@phdthesis{Urban2009,
  author    = {Urban, Christian},
  title     = {Design, Synthese und Untersuchung eines Membrantransporters f{\"u}r acetylierte Aminos{\"a}uren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38094},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein synthetischer Membrantransporter f{\"u}r acetylierte Aminos{\"a}urecarboxylate entworfen und hergestellt. Als Bindungsstelle f{\"u}r die Carboxylate wurde das Guanidiniocarbonylpyrrol-Motiv von Schmuck verwendet. In den Seitenarm des Pyrrols wurde ein L-Valinamid-Rest eingebracht, um die M{\"o}glichkeit zu zus{\"a}tzlichen Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen zu bieten und gegebenenfalls Substrat- und Enantioselektivit{\"a}t zu erreichen. Zur Herstellung der L{\"o}slichkeit in unpolaren Medien wie dem Inneren der Zellmembran musste eine lipophile Gruppe eingebracht werden. Als l{\"o}slichkeitsvermittelnder Rest wurde Tris-(Dodecyloxy)phenylmethylen ausgew{\"a}hlt, das drei lange unpolare Alkylreste tr{\"a}gt. Zusammengenommen ergab sich so ein Rezeptor f{\"u}r Oxo-Anionen und speziell f{\"u}r Aminos{\"a}urecarboxylate mit erh{\"o}hter L{\"o}slichkeit in organischen Medien. Somit war die F{\"a}higkeit zu Membrantransport gegeben. In Kraftfeldrechnungen erhielt man die vermutliche Struktur des Rezeptor-Substrat-Komplexes, der eine Kombination aus einer Salzbr{\"u}cke, Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen und einer Stapelwechselwirkung von Guanidinum-Kation, Benzylgruppe und ggf. aromatischem Rest des Aminos{\"a}uresubstrates aufweist. Nach erfolgreicher Synthese wurde in Extraktionsexperimenten die F{\"a}higkeit des Rezeptors erprobt, Aminos{\"a}urecarboxylate aus einer w{\"a}ssrigen in eine organische Phase aus zu {\"u}berf{\"u}hren. Man erhielt das beste Extraktionsverm{\"o}gen f{\"u}r Ac-Trp-OH, gefolgt von Ac Phe OH und Ac Tyr OH. Es wurde eine neue Formel aufgestellt, mit der aus den pKS-Werten der Substrate und den Extraktionsdaten mit und ohne Rezeptor die Bindungskonstanten der Rezeptor-Substrat-Komplexe berechnet werden konnten. Die Gr{\"o}ße der Bindungkonstanten entsprach der Reihenfolge Trp > Tyr > Phe ~ Val mit den h{\"o}chsten Bindungskonstanten f{\"u}r das Tryptophanderivat mit 1.5*10E4 1/M. Zur Best{\"a}tigung der Bindungskonstanten wurden ITC-Messungen durchgef{\"u}hrt. Es wurden Messungen des Rezeptors in Chloroform mit den tert-Butylammoniumsalzen der acetylierten Aminos{\"a}uren Phenylalanin, Tyrosin und Valin durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r die Werte von Enthalpie und Entropie konnten bei dieser Auswertung konsistente Werte ermittelt werden. Die h{\"o}chsten Werte der Enthalpie erhielt man f{\"u}r das Tyrosinderivat mit 3.7*10E3 cal/mol, gefolgt vom Phenylalaninderivat mit 2.8*10E3 cal/mol und Valinderivat mit 1.3*10E3 cal/mol. Diese Abstufung entspricht dem Einfluss des aromatischen Restes, der durch die Stapelwechselwirkung mit dem Guanidinium-Kation die Bindungsw{\"a}rme erh{\"o}ht und durch den damit verbundenen engeren Komplex den Wert f{\"u}r die Entropie senkt. F{\"u}r die Evaluierung des Transportverm{\"o}gens wurden U-Rohr-Versuche verschiedener Art durchgef{\"u}hrt. Es wurde ein Gradient von pH 6 in der Ausgangsphase auf pH 8 in der Zielphase eingesetzt, wodurch der Rezeptor an der Grenzfl{\"a}che zur Zielphase deprotoniert wurde, was zu gerichtetetem Transport f{\"u}hrte. Es ergaben sich recht starke Unterschiede f{\"u}r die Fluxwerte der einzelnen Substraten, die der Reihenfolge Val > Phe > Ala > Trp > Tyr folgten. Dabei wurde das Valinderivat um den Faktor 17 schneller als das Tyrosinderivat bef{\"o}rdert, mit dem recht hohen Flux von 1.11*10E-6 mol/m2*s, was nahe an den h{\"o}chsten literaturbekannten Wert f{\"u}r acetylierte Aminos{\"a}uren heranreicht. Durch Verwendung gleicher Substratkonzentrationen in Start- und Zielphase konnte aktiver Transport nachgewiesen werden, d.h. Transport gegen das Konzentrationsgef{\"a}lle. Die Triebkraft des Transportes war der Gradient von pH 6 auf pH 8 zwischen Ausgangs- und Zielphase, der durch den Symport von Substrat und einem Proton ausgeglichen wurde. Bei einem kompetitiven Versuch mit einer Mischung der verschiedenen Substrate in der Ausgangsphase wurden ver{\"a}nderte Fluxwerte und Selektivit{\"a}ten festgestellt. Die neue Reihenfolge der Transportgeschwindigkeit war nun Trp > Phe > Val > Tyr > Ala, wobei die Fluxwerte fast durchgehend niedriger waren als im Einzelversuch. Die Ver{\"a}nderung der Werte erschließt sich bei Vergleich mit den thermodynamischen Daten aus den Extraktionsexperimenten. Bei direkter Konkurrenz um den Rezeptor wurden diejenigen Substrate mit den h{\"o}chsten Bindungskonstanten bevorzugt, unabh{\"a}ngig von ihrer Transportgeschwindigkeit. Die schw{\"a}cher bindenden Substrate wurden aus dem Komplex verdr{\"a}ngt und wiesen deswegen niedrigere Transportwerte auf. Der kompetitive Versuch ist somit eine st{\"a}rkere Abbildung der Bindungsst{\"a}rke und entspricht eher der Situation in einer realen Zelle.},
  subject      = {Molekulare Erkennung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Walden2009,
  author    = {Walden, Nicholas Sebastian},
  title     = {Neue zwitterionische Halbschalen als Bausteine f{\"u}r supramolekulare Kapseln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35256},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Ziel der Dissertation „Neue zwitterionische Halbschalen als Bausteine f{\"u}r supramolekulare Kapseln" war die Verkn{\"u}pfung zweier Guanidiniocarbonylpyrrolcarboxylat-Bindungsmotive von Schmuck {\"u}ber starre, sowohl aromatische als auch nichtaromatische Linker. Die so erhaltenen zwitterionische Halbschalen sollten in L{\"o}sung zu supramolekulare Kapseln aggregieren, welche einen Hohlraum ausweisen, in den Gastmolek{\"u}le eingelagert werden k{\"o}nnen. Dieses Bindungsmotiv ist selbstkomplement{\"a}r und daher in der Lage Homodimere auszubilden. Durch die Kombination aus Wasserstoffbr{\"u}cken und Ionenbindungen sind diese selbst in polaren L{\"o}semitteln wie DMSO oder Wasser stabil, im Gegensatz zu Systemen, welche z.B. nur {\"u}ber Wasserstoffbr{\"u}cken verf{\"u}gen und in polaren Medien wieder dissoziieren. Zur Synthese wurden zwei Bindungsmotive mittels Tetrahydroxybenzol verbr{\"u}ckt. Die eindeutige Charakterisierung erfolgte {\"u}ber NMR-Spektroskopie, Massen-Spektrometrie und R{\"o}ntgenstrukturanalyse. Anschließend wurde die Verbindung in die zwitterionische Form {\"u}berf{\"u}hrt und auf Kapselbildung hin untersucht (NMR, DOSY, Masse, Molecular Modelling). Die theoretischen Berechnungen wiesen darauf hin, dass die synthetisierten Halbschalen in der Lage sein sollten, Kapseln zu bilden. Trotz der erfolgreichen Synthese dieses neuartigen zwitterionischen Makrozyklus steht der experimentelle Nachweise auf Grund der schlechten L{\"o}slichkeit der Zwitterionen in allen verwendeten L{\"o}semitteln noch aus. Auch wurde Glucoluril als nichtaromatisches Linkermolek{\"u}l erfolgreich verwendet. Als erstes wurde das 4,4'-Diphenylglucoluril erfolgreich in der Kupplung eingesetzt. Es war m{\"o}glich, die so erhaltenen cis/trans-Makrozyklen s{\"a}ulenchromatographisch zu isolieren und mittels R{\"o}ntgenstrukturanalyse zu charakterisieren. Nach {\"U}berf{\"u}hrung in die Zwitterionen wurden diese wiederum auf die Kapselbildung hin untersucht (NMR, DOSY, Masse, Molecular Modelling). Berechnungen zufolge sollte die Kapselbildung m{\"o}glich sein, jedoch steht auch hier trotz erfolgreicher Synthese der experimentelle Nachweis auf Grund der Unl{\"o}slichkeit noch aus. Zur Verbesserung der L{\"o}slichkeit wurden zwei neue Glucolurilderivate entwickelt, welche am Phenylring mit Octyl- bzw. Triethylenglykolketten substituiert waren. Dadurch sollte die L{\"o}slichkeit der Zwitterionen in organischen bzw. w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen erh{\"o}ht werden. Jedoch zeigte die Einf{\"u}hrung dieser Ketten keine wesentliche Verbesserung der L{\"o}slichkeit und somit konnte auch bei diesen neuen zwitterionischen Halbschalen keine Kapselbildung nachgewiesen werden. Im Rahmen dieser Dissertation wurden sieben neue zwitterionische makrozyklische Halbschalen synthetisiert und die daraus gewonnenen Erkenntnisse k{\"o}nnen als Ausgangspunkt verwendet werden, die L{\"o}slichkeit weiter zu verbessern.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {de}
}