@phdthesis{Meier2005,
  author    = {Meier, Claudia},
  title     = {Untersuchungen von Einschlusskomplexen aus Cyclodextrinen mit Aminos{\"a}uren und Dipeptiden},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-14149},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die Cyclodextrin-modifizierte Kapillarelektrophorese (CE) ist eine wichtige chirale analytische Technik geworden, die zur HPLC und zur Gaschromatographie komplement{\"a}r ist und sich deshalb f{\"u}r die Analyse der Abbauprodukte von Aspartam gut eignet. Ausgehend von diesen Abbauprodukten wurden im Arbeitskreis Scriba an der Universit{\"a}t Jena systematische Studien {\"u}ber die Trennung von Enantiomeren verschiedener Dipeptide mit einer Vielzahl von nativen und derivatisierten Cyclodextrinen bei verschiedenen pH-Werten durchgef{\"u}hrt. Bei der Trennung der Enantiomere von z. B. Ala-Phe oder Ala-Tyr mit beta-Cyclodextrin wurde eine Umkehr der Migrationsreihenfolge bei Erh{\"o}hung des Puffer-pH-Werts von 2,5 auf 3,5 festgestellt. Mit Heptakis-(6-sulfato)-beta-cyclodextrin (HS-beta-CD), Heptakis-(2,3-O-diacetyl)-beta-cyclodextrin (Diac-beta-CD) und Heptakis-(2,3-diacetyl-6-sulfato)-beta-cyclodextrin (HDAS-beta-CD) wurde diese Umkehr der Migrationsreihenfolge nicht beobachtet. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, den Mechanismus der Wechselwirkungen zwischen Cyclodextrinen und Aminos{\"a}uren bzw. Dipeptiden gr{\"u}ndlich und umfassend zu untersuchen. Dabei ging es v. a. um die Untersuchung der Mechanismen der chiralen Erkennung durch Cyclodextrine, die mit Hilfe von verschiedensten Analysenmethoden, vor allem potentiometrische Titrationen und spektroskopische Methoden, wie der NMR-, UV- und CD-Spektroskopie durchgef{\"u}hrt werden sollten. Damit sollte auch die beobachtete Umkehr der Migrationsreihenfolge bei Erh{\"o}hung des pH-Wertes des Laufpuffers in der CE erkl{\"a}rt werden. Die potentiometrische Titrationsmethode lieferte sinnvolle Bindungskonstanten f{\"u}r Cyclodextrin-Einschlusskomplexe mit Aminos{\"a}uren. Eine Analyse der Struktur-Aktivit{\"a}tsbeziehungen f{\"u}r Aminos{\"a}uren und Cyclodextrine ergab, dass ein gewisses Volumen der Aminos{\"a}ure-Seitenkette und damit ein gutes Ausf{\"u}llen der Cyclodextrin-Kavit{\"a}t n{\"o}tig ist, um den vollen Nutzen aus den hydrophoben Wechselwirkungen zwischen der Aminos{\"a}ure-Seitenkette und der Cyclodextrin-Kavit{\"a}t zu ziehen. Eine Verl{\"a}ngerung des hydrophilen Restes, der aus der Kavit{\"a}t herausragt, wie bei den untersuchten Dipeptiden Ala-Phe und Ala-Tyr der Fall, f{\"u}hrt zu der M{\"o}glichkeit der Ausbildung von Wasserstoff-Br{\"u}cken mit den Hydroxylgruppen am breiteren Rand der Cyclodextrin-Kavit{\"a}t und damit zu einer st{\"a}rkeren Bindung an das Cyclodextrin. Um den chiralen Erkennungsprozess von beta-CD und einigen seiner Derivate, n{\"a}mlich HS-beta-CD, Diac-beta-CD und HDAS-beta-CD, zu verstehen, wurden NMR-Experimente durchgef{\"u}hrt, und zwar wurden „durch Komplexbildung induzierte Verschiebungen der chemischen Verschiebungen" (complexation induced chemical shifts, CICS) gemessen und mittels ROESY-Experimenten die Komplexgeometrie untersucht. Betrachtet man die CICS, die f{\"u}r die Paare Diac-beta-CD/Ala-Phe, HDAS-beta-CD/Ala-Phe, Diac-beta-CD/Ala-Tyr und HDAS-beta-CD/Ala-Tyr auftreten, dann zeigt sich, dass sie relativ klein sind und demnach auf eine eher schwache Wechselwirkung des jeweiligen Gastmolek{\"u}ls mit dem Wirt hindeuten. Die CICS f{\"u}r beta-CD- und HS-beta-CD-Dipeptid-Komplexe best{\"a}tigten einen Einschluss des aromatischen Restes in die Cyclodextrin-Kavit{\"a}t. Es konnte gezeigt werden, dass bei pH 2.5 das DD-Enantiomer von Ala-Tyr tiefer in die Kavit{\"a}t von beta-CD eintaucht als das LL-Enantiomer. Außerdem ist bei pH 3.5 die Eintauchtiefe in die Kavit{\"a}t geringer als bei pH 2.5, was durch die Ergebnisse der ROESY-Experimente best{\"a}tigt werden konnte. Um einen besseren Einblick in die Bindungsmodi der Enantiomere von Ala-Phe und Ala-Tyr mit beta-CD bei unterschiedlichen pH-Werten zu erhalten, wurden Molek{\"u}ldynamik-(MD-)-Simulationen durchgef{\"u}hrt. Die Simulationen wurden mit jedem Enantiomer von Ala-Phe und Ala-Tyr in jedem m{\"o}glichen Protonierungszustand durchgef{\"u}hrt, d. h. Kation, Zwitterion und Anion. Zum ersten Mal wurden MD-Simulationen f{\"u}r eine gr{\"o}ßere Serie von unterschiedlichen Komplexen von Enantiomeren in verschiedenen Protonierungszust{\"a}nden systematisch {\"u}ber den langen Zeitraum von 1 ns (=1000 ps) ausgef{\"u}hrt. Die Eintauchtiefe der untersuchten Dipeptide wurde mit Hilfe einer in die Cyclodextrin-Kavit{\"a}t eingepassten Ebene berechnet. Auf diese Weise konnten Informationen {\"u}ber das unterschiedliche Einschlussverhalten der untersuchten Dipeptide erhalten werden. Die angewendete Methode l{\"a}sst sich leicht auf andere Wirt-Gast-Komplexe {\"u}bertragen und erleichtert die Datenerfassung auch in anderen F{\"a}llen. Es konnte gezeigt werden, dass bei pH 2.5 das DD-Enantiomer von Ala-Phe tiefer in die Kavit{\"a}t von beta-Cyclodextrin eintaucht als das LL-Enantiomer, wohingegen bei pH 3.5 der umgekehrte Fall vorliegt. Betrachtet man das Dipeptid Ala-Tyr, dann dringt bei pH 2.5 das DD-Enantiomer tiefer ein, wohingegen keine klare Aussage {\"u}ber das Eindringverhalten der Enantiomere bei pH 3.5 gemacht werden kann. Die CICS und die Ergebnisse der Kapillarelektrophorese weisen jedoch auf ein tieferes Eindringen des LL-Enantiomers hin.},
  subject      = {Cyclodextrine},
  language  = {de}
}