) and isotope ratio mass spectrometry, the latter cou-pled with both elemental analysis (EA-IRMS) and gas chromatography (GC-IRMS). For the authentification of sparkling wine, 1,2-propanediol was evaluated as a po-tential new marker compound, and a method for its extraction and gas chromato-graphic analysis was developed. The results showed that neither the content nor the enantiomeric excess of said compound taken alone could provide sufficient information to identify the product in terms of its geographic origin or production process. However, a combination of both parameters is a promising starting point for the authentication of sparkling wines. Further, the study of the aroma profiles of strawberries, measured by HRGC-MS, showed that the flavour profiles of strawberries are decisivly influenced by the strawberry variety. The results demonstrated that the aroma profiles could be classified into one of two groups of strawberry aroma profiles of cultivated straw-berries. This in consequence made it possible to use deviations from these known aroma profiles of strawberry flavour as an indication for an adulteration of straw-berry products with flavorings derived form sources other than strawberry fruits. An important approach to the authentification of strawberries was the measure-ment of the ratio of stable isotopes in 4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanone (Furaneol®), this being considered to be a key component in the flavour of straw-berries (and ananas). The results showed that the stable isotope ratios of oxygen, 18O/16O, alone can be used as a basis in a reliable method. Further, it was demon-strated that by this approach no distinction between natural strawberry flavor from VI the named fruit or other biological sources could be achieved. However, Furaneol® of synthetic origin could be clearly identified. The application of multielement analysis failed due to insufficient reproducibility of both 2H/1H and 13C/12C analysis, whereas the reason for the fromer are exchange reactions.

Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Substanzgruppe der 4-Chinolone, die zum einen über ein intrinsisches antiparasitäres Potenzial gegen Erreger wie Plasmodien, Trypanosomen oder Mykobakterien verfügt und zum anderen über gezielte Substitution auch die Möglichkeit zu strukturellen Modifikationen bietet. Vorrangiges Ziel dieser Arbeit war der Aufbau einer strukturell möglichst diversen Substanzbibliothek und deren sukzessive Testung innerhalb des SFB630. Auf diese Weise sollten neue antiparasitäre Leitstrukturen als Ausgangspunkt für weitere strukturelle Optimierungen erhalten werden. Der Chinolon-Grundkörper sollte hierzu gemäß Gould-Jacobs-Reaktion aufgebaut werden. Zur Synthese diverser Amid-Derivate wurden verschiedene Synthese-strategien verfolgt. Alternativ wurden, ebenfalls über eine nukleophile Substitution (Piperidin-Derivat), in 7-Position modifizierte Verbindungen generiert, die unter Verwendung des Kupplungs-reagenzes PyBOB (Benzotriazol-1-yloxytri-pyrrolidinophosphonium Hexafluorphosphat) in die entsprechenden 1-Alkyl-1,4-dihydro-7-piperidinyl-4-oxo-chinolin-3-carboxamide transformiert wurden. Die in dieser Arbeit generierte Substanzbibliothek wurde anschließend innerhalb des SFB630 getestet. Hierbei zeigte sich, dass die Amidierung der 3-Carbonsäurefunktion eine Steigerung der antimikrobiellen Wirkung gegen Trypanosoma brucei mit sich brachte. Es kristallisierten sich aktive Verbindungen heraus, die erstmals eine Aktivität derartiger Derivate gegen Trypanosomen belegen und so zukünftig als Leitstrukturen für weitere strukturelle Modifizierungen herangezogen werden können. Mit dem in dieser Arbeit angewandten Random-Chemistry-Verfahren sollte in die Suche nach neuen Leitstrukturen gezielt das Zufallsprinzip integriert werden bzw. es sollten neue aktive Verbindungen generiert werden, die über die klassischen kombinatorischen Syntheseschemata bzw. die gängigen Reaktionsmechanismen nur schwer zugänglich sind. Eine Reihe von Fluorchinolon-Derivaten wurden in verschiedenen Lösungsmitteln, meist DMSO mit Zusätzen von Methanol oder Chloroform, gelöst bzw. suspendiert und anschließend einer ionisierenden γ-Strahlung von 500 kGy ausgesetzt. Die Testung mittels HPLC / FCPC generierter Fraktionen ergab zum Teil höhere antitrypanosomale Aktivitäten als die der korrespondie¬renden Ausgangsverbindungen. Eine Aktivität gegen Makrophagen konnte nicht festgestellt werden. Darüber hinaus wurde im Rahmen dieser Arbeit in Kooperation mit Prof. Schneider-Schaulies an der Identifizierung viraler Fusionsinhibitoren ausgewählter Paramyxoviren (Masern-Virus, Nipah-Virus) gearbeitet. Aus einer Ähnlichkeitssuche, basierend auf dem literaturbekannten Masern-Fusionsinhibitor 2-(4-Chlorphenyl)-N-(2-hydroxy-4-nitrophenyl)acetamid (AM-2), konnte die Struktur eines Chinolinamides identifiziert werden, woraufhin die generierte Substanzbibliothek auf antiviral-aktive Verbindungen gescreent werden sollte. Die Kristallstruktur des Nipah-Virus-Fusionsproteins wurde im Jahre 2006 aufgeklärt. Mit diesen Informationen konnte mittels Molecular-Modelling eine Bindetasche innerhalb der HR1-Domäne des F-Proteins identifiziert werden, mit der die erzielten inhibitorischen Aktivitäten gut in Einklang gebracht werden konnten. Diese Bindetasche befindet sich in einem Bereich weitreichender Umstrukturierungsvorgängen: Durch die Einlagerung des Liganden 7-(4-Carbamoyl-piperidin-1-yl)-N-(2,4-dichlorbenzyl)-1-cyclopropyl-6-fluor-4-oxo-1,4-dihydro-chinolin-3-carboxamid, in diese hydrophobe Tasche werden Wechselwirkungen mit den korrespondierenden Aminosäuren in der HR2-Domäne und so auch dessen Anlagerung unterbunden. In 1 μmolarer Konzentration konnte die Fusionsaktivität um 42% reduziert werden, die verwendeten Referenzsubstanz (OX-1) erzielte in selbiger Konzentration keine Wirkung. / The present work focuses on the chemical class of 4-quinolones, which possess intrinsic antiparasitic activity against pathogens such as plasmodia, trypanosomes and mycobacteria and is amenable to chemical modification. The primary objective was to build up a library of structurally diverse compounds and to screen them subsequently within the SFB630 against the aforementioned parasites to obtain leads and subsequent lead optimisation. The quinolone skeletons were built up using the Gould-Jacobs’ procedure starting with the correspondingly substituted aniline derivatives. For the synthesis of the desired amide derivatives different strategies were applied. Piperidinyl-substituents at position 7 were introduced by nucleophilic substitution and the resulting compounds were coupled to the corresponding amides using benzotriazol-1-yl-oxy-tris-pyrrolidino-phosphonium hexafluorophosphat (PyBOP) as activating agent. Screening of the library produced revealed that amidation of the 3-carboxylic acid function produced an increase in the antimicrobial activity against Trypanosoma brucei. Some compounds exhibited high activity against trypanosomes and can be regarded as lead structure for further modifications. The random chemistry method was used search deliberately in this work to look for new prototypes or produce new active compounds that are difficult to access through classical combinational synthetic pathways and conventional reaction mechanisms. A series of fluoroquinolone derivatives were dissolved or suspended in various solvents, mainly DMSO with the addition of methanol or chloroform, and were then exposed to ionizing γ-radiation of 500 kGy. The fractions generated were separated by HPLC / FCPC and screened against trypanosomes and macrophages. Some fractions proved to have higher anti-trypanosomal activity than the corresponding precursor compounds. No activity against macrophages was found. Furthermore, in cooperation with Prof. Schneider-Schaulies, another part of this work focused on the identification of viral fusion inhibitors regarding distinct paramyxoviruses like measles and nipah viruses. A similarity search based on a known inhibitor of the fusion process - 2-(4-chlorophenyl)-N-(2-hydroxy-4-nitrophenyl)acetamide (AM-2) - led to the identification of the structure of a β-keto-carboxylic amide whereupon the designed library would be screened for compounds with antiviral activity. The structure of the nipah fusion protein in its post-fusion state was solved in 2006. By subsequent molecular modelling experiments a corresponding target structure within the HR1 domain of the F-protein was identified and concorded well with the obtained testing results. According to the location, this binding pocket is located where extensive conformational changes take place, mediating membrane fusion: The identified ligand 7-(4-carbamoyl-piperidin-1-yl)-N-(2,4-dichlorobenzyl)-1-cyclopropyl-6-fluoro-4-oxo-1,4-dihydro-quinoline-3-carboxamide can perfectly dock into this cavity and, by means of forces such as hydrogen bonds and hydrophobic effects, it could prevent specific interactions with the corresponding amino acids between the HR1 and HR2 domain and modify conformational rearrangements. A concentration of 1 μmol decreases fusion activity of 42% while the reference ligand OX-1 at the same concentration shows no effects.

Bei N-Acyl-Ethanolaminphosphaten handelt es sich um eine bislang wenig untersuchte Klasse polarer Substanzen, deren Erforschung aufgrund ihrer strukturellen Analogie zu apolaren, physiologisch wirksamen N-Acyl-Ethanolaminen von Interesse ist. Zu bear-beiten waren analytische Fragestellungen, die auch synthetische Aufgaben beinhalteten, wie Methodenentwicklung und Versuche zur Erfassung von N-Acyl-Ethanolamin-phosphaten in ausgewählten Lebensmitteln sowie strukturelle Studien zur „Bioaktivität“ der Verbindungen. Erstes Ziel der vorliegenden Arbeit war es demzufolge, eine geeig-nete Methode für deren qualitative und quantitative Analytik zu entwickeln. Gleichzei-tig wurden ausgewählte N-Acyl-Ethanolaminphosphate synthetisiert. Aufgrund des literaturbekannten Vorkommens von N-Acyl-Ethanolaminen in Wein wurden für die Lebensmitteluntersuchungen fermentierte Produkte, d.h. drei verschie-dene Sake (Japanischer Reiswein) und ein fermentierter Rotkohl verwendet. Parallel zu diesen Untersuchungen erfolgten auch Studien zur Stabilität der N-Acyl-Ethanolamin-phosphate. Versuchsreihen zur Überprüfung potentieller „Bioaktivität“ umfassten Studien mit al-kalischer Phosphatase, PhospholipaseA2, Lipoxygenase, Xanthinoxidase, β-N-Acetyl-hexosaminidase und dem Cannabinoidrezeptor-1. / N-acyl-ethanolaminphosphates are a group of polar compounds that have rarely been studied as yet and whose investigation is attractive due to their structural analogy to nonpolar physiologically active N-acyl-ethanolamines. Main targets of this work com-prised the synthesis of N-acyl-ethanolaminphosphates, elaboration of analytical methods to detect them in selected food samples and to perform effector studies. Hence, the first goal was to establish a suitable method for the qualitative and quantita-tive analysis of N-acyl-ethanolaminphosphates. At the same time, the synthesis of se-lected compounds was performed. Based on the published occurrence of N-acyl-ethanolamines in wine, selected fermented foods were chosen for the food screening, i.e. three samples of sake (Japanese rice wine) and one sample of fermented red cabbage. In addition, stability tests of N-acyl-ethanolaminphosphates were carried out. The “bioactivity” potential of N-acyl-ethanolaminphosphates was checked by using alkaline phosphatase, phospholipaseA2, lipoxygenase, xanthinoxidase, β-N-acetylhexos-aminidase and the cannabinoid receptor-1.

In dieser Arbeit wurde der elektronische Grundzustand und der erste angeregte Zustand sowie der Zustand des Ions von substituierten [2.2]Paracyclophanen untersucht. Um die Wechselwirkungen zwischen konjugierten pi-Systemen besser zu verstehen wurden die Moleküle mit Hilfe von Resonance Enhanced Multiphoton Ionization Spektroskopie (REMPI), VUV-Synchrotronstrahlung und quantenchemischen Rechnungen untersucht. Die Experimente wurden im Molekularstrahl durchgeführt. In den [1+1]-REMPI-Spektren von pseudo-para-Dibrom[2.2]paracyclophan, pseudo-para-Dicyano[2.2]paracyclophan, pseudo-ortho-Dicyano[2.2]paracyclophan, pseudo-para-Diphenyl[2.2]paracyclophan und pseudo-para-Di(trimethylsilyl)[2.2]paracyclophan wird ein kontinuierlicher Signalanstieg beobachtet. Individuelle Schwingungsbanden konnte nicht aufgelöst werden. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die Schwingungszustände im S1-Zustand sehr eng beieinanderliegen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der Untersuchung der hydroxysubstituierten [2.2]Paracyclophane pseudo-ortho-Dihydroxy[2.2]paracyclophan (o-DHPC), pseudo-para-Dihydroxy[2.2]paracyclophan (p-DHPC) und racemisches-4-Hydroxy[2.2]paracyclophan (MHPC). Die adiabatischen Ionisierungsenergien der Moleküle wurden aus der Ionenstromkurve mit Hilfe eines Wannier-Fits bestimmt: 7.56eV (o-DHPC), 7.58eV (p-DHPC) und 7.63eV (MHPC). In den Schwellenphotoelektronenspektren (TPES) werden Signalmodulationen im Photonenenergiebereich von 7.8-11eV beobachtet. Hierbei handelt es sich um angeregte Zustände des Kations. Bei ca. 10.5eV wird in den Spektren von allen drei hydroxysubstituierten Molekülen dissoziative Photoionisation (DPI) beobachtet. Hierbei werden die Bindungen zwischen den aliphatischen Kohlenstoff-Atomen gebrochen. Im [1+1]-REMPI-Spektrum des o-DHPCs wird der S1<-S0-Übergang bei 31483cm^-1 (3.903eV) beobachtet. Die berechnete adiabatische Anregungsenergie liegt bei 3.87eV (SCS-CC2). Der elektronische Ursprung des o-DHPCs ist +722cm^-1 blauverschoben im Vergleich zum unsubstituierten [2.2]Paracyclophan (PC). Im REMPI-Spektrum werden viele Schwingungsbanden beobachtet. Cluster des o-DHPCs mit Wasser werden ebenfalls beobachtet. Die elektronischen Ursprünge der Cluster mit Wasser sind rotverschoben im Vergleich mit dem Monomer. Im o-DHPC(H2O)-Cluster ist das Wassermolekül zwischen den beiden OH-Gruppen des Cyclophans über Wasserstoffbrückenbindungen fixiert. In den REMPI-Spektren des o-DHPCs und o-DHPC(H2O)-Clusters wird die Atmungsmode mit hoher Intensität beobachtet. Außerdem tritt eine Twist- und Tilt-Mode in den Spektren auf. Viele Kombinationsbanden der Atmungs, Twist- und Tilt-Mode werden in den Spektren beobachtet. Im [1+1]-REMPI-Spektrum des p-DHPCs werden nur kleine Signalmodulationen mit niedrigen Intensitäten im roten Spektralbereich im Vergleich mit dem Ursprung des o-DHPCs beobachtet. Bei der Anregung des p-DHPCs kommt es zu einer großen Änderung der Struktur. Dies führt dazu, dass die Franck-Condon-Faktoren für den S1<-S0-Übergang des p-DHPCs deutlich kleiner sind im Vergleich mit dem o-DHPC (1:10^7). Daher treten die Signale des p-DHPCs im REMPI-Spektrum nur mit geringer Intensität auf. Der Ursprung des S1<-S0 Übergangs des MHPCs wird im [1+1]-REMPI-Spektrum bei 30772cm^-1 (3.815eV) beobachtet. Die berechnete Anregungsenergie liegt bei 3.79eV (SCS-CC2). Im Vergleich zum unsubstituierten PC wird keine wesentliche Energieverschiebung des S1<-S0-Übergangs beobachtet. Im REMPI-Spektrum des MHPCs wird die Twist-Mode beobachtet. Die Banden zeigen eine inverse Anharmonizität. Die ab-initio-Rechnungen beschreiben die Potentialkurve des S1-Zustands mit einem Doppelminimum. Die Höhe der Barriere zwischen den beiden Minima hängt vom Basissatz ab. Empirisch wurde entlang der Twist-Mode ein flaches Potential bestimmt. Die aus diesem Potenzial resultierenden Banden und Intensitäten der Twist-Mode stimmen mit den experimentellen Beobachtungen sehr gut überein. Die [1+1]-REMPI-Spektren des MHPCs mit einem und zwei Wassermolekülen zeigen einen kontinuierlichen Signalanstieg. Einzelne Schwingungsbanden konnten unter den experimentellen Bedingungen nicht aufgelöst werden. Der Ursprung des MHPC-Clusters mit einem Wassermolekül beginnt bei ca. -180cm^-1 und mit zwei Wassermolekülen bei ca. -290cm^-1 im Vergleich mit dem Ursprung des Monomers. / This thesis examines the electronic ground state, first excited state and ion state of substituted [2.2]paracyclophanes. In order to unterstand the interactions between the two conjugated pi systems, the molecules were investigated by resonance-enhanced multiphoton ionization spectroscopy (REMPI), VUV-synchrotron radiation and quantum chemical calculations. The experiments were carried out in a supersonic jet. In the [1+1]REMPI spectra of pseudo-para-dibromo[2.2]paracyclophane, pseudo-para-dicyano[2.2]paracyclophane, pseudo-ortho-dicyano[2.2]paracyclophane, pseudo-para-diphenyl[2.2]paracyclophane and pseudo-para-di(trimethylsilyl)[2.2]paracyclophane, the signals are increasing almost continuously. Individual vibrational bands could not be resolved. This indicates that there are many closely spaced vibrational transitions. The main focus of this work was the examination of the hydroxysubstituted [2.2]paracyclophanes pseudo-ortho-dihydroxy[2.2]paracyclophane (o-DHPC), pseudo-para-dihydroxy[2.2]paracyclophane (p-DHPC) and racemic-4-hydroxy[2.2]paracyclophane (MHPC). The adiabatic ionization energies of the molecules were determined from a photoionization efficiency curve (PIE), using synchrotron radiation with a Wannier-type fitting procedure: 7.56eV (o-DHPC), 7.58eV (p-DHPC) and 7.63eV (MHPC). In the threshold photoelectron spectra (TPES), signal modulations were observed in the photon energy range of 7.8-11eV. These broad bands were assigned to excited states of the cation. At approximately 10.5eV, dissociative photoionization was observed in the spectra of all three hydroxysubstituted molecules and the bonds between the aliphatic carbon atoms were broken in [2.2]paracyclophanes. In the [1+1]REMPI spectrum of o-DHPC, the origin of the S1<-S0 transition lies at 31483cm^-1 (3.903eV). An adiabatic excitation energy of 3.87eV was computed on SCS-CC2 level. The electronic origin of o-DHPC is 722cm^-1 blue shifted in comparison with the unsubstituted [2.2]paracyclophane (PC). The REMPI spectra of o-DHPC-waterclusters were also recorded. The electronic origins of the clusters are red shifted in comparison with the monomer. In the o-DHPC(H2O)cluster, the water molecule is inserted between the two OH groups of the cyclophane via hydrogen bonds. The number of vibration bands is very high in the [1+1]REMPI spectra. Moreover, considerable activity in a breathing vibration is found in the S1 state of o-DHPC and o-DHPC(H2O). Further vibrations appear in the REMPI spectra of o-DHPC and o-DHPC(H2O) (twist mode and tilt mode). Many combination bands of the breathing, twist and tilt mode also occur in the spectra. In the [1+1]REMPI spectrum of p-DHPC, only small signal modulations with low intensities were observed in the red part, in comparison with the origin of o-DHPC. Drastic structural relaxation upon excitation was found in p-DHPC. Due to a strong structural change, the Franck-Condon factors of p-DHPC were found to be significantly smaller than those in o-DHPC (1:10^7). Therefore, only signals with low intensity were observed in the REMPI spectrum of p-DHPC. The origin of the S1<-S0 electronic transition was located at 30772cm^-1 (3.815eV) in the [1+1]REMPI spectrum of MHPC. The computed excitation energy on SCS-CC2 level is 3.79eV. In comparison with PC, no substantial energy shift of the S1<-S0 origin was observed. A significant geometry change upon electronic excitation indicated by the computations was confirmed by a twist and shift mode in the spectrum. The spacings of the twist bands show an inverse anharmonicity. The ab initio data predict a potential energy curve with a double minimum in the S1 state. The calculated barrier between the two minima depends on the basis set. A shallow potential along the twist coordinate was derived empirically. Good agreement of the resulting bands and intensities of the twist mode with experimental observations was achieved. The [1+1]REMPI spectra of MHPC with one and two water molecules show closely spaced transitions. Individual vibrational bands, however, could not be resolved under the experimental conditions. The signal onset in the cluster channel starts at approximately -180cm^-1 (one H2O) and -290cm^-1 (two H2O) to the red of the monomer origin.

This theses deals with the syntheses and the coordination behaviour of polyimidosulfur anions like S(NR)32–, S(NR)42–, RS(NR)2– or RS(NR)3–, the nitrogen analogues of the well known oxo-anions SO32–, SO42–, RSO2– and RSO3–. The first aim was the synthesis of a triimidosulfite with three different NR-substituents, a so called asymmetrical triimidosulfite. In all reactions, that have been carried out to obtain a triimidosulfite with three (or two) different residues at nitrogen, the final product was always the dilithium sulfide adduct. The syntheses of chiral alkylenediimidosulfites was successful. Similar to Corey’s S-ylides (R2(O)S+––CR2) and Wittig’s phosphonium ylides (R3P+––CR2) these molecules contain a positively charged sulfur atom next to a carbanionic centre. The structures of the alkylenediimidosulfites are not influenced by the different substituents at nitrogen and carbon, respectively. In each case a doublecubic structure is received. The first members of a completely new class of compounds were synthesised: the aryl-bis-(diimidosulfinates). In this compounds two SN2 units are connected via a heteroaromatic linker, containing a potential donor centre in metal coordination. They represent, like the known alkyldiimidosulfinates, dipodal monoanionic ligands. In the field of sulfur (VI) chemistry the syntheses of aryltriimidosulfonates were successful. Hitherto it was believed, that only spatial less demanding lithium organics could be added to a S=N double bond in S(NtBu)3. This assumption was confirmed by the fact that methyl- and phenylacetylene-triimidosulfonate were the only known alkylsulfonates. Nevertheless, the addition of several lithiumheteroarenes to sulfurtriimide worked without difficulties. If the shape of the nucleophile permits to slot in between the NtBu substituents and to approach the electrophilic sulfur in the sulfurtriimide from the side rather than in an orthogonal angle, the addition reaction works smoothly. Although the steric demand of the tris(tert.-butyl)triimidosulfonate unit is very high, the synthesis of thiophene-bis-(triimidosulfonate) worked. The sulfonate moieties function as dipodal ligands. / Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Synthese und der Koordinationschemie von Polyimidoschwefel-Anionen wie S(NR)32–, S(NR)42–, RS(NR)2– oder RS(NR)3–, den Stickstoff-Analoga der bekannten Oxo-Anionen SO32–, SO42–, RSO2– und RSO3–. Ein Ziel der Arbeit war es, unsymmetrisch substituierte Triimidosulfite darzustellen. Durch Variation des Restes R durch Trimethylsilyl-, Cyclohexyl- oder aromatische Gruppen sollte die Synthese eines gemischt substituierten Triimidosulfits gelingen. Dieser Ansatz führte nicht zum Erfolg, in einer Vielzahl von Versuchen fiel das Dilithiumsulfid Addukt an. Ausgehend von bekannten asymmetrischen Alkyldiimidosulfinaten können chirale Alkylendiimidosulfite durch Deprotonierung des alpha-Kohlenstoffatoms mit einem Äquivalent MeLi bzw. BuLi synthetisiert werden. Diese besitzen jeweils Doppelkubusstruktur. In diesen Molekülen liegt, wie in den bekannten S-Yliden, ein positiv geladenes Schwefel-Atom neben einem carbanionischen Zentrum vor. Es gelang erstmals die Synthese zweier Heteroarensulfinate: Methylpyrrol-diimidosulfinat und Benzothiophendiimidosulfinat. Dabei trat neben der bereits bekannten Twist Tricyclus Struktur im Methylpyrroldiimidosulfinat, auch ein neuer Strukturtyp auf, das monomere Benzothiophendiimidosulfinat. Die Klasse der Aryl-bis-(diimidosulfinate) wurde neu erschlossen. Dabei handelt es sich um Systeme, in denen heteroaromatische Brücken zwei Diimidosulfinat-Einheiten verbinden. Sie sind, wie die bisher bekannten Alkyldiimidosulfinate, dipodale monoanionische Liganden. Eine Beteiligung des aromatischen Heteroatoms an der Metall-Koordination konnte bislang in keinem Fall beobachtet werden. Bisher wurde angenommen, dass nur sterisch wenig anspruchsvolle Systeme an eine N–S Doppelbindung des S(NtBu)3 addiert werden können. So existierten bisher nur das Methyl- und das Phenylacetylen-triimidosulfonat. In dieser Arbeit gelang jedoch die Darstellung diverser Aryltriimidosulfonate. Eine Additionsreaktion ist dann problemlos möglich, wenn die Geometrie des Lithium-organyls es erlaubt, in die Lücke zwischen den NtBu Substituenten zu gelangen und sich das Nucleophil somit dem elektrophilen Schwefel von der Seite annähern kann. Trotz des hohen sterischen Anspruchs der Triimidosulfonat-Einheit, gelang die Synthese des Thiophen-bis-(triimidosulfonats). Die Sulfonat-Einheiten fungieren hier, wie in anderen Sulfonat-Systemen, als dipodale Liganden, die dritte NtBu-Gruppe ist nicht an der Koordination beteiligt.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der zweidimensionalen Dünnschichtchromatographie (DC) und deren quantitativer Auswertung. Es wird auf die Grundlagen der DC eingegangen. Darüberhinaus werden die Vorgehensweisen der quantitativen Auswertung gegenübergestellt und bewertet. Besonders behandelt werden die nichtlinearen Regressionsmethoden. Die in dieser Arbeit verwendete Entwicklungstechnik wird erklärt und die Vorteile beschrieben. Der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Scanner und die dazugehörige Software werden vorgestellt. Als Lichtquelle dient eine 30 W Deuteriumlampe, die ohne Sperrfilter betrieben wird. Dies ermöglicht die Verwendung von Licht auch im Bereich von 198-210 nm. Auf einen Betrieb der Lichtquelle im Vakuum wurde verzichtet. Die Einblendtechnik der Lichtstrahlen in den Lichtwellenleiter wurde nicht verändert. Der bewegliche Teil des Scanners besteht aus einem Kreuztisch, dessen Vorschubeinheiten um 90° versetzt angebracht wurden, um die Platte in x- und in y-Richtung bewegen zu können. Die Wahl der Spindelsteigung ermöglicht eine Schrittweite von 0.1 mm im Bedarfsfall. Jede Vorschubeinheit wird durch eine eigene Steuerkarte angesprochen. Damit kann in beide Richtungen unabhängig voneinander verfahren werden. Die Vorschubgeschwindigkeit ist in zwei Stufen wählbar. Um den Intensitätsverlust bei der Lichtübertragung gering zu halten und einen modularen Aufbau realisieren zu können, wurde als Übertragungsmedium zwischen Lampe und Platte ein Lichtleiter gewählt. Dieser ist in der Lage, sowohl eine als auch mehrere Wellenlängen zu übertragen. Durch den Einsatz eines optimierten Faserbündels, das mit Wasserstoff begast wurde, um die Bildung von Farbzentren zu verhindern, kann die Alterung stark verlangsamt werden. Die Dämpfung der Lichtintensität innerhalb der Faser spielt durch die Verwendung kurzer Fasern nur eine untergeordnete Rolle. Als Detektionseinheit werden Photodiodenarrays verwendet, die 256 bzw. 512 Dioden besitzen. Eingebaut wird jeweils nur das vorjustierte Array, das auf eine Platine aufgebracht ist, die die Elektronik zum Auslesen sowie die Möglichkeit zur Ansteuerung des Auslesevorganges bereits enthält. Die Minimalkonfiguration erlaubt das Verwenden eigener, für den Einsatzzweck optimierter Bauteile. Die erstellte Software verarbeitet die registrierten Daten und ordnet die Signale den entsprechenden Wellenlängen zu. Die Rohdaten werden nach der bekannten Gleichung von Kubelka und Munk in Remissionswerte umgerechnet. Ein neues Verfahren zur Glättung von zweidimensional verrauschten Daten wird eingeführt, mit Hilfe dessen die Signale in eine verwertbare Form übergeführt werden. Hierzu wird eine Regressionsrechnung in zwei Dimensionen mittels eines Polynoms durchgeführt. Die Glättungsbreite kann variabel für beide Dimensionen bestimmt werden. Die Faltungsoperation kann im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren auch während der Auswertung durchgeführt werden. Statische Faltungsoperatoren werden nicht mehr benötigt. Peaks werden gesucht und ihre Lage mit Hilfe einer Basisfläche korrigiert. Diese Fläche berücksichtigt Matrixeinflüsse der Platte, Schwankungen im Lichtstrom der Lampe und Änderungen der mobilen Phase während der Entwicklung. Die transformierten und geglätteten Daten werden in zwei Dateien geschrieben, die sich nur in der Art der Speicherung unterscheiden, um sie mit Fremdprogrammen weiterverarbeiten zu können. Es wird die Möglichkeit untersucht, Remissionsspektren unterschiedlicher Herkunft und UV-Spektren miteinander zu vergleichen. Um auf umfangreiche existierende UV- Spektrenkataloge zurückgreifen zu können, wird eine Möglichkeit gesucht, mit deren Hilfe die Remissionsspektren UV-Spektren zugeordnet werden können. Ein automatisiertes Vorgehen alleine reicht nicht aus, der Eingriff des Benutzers ist unerläßlich. Bei Remissionsdaten findet eine nicht reproduzierbare Verschiebung der Wellenlängen statt, die ein direktes Inbezugsetzen verhindert. Es wird ein Auftrageschema vorgestellt, das auch für quantitative Analysen 2D- entwickelter Platten anwendbar ist. Zusätzlich zu dem zu untersuchenden Gemisch werden 3 Standardgemische bekannter Konzentration und Zusammensetzung aufgetragen. Die erste Entwicklung erfolgt von gegenüberliegenden Seiten bis zur Mitte der Platte, nach Trocknen und Drehen um 90° wird die zweite Entwicklung ebenfalls beidseitig durchgeführt. So wird die Plattenoberfläche optimal ausgenutzt und die Kriterien zur quantitativen Auswertung werden erfüllt. Die Leistungsfähigkeit des neu eingeführten Glättungsalgorithmus wird gezeigt. Auf die Besonderheiten einer Auswertung anhand des Peakvolumen und nicht wie bisher anhand der Peakfläche wird eingegangen. Ein Datensatz von aufgenommenen Spektren wird nach der Verarbeitung gezeigt. Das entwickelte System aus Hard- und Software ist in der Lage, jeden Punkt auf der Platte anzusteuern und Daten zur weiteren Auswertung in genügend hoher Genauigkeit zu liefern. / The presented thesis deals with quantitative two-dimensional thin-layercchromatography. The basics of thin-layer chromatography are covered. Known quantitation methods are compared and evaluated with respect to non-linear regression methods. These play a prominent role in thin-layer chromatography. The developing method used in this work is described and the advantages are shown. The scanner and software developed in this thesis are described. As a light emitting source a deuterium lamp was used that is operated without a limiting filter, allowing usage of light below 210 nm down to 198 nm. The operation of the lamp in vacuum is rejected. The connection of the lamp to the used optic fibre is not altered. The movable parts of the scanner consist of two motor-driven plates that run perpendicular to each other making movement in both x- and y- direction possible. The created system allows single steps down to 0.1 mm if necessary. Each moving plate is adressed by its own controller making independent movement in both directions possible. The speed of the moving plates is switchable in two steps, one of those being fast enough to bridge long distances, the other being precisely enough to position in a least oscillating way. In order to minimize the loss of intensity while transmitting the UV light and to realize a modular construction, fibre optics were used between TLC-plate and lamp. The fibre is capable of transmitting single or multiple wavelengths, respectivly. Optimization is done by treating the fibre in a hydrogen-atmosphere. This leads to the reduction of E'-centers and improvement of the lifetime-stability of the fibre optics. Normal attenuation plays a minor role because of the limited lenghts of the optics. A photodiodearray consisting of 256 and 512 diodes, respectivly, is used as a detection unit. Implemented is only the readily adjusted array fixed to a small controller. The controller offers the electronics for reading the array and for synchronizing the reading cycles. This minimum configuration allows the further usage of parts that are specialized for the required scanning process. The programmed software evaluates the registered data and sorts the signals to the corresponding wavelengths. Raw data is transformed to remission data by using the known equation of Kubelka and Munk. A new method of smoothing two-dimensional scattered data is introduced. It is done by a regression in two dimensions using a polynom. The smoothing width can be varied for each direction independently. This convolution can be carried out during evaluating the data whereas known methods have to determine the convolution integers in advance. Static convolution integers are not needed any more. Peaks are searched and their shape is stripped by using not only baseline but a basearea correction. This is done for correcting influences of the matrix, disturbances in the lightstream, and change of the mobile phase due to decomposition of the eluent mixture. Transformed and smoothed data are written in two files differing only by ways of storing data. A plain-text file is produced for importing the data into commercially available software. It is examined whether remission spectra of different sources and UV-spectra are comparable. In order to use existing UV-databases, a way of pairing remission and corresponding UV data is searched. An automatic approach is not sufficient, correction by the user is mandatory. In recording remission data, a non-reproducible shift of wavelengths is observed that prevents the direct comparing. A spotting scheme is presented that is usable for quantitative analysis of two-dimensional developped chromatograms. In addition to the examined mixture, three standards of known compounds and concentrations are transferred to the plate as well. The first development is carried out from opposing sides to the middle of the plate. After drying and switching 90° the second development is done from opposing sides also. This is done for using the surface optimally and meeting the requirements for quantitative evaluation. The power of the presented smoothing algorithm is shown. The specialities of evaluating the peak-volume instead of only the peak-area are dealt with. A dataset of recorded spectra is shown after evaluating. The developed system consisting of hard- and software is capable of moving to every point of the plate-surface and recording data for further evaluation in sufficient precision.

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Die Untersuchung der molekularen Dynamik elektronisch angeregter Moleküle stand im Zentrum dieser Arbeit. In vielen Fällen ist die Dynamik dieser Zustände mit einer Bewegung von Wasserstoffatomen assoziiert. Mittels zeit- und frequenzaufgelöster Photofragmentspektroskopie lassen sich Aussagen über die Energieumverteilung während der Dissoziation und über die Geschwindigkeit der Wasserstoffatomabstraktion treffen. Die Ergebnisse solcher Messungen können als Grundlage für die Diskussion der molekularen Reaktionsdynamik und als Prüfstein für theoretische Berechnungen dienen. Theoretische Vorhersagen weisen der Wasserstoffatomdynamik eine enorme Bedeutung für die Photochemie von Biomolekülen zu. Unter den Biomolekülen nimmt die Untersuchung der Photochemie und der Photophysik isolierter DNA-Basen eine herausragende Stellung ein. Diese Untersuchungen sind dabei stark von der Hoffnung auf ein besseres Verständnis der Entstehung von Strahlungsschäden motiviert, die letztendlich zu Hautkrebs führen können. Die Frage, ob jeder Baustein der DNA potentiell photostabil ist, wurde im Rahmen dieser Arbeit für die DNA-Base Adenin untersucht. Die Experimente erfolgten an isolierten Molekülen in der Gasphase, so dass es möglich war, die intrinsischen Eigenschaften von Adenin zu untersuchen. Es konnte dabei gezeigt werden, dass Adenin nach Bestrahlung mit UV-Licht vornehmlich das N9-H-Wasserstoffatom abspaltet und diese Abspaltung extrem schnell verläuft. Dies steht in Einklang mit einem Deaktivierungsprozess über eine repulsive Potentialkurve, wie er theoretisch vorhergesagt worden war. In natürlicher Umgebung, d.h. in wässriger Lösung, sind Wasserstoffatome, die in der Gasphase unter UV-Stress abdissoziieren, in Wasserstoffbrückenbindungen zu Solvensmolekülen oder in das Makromolekül eingebunden. Daher kann Bestrahlung zu Wasserstoffatom- oder Protonentransfer führen. Die Frage, ob nach UV-Anregung photoacide Verbindungen wie Phenol oder Naphthol ein Wasserstoffatom oder ein Proton an Solvensmoleküle übergeben, steht derzeit im Mittelpunkt lebhafter wissenschaftlicher Diskussion. Für das Verständnis der Photoacidität ist die Kenntnis der Schwingungsstruktur, v.a. der intermolekularen Schwingungen, von Phenol- bzw. Naphthol-Wasser-Clustern unerlässlich. Für den Naphthol/(H2O)1-Cluster konnten für den ersten elektronisch angeregten Zustand alle intermolekularen in plane Schwingungen nachgewiesen werden. Wasserstoffatomdynamik ist nicht nur für geschlossenschalige Biomoleküle wie Adenin oder wasserstoffbrückengebundene Cluster von Bedeutung, sondern auch für offenschalige organische Radikale. Alkylradikale sind dabei als reaktive Intermediate u.a. in chemischenVerbrennungsprozessen äußerst wichtig. Für das hier untersuchte tert-Butylradikal konnte ein Wasserstoffverlust beobachtet werden. Dieser verlief bei niedrigen Anregungsenergien gemäß statistischer Vorhersagen, bei höheren Anregungsenergien jedoch deutlich langsamer als aus einfachen statistischen Modellen zu erwarten wäre. Diese Ergebnisse könnten sich mit einem bisher nicht identifizierten elektronischen Zustand erklären lassen, der eine Rolle in der Photochemie bzw. Photodissoziationsdynamik spielt und möglicherweise von allgemeiner Bedeutung für die Photophysik von Alkylradikalen ist. Zukünftige Arbeiten werden die Untersuchungen der Wasserstoffatomdynamik der im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Systeme vertiefen und auf weitere relevante Moleküle (Thymin, Cytosin, Guanin, Uracil, primäre und sekundäre Alkylradikale) ausdehnen. / The investigation of the molecular dynamics of electronically excited molecules was the main subject of this work. The dynamics of these states is often associated with a motion of hydrogen atoms. Time- and frequency-resolved H-atom photofragment spectroscopy is able to provide information about the energy redistribution during the dissociation and about the rate of the hydrogen abstraction. The results of such measurements can be used as a basis for the discussion of molecular reaction dynamics and for testing theoretical calculations. Theoretical predictions assume, that the dynamics of hydrogen atoms is very important for the photochemistry of biomolecules. Among biomolecules the investigation of the photochemistry and photophysics of isolated DNA-bases is of outstanding importance. The investigations are motivated by the hope to understand better, how radiation damage takes place that finally leads to skin cancer. The question, whether every building block of the DNA is itself photostabile, was studied in the case of adenine. Within this work the photodissociation dynamics of the DNA base adenine was investigated. The experiments were carried out on isolated molecules in the gas phase, which allowed to study the intrinsic properties of adenine. It was shown that adenine looses preferentially the N9-hydrogen atom upon UV-irradation and that the dissociation is extremely fast. These results are consistent with a decay mechanism proceeding via a repulsive potential energy curve as theoretically predicted. In natural environment, i.e. in aqueous solution, the H-atoms that dissociate in the gas phase upon UV-irridation are bound via hydrogen bonds to the solvent molecules or to neighbouring building blocks like in the case of DNA bases. Thus UV excitation can lead to H-atom or proton transfer reactions. The question, whether photoacidic molecules like phenol or naphthol give a H-atom or a proton to the solvent, is a topic of current interest. To understand photoacidity the knowledge of the vibrational structure of phenol or naphthol clusters, in particular the intermolecular vibrations, is essential. For the naphthol/(H2O)1 cluster all of the inter-molecular in plane vibrations of the first electronic excited state were identified. H-atom or proton transfer dynamics is not only relevant in biomolecules or hydrogen-bonded clusters, but also in open shell organic radicals. Alkyl radicals are for example important intermediates in combustion processes. For the tert-butyl radical studied here, hydrogen loss was observed. At low excitation energies the rates of the H-atom loss were in agreement with statistical predictions, however at higher energies the rates were slower than expected from statistical considerations. These results might be explained with a still unidentified electronic state that plays a role in the photochemistry and photodissociation dynamics. It could also be possible that this state is of general importance for the photophysics of alkyl radicals. Future work will provide a deeper insight in the H-atom dynamics of the molecules examined within the scope of this work and extend to other relevant molecules (thymine, cytosine, guanine, uracile, primary and secondary alkyl radicals).