Refine
Has Fulltext
- yes (222)
Is part of the Bibliography
- yes (222)
Year of publication
Document Type
- Doctoral Thesis (137)
- Journal article (66)
- Preprint (19)
Keywords
- Spektroskopie (18)
- Exziton (16)
- Ultrakurzzeitspektroskopie (13)
- Theoretische Chemie (12)
- Femtosekundenspektroskopie (11)
- Kohlenstoff-Nanoröhre (11)
- Raman-Spektroskopie (10)
- Angeregter Zustand (9)
- Molekulardynamik (8)
- Photodissoziation (8)
- Quantendynamik (8)
- Quantenmechanik (8)
- boron (8)
- Einwandige Kohlenstoff-Nanoröhre (7)
- Photoionisation (7)
- Quantenchemie (7)
- REMPI (7)
- quantum dynamics (7)
- Computational Chemistry (6)
- Fotoionisation (6)
- Molekularbewegung (6)
- Optische Spektroskopie (6)
- Photoelektronenspektroskopie (6)
- Synchrotronstrahlung (6)
- Ultrafast spectroscopy (6)
- femtosecond spectroscopy (6)
- radicals (6)
- time-resolved spectroscopy (6)
- Coherent Multidimensional Spectroscopy (5)
- Dichtefunktionalformalismus (5)
- Oberflächenverstärkter Raman-Effekt (5)
- Pump-Probe-Technik (5)
- QM/MM (5)
- SERS (5)
- exciton (5)
- photoelectron spectroscopy (5)
- synchrotron radiation (5)
- Biradikal (4)
- DFT (4)
- Dotierung (4)
- Ladungstransfer (4)
- Laserspektroskopie (4)
- Photolumineszenz (4)
- Photolumineszenzspektroskopie (4)
- Physikalische Chemie (4)
- Radikal <Chemie> (4)
- Theoretical Chemistry (4)
- Velocity-Map-Imaging (4)
- Wellenpaket (4)
- Zeitaufgelöste Spektroskopie (4)
- density functional calculations (4)
- gas phase (4)
- photodissociation (4)
- reactive intermediates (4)
- spectroscopy (4)
- transient absorption (4)
- Absorptionsspektroskopie (3)
- Aggregat <Chemie> (3)
- Bor (3)
- Chemie (3)
- Computational chemistry (3)
- Enzym (3)
- Enzyminhibitor (3)
- Fluoreszenzspektroskopie (3)
- Fotochemie (3)
- Fourier-Spektroskopie (3)
- Freie-Elektronen-Laser (3)
- Infrarot (3)
- Infrarotspektroskopie (3)
- Inhibitor (3)
- Kurzzeitphysik (3)
- Laserstrahlung (3)
- NIR-Spektroskopie (3)
- Nahfeldoptik (3)
- Nanopartikel (3)
- Nichtadiabatischer Prozess (3)
- Nichtlineare Spektroskopie (3)
- Oberflächenplasmonresonanz (3)
- Photochemie (3)
- Polycyclische Aromaten (3)
- Pyrolyse (3)
- Quantum dynamics (3)
- Raman (3)
- Raman Spektroskopie (3)
- Raman spectroscopy (3)
- Resonanz-Raman-Effekt (3)
- Schwingungsspektroskopie (3)
- Surface plasmons (3)
- carbenes (3)
- chemistry (3)
- excited states (3)
- exciton dynamics (3)
- infrared spectroscopy (3)
- organische Halbleiter (3)
- photoionization (3)
- pyrolysis (3)
- reaktive Intermediate (3)
- theoretical chemistry (3)
- time-resolved photoelectron spectroscopy (3)
- 2Dimensionale Spektroskopie (2)
- Ab-initio-Rechnung (2)
- Abstimmbarer Laser (2)
- Adsorption (2)
- Atomic and molecular interactions with photons (2)
- Benchmark (2)
- Berechnung (2)
- Biokompatibilität (2)
- CAAC (2)
- CARS-Spektroskopie (2)
- Chiralität <Chemie> (2)
- Computerphysik (2)
- Conical Intersections (2)
- Cysteinproteasen (2)
- DFT calculations (2)
- Dispergierung (2)
- Dynamik (2)
- EEA (2)
- Electronic spectroscopy (2)
- Elektronische Spektroskopie (2)
- Energietransfer (2)
- Entropie (2)
- Exciton (2)
- Exziton-Exziton-Annihilierung (2)
- Femtochemie (2)
- Femtosekunden (2)
- Fluorescence (2)
- Fluoreszenz (2)
- Fluoreszenzmikroskopie (2)
- Fotophysik (2)
- Gasphase (2)
- Globale Optimierung (2)
- IR spectroscopy (2)
- Infrared and Raman spectroscopy (2)
- Infrarot- und Raman-Spektroskopie (2)
- Infrarot-Spektroskopie (2)
- Interference microscopy (2)
- Kohlenstoffnanoröhre (2)
- Kohärente 2D Spektroskopie (2)
- Kohärente Multidimensionale Spektroskopie (2)
- Kohärente Optik (2)
- Konfokale Mikroskopie (2)
- Laser Pulse Shaping (2)
- Laserchemie (2)
- Laserimpulsformung (2)
- Massenspektrometrie (2)
- Mechanismus (2)
- Metadynamics (2)
- Mikro-Raman-Spektroskopie (2)
- Molecular dynamics (2)
- Molekularstrahl (2)
- Molekülstruktur (2)
- Nonadiabatic quantum dynamics (2)
- Oberfläche (2)
- Optical spectroscopy (2)
- Paracyclophane (2)
- Pericyclische Reaktion (2)
- Photochemistry (2)
- Polarisationspulsformung (2)
- Polychromophores System (2)
- Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (2)
- Quantenkontrolle (2)
- Quantum Chemistry (2)
- Reaction kinetics and dynamics (2)
- Reaktionsmechanismus (2)
- Resonanz-Raman (2)
- Scanning microscopy (2)
- Spectroscopy (2)
- Spektroelektrochemie (2)
- Strukturaufklärung (2)
- Störungstheorie (2)
- TEM (2)
- Transiente Absorption (2)
- Transiente Absorptionsspektroskopie (2)
- Ultrakurzer Lichtimpuls (2)
- Ultraschnelle Photochemie (2)
- Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie (2)
- Vierwellenmischung (2)
- Zeitauflösung (2)
- Zwei-Sechs-Halbleiter (2)
- ab initio calculations (2)
- absorption spectra (2)
- antimicrobial activities (2)
- benzyl radical (2)
- biradicals (2)
- carbene ligands (2)
- catalysis (2)
- computational chemistry (2)
- covalent inhibitors (2)
- diborane (2)
- diborenes (2)
- diradicals (2)
- exciton-exciton (2)
- femtochemistry (2)
- fluorescence (2)
- free electron laser (2)
- heterocycles (2)
- infrared (2)
- inorganic chemistry (2)
- laser (2)
- mechanism (2)
- microscopy (2)
- molecular dynamics (2)
- molecular switch (2)
- nano rods (2)
- nanostructures (2)
- nonadiabatic dynamics (2)
- optical spectroscopy (2)
- organic semiconductors (2)
- photoionisation (2)
- photolysis (2)
- prodrug (2)
- protease (2)
- pulse shaping (2)
- pyrene dimer (2)
- quantum chemistry (2)
- resonance Raman (2)
- rhodesain (2)
- self-assembly (2)
- silver (2)
- ultrafast photochemistry (2)
- zeitaufgelöste Spektroskopie (2)
- Übergangsmetallkomplexe (2)
- (6,5) carbon nanotubes (1)
- (6,5)-Kohlenstoffnanoröhre (1)
- (6,5)-Kohlenstoffnanoröhren (1)
- (6,5)-SWNT (1)
- (6,5)-Spektroskopie (1)
- 1,4-naphthoquinone (1)
- 2-Methylallyl (1)
- 2-methylallyl (1)
- Accumulative Femtosecond Spectroscopy (1)
- Aerosol (1)
- African sleeping sickness (1)
- Aggregation (1)
- Airborne particles (1)
- Allyl (1)
- Allylradikal (1)
- Anisotropie (1)
- Anrege-Abfrage-Spektroskopie (1)
- Anthracen (1)
- Aqueous Solution Photochemistry (1)
- Arzneimittel (1)
- Astrochemie (1)
- Aufladung (1)
- Auge (1)
- Auger-Spektroskopie (1)
- Autodetachment (1)
- BZ reaction (1)
- BZ-Reaktion (1)
- Barbituric Acid Merocyanines (1)
- Basin-Hopping (1)
- Belousov-Zabotinskij-Reaktion (1)
- Benzylradikal (1)
- Beschallung (1)
- Bimolekulare Reaktion (1)
- Bio Nano Technology (1)
- Bio-Nano-Technologie (1)
- Biologisches Material (1)
- Biomolekül (1)
- Biradical (1)
- Biradicals (1)
- Biradikale (1)
- Blutkontakt (1)
- Blutzucker (1)
- Bor-Carbonylkomplexe (1)
- Born-Oppenheimer-Näherung (1)
- Borole (1)
- CARS (1)
- CC2 (1)
- CCD (1)
- CCD, charge-coupled device (1)
- CD-Spektroskopie (1)
- CVD Synthese (1)
- Caging (1)
- Carbene (1)
- Carbon Nanotube (1)
- Carbonyl- (1)
- Carrier envelope phase effects (1)
- Charge carrier characterization (1)
- Chemical Dynamics (1)
- Chemical Structure (1)
- Chemische Analyse (1)
- Chemische Bindung (1)
- Chemisorption (1)
- Circular dichroism spectroscopy (1)
- Clusteranalyse (1)
- Coherent 2D Spectroscopy (1)
- Coherent 2D spectroscopy (1)
- Coherent Two-dimensional Nanoscopy (1)
- Coherent control (1)
- Coherent two-dimensional Spectroscopy (1)
- Colloid Chemistry (1)
- Combustion (1)
- Computational Investigation (1)
- Computational physics (1)
- Computerchemie (1)
- Conical Intersection (1)
- Coronaviren (1)
- Coupled Cluster (1)
- Coupled Electron-Nuclear Dynamics (1)
- Cyclophane (1)
- DFT and ab-initio calculations (1)
- DFT- und ab-initio-Rechnungen (1)
- DFT-Berechnungen (1)
- DFT-Rechnungen (1)
- DNA (1)
- DNA-SWNT hybrids (1)
- DNA-SWNT-Konjugate (1)
- DNS (1)
- Decarbonylierung (1)
- Desorption (1)
- Diboran (1)
- Diborylalkene (1)
- Dichtefunktionalrechnungen (1)
- Dichtefunktionsformalismus (1)
- Dichtegradientenultrazentrifugation (1)
- Dielektrizitätszahl (1)
- Differential Shannon Entropy (1)
- Diffusion (1)
- Dimension 2 (1)
- Dimermethode (1)
- Dissipatives System (1)
- Dissoziative Photoionisation (1)
- Doppelquantenkohärenz (1)
- Doppelresonanz (1)
- Doppler-Verbreiterung (1)
- Dünne Schicht (1)
- EDA-NOCV (1)
- EGA-FTIR (1)
- Effekte der absoluten Phase (1)
- Einzelmolekülmikroskopie (1)
- Einzelmolekülspektroskopie (1)
- Einzelstrang-DNA (1)
- Eisen (1)
- Electrodynamic trap (1)
- Electron Flux (1)
- Elektrochemie (1)
- Elektrodynamische Falle (1)
- Elektrolyse (1)
- Elektronen-Kernbewegung (1)
- Elektronendichte (1)
- Elektronenlokalisierung (1)
- Elektronenspektroskopie (1)
- Elektronenstrahlmikrosonde (1)
- Elektronentransferdynamik (1)
- Elektronische Anregung (1)
- Energiehyperfläche (1)
- Energielandschaft (1)
- Entladung (1)
- Enzymkatalyse (1)
- Erregbarkeit (1)
- Ethyl (1)
- Ethylen- (1)
- Ethylradikal (1)
- Evaporation-Induced Self-Assembly (1)
- Excited state dynamics (1)
- Excited states (1)
- Excited-State Dynamics of Organic Intermediates (1)
- Exciton dynamics (1)
- Exciton localization dynamics (1)
- Excitons (1)
- Exciton–exciton annihilation (1)
- Exziton-Exziton-Anihillierung (1)
- Exzitonen (1)
- Exzitonendynamik (1)
- Exzitonengröße (1)
- Exzitonentransport (1)
- FL spectroscopy (1)
- FT-Raman (1)
- FT-Raman spectroscopy (1)
- FT-Raman-Spektroskopie (1)
- Falle (1)
- Fasersonde (1)
- Fel (1)
- Femto-chemistry (1)
- Femtochemistry (1)
- Femtosecond (1)
- Femtosecond Mid-Infrared Study (1)
- Femtosecond Pulse Shaping (1)
- Femtosecond Spectroscopy (1)
- Femtosekunden Pulsformung (1)
- Femtosekunden Spektroskopie (1)
- Femtosekunden zeitaufgelöste Spektroskopie (1)
- Femtosekunden-Spektroskopie (1)
- Femtosekundenbereich (1)
- Femtosekundenlaser (1)
- Festkörperstrukturen (1)
- Flugzeitmassenspektrometrie (1)
- Fluoreszenzverstärkung (1)
- Fluorochinolon (1)
- Flussdichte (1)
- Force Field (1)
- Fotolyse (1)
- Four-Wave Mixing (1)
- Fourier-transform spectral interferometry (1)
- Free Electron Laser (1)
- Free Energy Perturbation (1987 : Princeton, NJ) (1)
- Freie Enthalpie (1)
- Frequenzumsetzung (1)
- Frequenzumwandlung (1)
- Fulminsäure (1)
- Funktionalisierung (1)
- Funktionalisierung <Chemie> (1)
- Förster coupling (1)
- Förster-Kopplung (1)
- G protein-coupled receptor (1)
- G-Protein-gekoppelter Rezeptor (1)
- Gas-Phase (1)
- Gelfilm (1)
- Geometric Phase (1)
- Gibbs Energy (1)
- Grundzustand (1)
- Halbleiter (1)
- Halogene (1)
- Hartree-Fock-Methode (1)
- HeLa-Zelle (1)
- Heparin (1)
- Heterocyclen (1)
- High-excited electronic states (1)
- Higher-order Transient Absorption Spectroscopy (1)
- Hochangeregte elektronische Zustände (1)
- Hohe Harmonische (1)
- Host-Guest Interaction (1)
- Hydrocarbon radicals (1)
- Hydrocarbons (1)
- Hydrogel (1)
- Hydrogen (1)
- ICD (1)
- II-VI-Halbleiter-Nanopartikel (1)
- II-VI-semiconductor nanoparticles (1)
- IR/UV Ion Dip Spectroscopy (1)
- ISRS (1)
- Implantat (1)
- Impulsformung (1)
- Inhibition (1)
- Intermediate (1)
- Intersystem Crossing (1)
- Iod (1)
- Iodine (1)
- Iodmolekül (1)
- Ion-Dip-Spectroscopy (1)
- Ionisationsenergie (1)
- Isomer (1)
- Isonitril- (1)
- Isotopieeffekt (1)
- Jahn–Teller effect (1)
- Kammerwasser (1)
- KasA (1)
- Katalyse (1)
- Ketene (1)
- Kinetics (1)
- Kinetik (1)
- Kohlenwasserstoffen (1)
- Kohärente Anregung (1)
- Kohärente Kontrolle (1)
- Kolloidchemie (1)
- Komplexe (1)
- Konische Durchschneidung (1)
- Konischen-Durschneidung (1)
- Kontrolltheorie (1)
- Konzentrationssprungmethode (1)
- Kooperativität (1)
- Koordinationsverbindungen (1)
- Korrelationsfunktion zweiter Ordnung (1)
- Kosmochemie (1)
- Kraftfeld (1)
- Kraftfeld-Rechnung (1)
- Kupfer- und Eisen-dotierten Glas-Systemen (1)
- Käfig-Rekombination (1)
- LCD Pulse Shaper (1)
- LCD Pulsformer (1)
- Ladungstransport (1)
- Ladungsträger (1)
- Ladungsträger-Charakterisierung (1)
- Ladungsträgererzeugung (1)
- Ladungsträgerlokalisation (1)
- Lanthanidkomplexe (1)
- Laser (1)
- Laser pulse shaping (1)
- Laser-Kontrolle (1)
- Laserinduzierte Fluoreszenz (1)
- Laserpulsformung (1)
- Lebensdauer (1)
- Lebensmittelzusatzstoffe (1)
- Lewis acidity (1)
- Licht-Sammel-Komplex (1)
- Ligand (1)
- Lipide (1)
- Lithium niobate (1)
- Lokalisation (1)
- Low energy electron microscopy LEEM (1)
- Lumineszenz (1)
- Lösungsmitteleffekt (1)
- MIRAS (1)
- MP-Störungstheorie (1)
- Marcus Theory (1)
- Marcus-Theorie (1)
- Mars Meteoriten (1)
- Mars Meteorites (1)
- Mehrphotonen-Spektroskopie (1)
- Mehrphotonenprozess (1)
- Meisenheimer complex (1)
- Merocyanine (1)
- Metadynamik (1)
- Metal clusters (1)
- Methodenentwicklung (1)
- Microcapsules (1)
- Microorganismen (1)
- Mie Theorie (1)
- Mie Theory (1)
- Mikrofluidikchip (1)
- Mikrokapseln (1)
- Mikroorganismus (1)
- Mikroskopie (1)
- Mikrosolvatation (1)
- Mizelle (1)
- Molecular Dynamics (1)
- Molecular Phenomena (1)
- Molecular Simulation (1)
- Molecular Structure (1)
- Molecular mechanics (1)
- Molecular motion (1)
- Molekular Dynamik (1)
- Molekulardesign (1)
- Molekulare Phänomene (1)
- Molekularmechanik (1)
- Molekül (1)
- Moleküldynamik (1)
- Molekülphysik (1)
- Molekülzu (1)
- Molekülzustand (1)
- Monte-Carlo-Simulation (1)
- Mosaikgläser (1)
- Multi-Photonen Prozesse (1)
- Multidimensionale Spektroskopie (1)
- Multikernpartikel (1)
- N ligands (1)
- NEVPT2 (1)
- NEXAFS (1)
- NHC (1)
- NIR (1)
- NIR-spectroscopy (1)
- NMR spectroscopy (1)
- Nahinfrarot (1)
- Nano-Partikel (1)
- Nano-optics (1)
- Nanomaterialien (1)
- Nanomaterials (1)
- Nanooptic (1)
- Nanooptics (1)
- Nanorohr-Polymer-Komplexe (1)
- Nanoröhre (1)
- Nanostruktur (1)
- Nicht-Störungstheoretisch (1)
- Nicht-adiabatische Dynamik (1)
- Nichtinvasive Diagnostik (1)
- Nichtlineare Dynamik (1)
- Nichtlineare Optik (1)
- Nichtlineare Welle (1)
- Nichtlineares Phänomen (1)
- Nichtlinearität (1)
- Nichtstarres Molekül (1)
- Non-adiabatic Dynamics (1)
- Nonadiabatic Dynamics (1)
- Nonadiabatic dynamics (1)
- Nonlinear Dynamics (1)
- Nonlinearity (1)
- Nucleobase Surrogate Incorporation (1)
- Numerische Physik (1)
- Numerische Verfahren (1)
- Oberflächen-verstärkte Raman Streuung (SERS) (1)
- Oberflächenmodifizierung (1)
- Oberflächenplasmon (1)
- Oligonucleotide (1)
- Optical Activity (1)
- Optische Gradientenfalle (1)
- Organischer Halbleiter (1)
- Orientiertes Molekül (1)
- Orientierung (1)
- Oszillator (1)
- Oxygen-Oscillator (1)
- PA-MBO-System (1)
- PAH formation (1)
- PCI (1)
- PDMS-Membranen (1)
- PDMS-membranes (1)
- PES (1)
- PI-System (1)
- PLE spectroscopy (1)
- PLE-Spektroskopie (1)
- Perylenbisimid (1)
- Perylenderivate (1)
- Pflanzen (1)
- Pharmazeutika (1)
- Phase cycling (1)
- Phasenmodulation (1)
- Phosphor (1)
- Phosphoresence (1)
- Photodynamics (1)
- Photoelektron-Photoion-Koinzidenz (1)
- Photoelektronen-Photoionen-Koinzidenz (1)
- Photoelektronen-Spektroskopie (1)
- Photoemission electron microscopy PEEM (1)
- Photoemissionselektronenmikroskopie (1)
- Photofragmentspektroskopie (1)
- Photolysis (1)
- Photonenecho (1)
- Photophysik (1)
- Photorezeptor (1)
- Physical chemistry (1)
- Physik (1)
- Physikalische Theorie (1)
- Physisorption (1)
- Pigmente (1)
- Pigments (1)
- Plasmon propagation (1)
- Plasmonics (1)
- Polarisiertes Licht (1)
- Polyatomare Verbindungen (1)
- Polyfluorene (1)
- Porphyrin (1)
- Porphyrin arrays (1)
- Porphyrine (1)
- Potentialinduzierte Löschung (1)
- Predissociation (1)
- Prolin (1)
- Propargyl (1)
- Propolis (1)
- Protease (1)
- Proteaseinhibitor (1)
- Proteindesign (1)
- Proteine (1)
- Protonentransfer (1)
- Protonierung (1)
- Provitamin A (1)
- Prädissoziation (1)
- Pulse shaping (1)
- Pulsformung (1)
- Pump-CARS (1)
- Pump-Probe Technik (1)
- Pump-Probe-Spektroskopie (1)
- Pump–probe spectroscopy (1)
- Purin (1)
- Pyracen (1)
- Pyrenderivate (1)
- Pyrimidinderivate (1)
- QD's symmetry (1)
- QM (1)
- Quamtum chemistry (1)
- Quantenelektrodynamik (1)
- Quantenmechanisches System (1)
- Quantentheoretische Chemie (1)
- Quantentheorie (1)
- Quantisierung <Physik> (1)
- Quantum Plasmonics (1)
- Quantum-Jump-Ansatz (1)
- Radicals (1)
- Radikal (1)
- Radikale (1)
- Raman Scattering (1)
- Raman Spectroscopy (1)
- Raman microspectroscopy (1)
- Raman-Effekt (1)
- Raman-scattering (1)
- Reaction Mechanism (1)
- Reactive Hydrocarbon Species (1)
- Reaktions-Diffusions-Systeme (1)
- Reaktionskinetik (1)
- Reaktionspfadsuche (1)
- Reaktive Intermediate (1)
- Reaktive Zwischenstufe (1)
- Redoxpotential (1)
- Reduktionen (1)
- Relaxation (1)
- Relaxation Dynamics (1)
- Resonance Raman (1)
- Resonance Raman Effect (1)
- Resonance Stabilized Radicals (1)
- Resonanz-Raman-Spektroskopie (1)
- Rhodium (1)
- Rumpfniveauanregung (1)
- Röntgenabsorptionsfeinstruktur (1)
- Röntgenpulverdiffraktometrie (1)
- SAPT (1)
- SARS (1)
- SF-DFT (1)
- SHB (1)
- STIRAP (1)
- SWNT-Ensemble (1)
- SWNT-ensemble (1)
- Sauerstoff (1)
- Sauerstoff-Oszillatoren (1)
- Schermischen (1)
- Schwebeteilchen (1)
- Sekundärmetabolit (1)
- Sekundärstruktur (1)
- Selbstorganisation (1)
- Self-Trapping (1)
- Shin-Metiu Model (1)
- Shin-Metiu-Modell (1)
- SiC vacancy defects (1)
- SiC-Fehlstellendefekte (1)
- Siliciumcarbid (1)
- Silyl-Komplexen (1)
- Simulation (1)
- Single-molecule microscopy (1)
- Solarzelle (1)
- Sorptionsstudien (1)
- Sparse Sampling (1)
- Spatially resolved 2D spectroscopy (1)
- Spektrale Diffusion (1)
- Spektrale Interferenz (1)
- Sprungmodell (1)
- Squaraine (1)
- Stent (1)
- Stochastische Resonanz (1)
- Stochastischer Prozess (1)
- Strahlungslose Desaktivierung (1)
- Strahlungsloser Übergang (1)
- Struktur-Aktivitäts-Beziehung (1)
- Substrat <Chemie> (1)
- Subwavelength structures (1)
- Surface Enhanced Raman Scattering (1)
- Surface Plasmon (1)
- Surface enhance Raman scattering (SERS) (1)
- Symmetrie der Quantenpunkte (1)
- Synchrotron (1)
- Synchrotron Radiation (1)
- Synthetische Polypeptide (1)
- System-Bad-Ansatz (1)
- T cells (1)
- TD-DFT (1)
- TICT (1)
- TPES (1)
- Tabu-Search (1)
- Tectosilicate (1)
- Temperaturabhängigkeit (1)
- Tensid (1)
- Theoretische Physik (1)
- Thermoanalyse (1)
- Thioaldehyd- (1)
- Time-Resolved Spectroscopy (1)
- Time-resolved photoemission electron microscopy (1)
- Time-resolved spectroscopy (1)
- Titan (1)
- Transient Absorption Spectroscopy (1)
- Transient Grating (1)
- Transient-Absorption Sectroscopy (1)
- Transiente Gitter (1)
- Transiente Spektroskopie (1)
- Truxenon (1)
- Tuberkelbakterium (1)
- Two-color pump-probe spectroscopy (1)
- Two-dimensional Spectroscopy (1)
- Two-dimensional spectroscopy (1)
- UV-Spektroskopie (1)
- UV-VIS-Spektroskopie (1)
- UV-spectroscopy (1)
- UV/Vis spectroscopy (1)
- Ultrafast Spectroscopy (1)
- Ultrafast information processing (1)
- Ultrafast measurements (1)
- Ultrakurzzeit Spektroskopie (1)
- Ultrakurzzeitlaser (1)
- Ultrashort pulse lasers (1)
- Ultraviolettlaser (1)
- Umbrella Sampling (1)
- Umgebungseffekte (1)
- Umgebungseinfluss (1)
- Umlagerungen (1)
- Ungesättigte Verbindungen (1)
- Upconversion (1)
- Vakuum Jet-Flash Pyrolyse (1)
- Valenzgemischte Verbindungen (1)
- Van-der-Waals-Cluster (1)
- Vektor (1)
- Vektorfeldformer (1)
- Vektorfeldkontrolle (1)
- Velocity Map Imaging (1)
- Verbindungen (1)
- Verdunstung (1)
- Verzögerte Fluoreszenz (1)
- Vierwellenmischen (1)
- Vinyliden- (1)
- Wandmalerei (1)
- Wasserstoffatom (1)
- Wasserstoffionenkonzentration (1)
- Wellenpaketdynamik (1)
- Wirkstoff (1)
- Wirkstoffe (1)
- Wirt-Gast-Wechselwirkung (1)
- Wolfram (1)
- X-ray diffractometry (1)
- ZEKE (1)
- Zeitaufgelöste Photolumineszenz (1)
- Zeolites (1)
- Zeolithe (1)
- Zirkulardichroismus Spektroskopie (1)
- Zusatzstoff (1)
- Zwei-Dimensional (1)
- Zweiatomiges Molekül (1)
- Zweidimensionale Spektroskopie (1)
- Zweidimensionale elektronische Spektroskopie (1)
- Zwischenmolekulare Kraft (1)
- acenes (1)
- acid-sensitive (1)
- active agents (1)
- adsorption (1)
- allyl (1)
- amino-acids (1)
- ammonia borane (1)
- amphiphilic systems (1)
- ancient coloured glass (1)
- angeregte Zustände in Aggregaten (1)
- anisotropy (1)
- antiaromaticity (1)
- aqueous humor (1)
- aromaticity (1)
- artificial light harvesting systems (1)
- atomic physics (1)
- basin hopping (1)
- benchmark (1)
- beryllium (1)
- beta substitution (1)
- beta-Carotene (1)
- beta-Carotin (1)
- beta-Substitution (1)
- biocompatibility (1)
- biological photoreceptors (1)
- biologically active molecules (1)
- biologisch aktiven Moleküle (1)
- biologische Photorezeptoren (1)
- bismuth (1)
- blood-contact (1)
- bond Activation (1)
- bond theory (1)
- bonding (1)
- borole (1)
- boron tetraiodide (1)
- bunte Glasperlen (1)
- cameras (1)
- carbohydrates (1)
- carbon monoxide (1)
- carbon nanotube (1)
- carbon nanotubes (1)
- carbon nanotubes and fullerenes (1)
- carbonyl complexes (1)
- catalytic mechanism (1)
- cationic species (1)
- cell differentiation (1)
- charge carrier generation (1)
- charge carrier localization (1)
- charge transfer (1)
- charge-coupled device (1)
- charging (1)
- chemical bonding (1)
- chiral control (1)
- chirale Kontrolle (1)
- cholera (1)
- circularly-polarized light (1)
- cluster analysis (1)
- coherent anti-Stokes Raman scattering (1)
- coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) (1)
- coherent multidimensional spectroscopy (1)
- coherent spectroscopy (1)
- computational physics (1)
- confocal micro-Raman spectroscopy (1)
- conical intersections (1)
- control theory (1)
- coordination compounds (1)
- copper and iron doped glass systems (1)
- core level excitation (1)
- coupled electron-nuclear motion (1)
- coupled nuclear-electron MCTDH (1)
- covalent and non-covalent inhibitors (1)
- covalent functionalization (1)
- covalent reversible inhibition (1)
- cyclophanes (1)
- cystein protease inhibitor QSAR (1)
- cysteine protease (1)
- cytokines (1)
- delayed fluorescence (1)
- density functional theory (1)
- density gradient ultracentrifugation (1)
- dichroism (1)
- dimer method (1)
- discharge (1)
- dissipative Umgebung (1)
- dissipative environments (1)
- dissociative photoionisation (1)
- dissoziative Photoionisation (1)
- doppler broadening (1)
- dye chemistry (1)
- dünner Filme (1)
- electric field distribution (1)
- electrochemistry (1)
- electron density (1)
- electron localization (1)
- electron transfer dynamics (1)
- electronic (1)
- electronic excitation (1)
- electronisch (1)
- electrophilic (het)arene (1)
- electrophilic substitution (1)
- elektrochemische Bandlücke (1)
- elektronisch angeregte Zustände (1)
- energy landscapes (1)
- energy transfer dynamics (1)
- entropy (1)
- environmental effects (1)
- essential oils (1)
- ethyl (1)
- ethylene complexes (1)
- exact conical intersection dynamics (1)
- exact wave function (1)
- exakte Wellenfunktion (1)
- excimer formation (1)
- excitability (1)
- excited state (1)
- excited states in aggregates (1)
- exciton exciton annihilation (1)
- exciton size (1)
- exciton transfer (1)
- exciton transport (1)
- excitons (1)
- eye (1)
- femtosecond (1)
- femtosecond pulse shaping (1)
- femtosecond pump-probe spectroscopy (1)
- femtosecond time-resolved spectroscopy (1)
- fiber probe (1)
- field-induced surface hopping (1)
- fluorescence quantum yield (1)
- fluorescence spectra (1)
- food additives (1)
- four wave mixing spectroscopy (1)
- free jet (1)
- free-base porphyrins (1)
- frequency conversion (1)
- geformte Laserfelder (1)
- gemischtvalente Verbindung (1)
- gemischvalente Verbindungen (1)
- gold nanoparticles (1)
- ground states (1)
- halides (1)
- heparin (1)
- high energy (1)
- high harmonic generation (1)
- high-temperature chemistry (1)
- higher lying electronic states (1)
- homochirality (1)
- hopping model (1)
- hybrid Polymer-Schichten (1)
- hybrid polymer coatings (1)
- hydration dynamics (1)
- hydrocarbon (1)
- hydrogel (1)
- hydrogen bonding (1)
- hydrogen storage (1)
- hydrolysis (1)
- immune evasion (1)
- in vitro study (1)
- information-theoretical (1)
- infrared-spectra (1)
- inhibition (1)
- inhibitor (1)
- innere Umwandlung (1)
- intermediate (1)
- ionization energy (1)
- ionization potential (1)
- isolierte Moleküle (1)
- isonitrile complexes (1)
- katalytischer Mechanismus (1)
- kinetics (1)
- kohärente anti-Stokessche Raman-Spektroskopie (CARS) (1)
- kohärente anti-Stokessche Raman-Streuung (1)
- konfokal Mikro-Raman-Spektroskopie (1)
- konische Durchschneidung (1)
- kovalent-reversible Hemmung (1)
- kovalent-reversible Inhibitoren (1)
- kovalente Funktionalisierung (1)
- kovalente und nicht-kovalente Enzym-Inhibitor-Komplexe (1)
- künstliche Lichtsammelsysteme (1)
- lanthanide complexes (1)
- laser control (1)
- laser spectroscopy (1)
- length scale (1)
- lipids (1)
- luminescence (1)
- main group elements (1)
- manganese (1)
- merocyanine (1)
- metal cluster (1)
- metal-cluster hybrid systems (1)
- metal-metal interactions (1)
- metallfreie Porphyrine (1)
- metallic (1)
- metallisch (1)
- method development (1)
- methyl exchange (1)
- methylbismuth (1)
- micelle (1)
- micro Raman spectroscopy (1)
- microfluidic chip (1)
- microorganisms (1)
- microprobe analysis (1)
- microsolvation (1)
- mixed valence compound (1)
- mixed-valence compound (1)
- modulators (1)
- molecular mechanics (1)
- molecular orbitals (1)
- molecular physics (1)
- molekulare Schalter (1)
- multi-photon processes (1)
- multicore particles (1)
- multicycle CEP control (1)
- multidimensional spectroscopy (1)
- multiphoton spectroscopy (1)
- nano particle (1)
- nano-particle (1)
- nanocavities (1)
- nanophotonics and plasmonics (1)
- nanotube (1)
- nanotube-polymer-complexes (1)
- nanowire formation (1)
- naphthyridine (1)
- natural products (1)
- neue metallorganische Komplexe (1)
- new organometallic complexes (1)
- nicht-adiabatische Effekte (1)
- nicht-invasiv (1)
- nichtadiabatische Kopplung (1)
- nichtlineare Optik (1)
- niederdimensionale Halbleiter (1)
- nitrogen trichloride (1)
- non-invasive (1)
- nonadiabatic Dynamics (1)
- nonadiabatic coupling (1)
- nonadiabatic effects (1)
- noncovalent interactions (1)
- nonlinear optics (1)
- nonlinear spectroscopy (1)
- nonradiative Relaxation (1)
- nucleophilic addition (1)
- nucleophilic aromatic substitution (1)
- open-shell molecules (1)
- optical gradient trap (1)
- optical response (1)
- optics (1)
- organic electronics (1)
- organic interfaces (1)
- organische Grenzflächen (1)
- organometallic chemistry (1)
- oxidation (1)
- oxidative addition (1)
- p-block element (1)
- particles (1)
- peptidomimetic sequence (1)
- pericyclic reaction (1)
- pharmaceuticals (1)
- phosphorus heterocycles (1)
- photoactivation (1)
- photochemical processes (1)
- photochemische Prozesse (1)
- photodynamics (1)
- photoelectron-photoion coincidence (1)
- photoluminescence (1)
- photonic devices (1)
- pi-pi interaction (1)
- pi-pi-Wechselwirkung (1)
- pincer ligand (1)
- plasmon group velocity (1)
- plasmonic waveguides (1)
- platinum (1)
- polarisation pulse shaping (1)
- polarization pulse shaping (1)
- polarized low wavenumber Raman spectroscopy (1)
- polymers (1)
- porphyrin (1)
- potassium reagent (1)
- proline (1)
- propargyl (1)
- propolis (1)
- protease inhibitors (1)
- protein (1)
- protein design (1)
- protein hydration (1)
- proteins (1)
- protonation (1)
- pump-CARS (1)
- pump-probe-spectroscopy (1)
- purine (1)
- pyracene (1)
- pyrimidines (1)
- quantum control (1)
- quantum dots (1)
- quantum mechanics (1)
- quantum optics (1)
- rBAM2-labeled RNA strands (1)
- radical reactions (1)
- reaction mechanisms (1)
- reaction-diffusion-systems (1)
- reactivity and selectivity study (1)
- reductive alkylation (1)
- reduktive Alkylierung (1)
- regulatory T cells (1)
- resonance Raman scattering (1)
- s-block metals (1)
- schwach gekoppelte Regime (1)
- second-order correlation function (1)
- secondary structure (1)
- self-trapping (1)
- semiconductor nanostructures (1)
- simulation (1)
- single particle microscopy (1)
- single-wall carbon nanotube (1)
- small interfering RNAs (1)
- solar cell (1)
- solar fuels (1)
- solid-state sturcture (1)
- solvent effects (1)
- solvent-dependent fluorescence yield (1)
- solvents (1)
- sorption studies (1)
- squaraine polymer (1)
- stent (1)
- stochastic resonance (1)
- stochastische Schrödingergleichung (1)
- strong coupling (1)
- structural biology (1)
- superstructure (1)
- supramolecular folding (1)
- supramolecular materials (1)
- surface (1)
- surface modifications (1)
- synchrotron radiatoren (1)
- synthetic polypeptides (1)
- temperature dependence (1)
- tetracene dimer (1)
- thin film (1)
- threshold photoelectron photoion coincidence (1)
- threshold photoelectron spectroscopy (1)
- time resolved spectroscopy (1)
- time-dependent density functional theory (1)
- time-resolved optical spectroscopy (1)
- time-resolved photoluminescence (1)
- titanium (1)
- total electric field (1)
- toxins (1)
- trans-formanilide (1)
- transient absorption spectroscopy (1)
- transient spectroscopy (1)
- transiente Absorption (1)
- transiente Absorptionsspektroskopie (1)
- transition charge (1)
- transition density (1)
- transition dipole moment (1)
- transition metal complexes (1)
- transition metal dichalcogenide (1)
- trap (1)
- truxenone (1)
- ultrafast measurements (1)
- ultrafast spectroscopy (1)
- ultrashort time (1)
- ultraviolet light (1)
- van der Waals Clustern (1)
- van der Waals clusters (1)
- vector-field control (1)
- vector-field shaper (1)
- verdunstungsinduzierter Selbstanordnung (1)
- verzögerte Fluoreszenz (1)
- vibrational spectroscopy (1)
- vier Wellen Mischen Spektroskopie (1)
- vinylidene complexes (1)
- wallpainting (1)
- warhead (1)
- water migration (1)
- water oxidation (1)
- wave functions (1)
- weak coupling regime (1)
- xylylene (1)
- zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie (1)
- Übergangsmetalldichalkogenide (1)
- Übergangszustand (1)
- ätherische Öle (1)
- π-complex (1)
- π-conjugated systems (1)
Institute
- Institut für Physikalische und Theoretische Chemie (222) (remove)
Sonstige beteiligte Institutionen
- Arizona State University, Tempe, Arizona, USA (1)
- Center for Nanosystems Chemistry (CNC), Universität Würzburg (1)
- Center for Nanosystems Chemistry (CNC), Universität Würzburg, Am Hubland, 97074 Würzburg, Germany (1)
- Center of Excellence for Science and Technology - Integration of Mediterranean region (STIM), Faculty of Science, University of Split, Poljička cesta 35, 2100 Split, Croatia (1)
- Charles University, Faculty of Mathematics and Physics, Ke Karlovu 5, 121 16 Prague, Czech Republic (1)
- Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Madrid, 28049 Madrid, Spain (1)
- Department of Chemistry, Humboldt Universität zu Berlin, Brook-Taylor-Strasse 2, 12489 Berlin, Germany (1)
- Department of Chemistry, Sungkyunkwan University, 440-746 Suwon, Republic of Korea (1)
- Fachbereich Physik, Universität Konstanz, D-78464 Konstanz, Germany (1)
- Fakultät für Physik, Universität Bielefeld (1)
ResearcherID
- B-1911-2015 (1)
- M-1240-2017 (1)
- N-3741-2015 (1)
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.
Most proteins work in aqueous solution and the interaction with water strongly affects their structure and function. However, experimentally the motion of a specific single water molecule is difficult to trace by conventional methods, because they average over the heterogeneous solvation structure of bulk water surrounding the protein. Here, we provide a detailed atomistic picture of the water rearrangement dynamics around the –CONH– peptide linkage in the two model systems formanilide and acetanilide, which simply differ by the presence of a methyl group at the peptide linkage. The combination of picosecond pump–probe time-resolved infrared spectroscopy and molecular dynamics simulations demonstrates that the solvation dynamics at the molecular level is strongly influenced by this small structural difference. The effective timescales for solvent migration triggered by ionization are mainly controlled by the efficiency of the kinetic energy redistribution rather than the shape of the potential energy surface. This approach provides a fundamental understanding of protein hydration and may help to design functional molecules in solution with tailored properties.
Excitation energy transport in DNA modelled by multi-chromophoric field-induced surface hopping
(2020)
Absorption of ultraviolet light is known as a major source of carcinogenic mutations of DNA. The underlying processes of excitation energy dissipation are yet not fully understood. In this work we provide a new and generally applicable route for studying the excitation energy transport in multi-chromophoric complexes at an atomistic level. The surface-hopping approach in the frame of the extended Frenkel exciton model combined with QM/MM techniques allowed us to simulate the photodynamics of the alternating (dAdT)10 : (dAdT)10 double-stranded DNA. In accordance with recent experiments, we find that the excited state decay is multiexponential, involving a long and a short component which are due to two distinct mechanisms: formation of long-lived delocalized excitonic and charge transfer states vs. ultrafast decaying localized states resembling those of the bare nucleobases. Our simulations explain all stages of the ultrafast photodynamics including initial photoexcitation, dynamical evolution out of the Franck-Condon region, excimer formation and nonradiative relaxation to the ground state.
We introduce a general theoretical approach for the simulation of photochemical dynamics under the influence of circularly polarized light to explore the possibility of generating enantiomeric enrichment through polarized-light-selective photochemistry. The method is applied to the simulation of the photolysis of alanine, a prototype chiral amino acid. We show that a systematic enantiomeric enrichment can be obtained depending on the helicity of the circularly polarized light that induces the excited-state photochemistry of alanine. By analyzing the patterns of the photoinduced fragmentation of alanine we find an inducible enantiomeric enrichment up to 1.7%, which is also in good correspondence to the experimental findings. Our method is generally applicable to complex systems and might serve to systematically explore the photochemical origin of homochirality.
This work presents excited state investigations on several systems with respect to experimental
spectroscopic work. The majority of projects covers the temporal evolution of
excitations in thin films of organic semiconductor materials. In the first chapters, thinfilm
and interface systems are build from diindeno[1,2,3-cd:1’,2’,3’-lm]perylene (DIP)
and N,N’-bis-(2-ethylhexyl)-dicyanoperylene-3,4:9,10-bis(dicarboximide) (PDIR-CN2)
layers, in the third chapter bulk systems consist of 4,4’,4”-tris[(3-methylphenyl)phenylamino]
triphenylamine (m-MTDATA), 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen) and
tris-(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane (3TPYMB). These were investigated
by aggregate-based calculations. Careful selection of methods and incorporation
of geometrical relaxation and environmental effects allows for a precise energetical assignment
of excitations. The biggest issue was a proper description of charge-transfer
excitations, which was resolved by the application of ionization potential tuning on
aggregates. Subsequent characterization of excitations and their interplay condenses
the picture. Therefore, we could assign important features of the experimental spectroscopic
data and explain differences between systems.
The last chapter in this work covers the analysis of single molecule spectroscopy on
methylbismut. This poses different challenges for computations, such as multi-reference
character of low-lying excitations and an intrinsic need for a relativistic description.
We resolved this by combining complete active space self-consistent field based methods
with scalarrelativistic density-functional theory. Thus we were able to confidently
assign the spectroscopic features and explain underlying processes.
In dieser Arbeit werden Pigmente in verschiedenen archäologischen Materialien mittels Mikro-Raman-Spektroskopie archäometrisch untersucht. Zusätzlich werden Analysen mittels Elektronenstrahl-Mikrosonde und Röntgenpulverdiffraktometrie durchgeführt, um einerseits die Ergebnisse der spektroskopischen Untersuchungen zu stützen und andererseits die Vor- und Nachteile der Mikro-Raman-Spektrokopie gegenüber diesen Methoden aufzuzeigen. Im ersten Teil werden Pigmentanalysen römischer Fresken in den Provinzen Noricum, Raetien und Obergermanien vorgestellt, um daraus Informationen über Umfang und Variationsbreite der Farbpalette antiker Maler abzuleiten sowie Rückschlüsse auf die Herkunft der Rohstoffe und eventuelle Handelsrouten zu ziehen. Die Möglichkeit der zeitlichen Einordnung von Fresken anhand der verwendeten Pigmente wird ebenfalls diskutiert. Im zweiten Teil wird die chemische Zusammensetzung antiker Gläser am Beispiel einer Sammlung von Mosaikgläsern aus dem Martin-von-Wagner-Museum Würzburg und verschiedener bunter Glasperlen aus Sri Lanka und Oman untersucht, um Informationen über die verwendeten Rohmaterialien und die Technologie der antiken Glasproduktion zu gewinnen. Insbesondere wird auf die Pigmente eingegangen, die die Farbigkeit der Gläser verursachen. Anhand der Differenzen in den Glasrezepturen und Pigmenten der Gläser wird eine zeitliche Einordnung erörtert.
The development of ligands capable of effectively stabilizing highly reactive main‐group species has led to the experimental realization of a variety of systems with fascinating properties. In this work, we computationally investigate the electronic, structural, energetic, and bonding features of proximity‐enforced group 13–15 homodimers stabilized by a rigid expanded pincer ligand based on the 1,8‐naphthyridine (napy) core. We show that the redox‐active naphthyridine diimine (NDI) ligand enables a wide variety of structural motifs and element‐element interaction modes, the latter ranging from isolated, element‐centered lone pairs (e.g., E = Si, Ge) to cases where through‐space π bonds (E = Pb), element‐element multiple bonds (E = P, As) and biradical ground states (E = N) are observed. Our results hint at the feasibility of NDI‐E2 species as viable synthetic targets, highlighting the versatility and potential applications of napy‐based ligands in main‐group chemistry.
Die Entwicklung maßgeschneiderter Proteinliganden ist ein integraler Bestandteil unterschiedlicher wissenschaftlicher Disziplinen, wie z.B. Wirkstoffentwicklung. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der reversiblen Inhibition in Form von kovalent gebundenen Enzym-Inhibitor-Komplexen der humanen Golgi-alpha-Mannosidase II (GM II) und der Cysteinprotease Rhodesain. Beide Enzyme sind erfolgversprechende Targets in der Bekämpfung von zwei sehr unterschiedlichen Erkrankungen. Einerseits die Golgi-alpha-Mannosidase bei der Behandlung der Tumorprogression und andererseits die Cysteinprotease Rhodesain bei der Behandlung der Afrikanischen Schlafkrankheit. Die Arbeit an den zwei Enzymen unterteilt sich in zwei Teilprojekte.
Die Entwicklung von maßgeschneiderten kovalent-reversiblen Inhibitoren für die genannten Enzyme wurde im Rahmen eines in-house entwickeltes Protokolls zwecks des rationalen Designs kovalenter Inhibitoren, durchgeführt. Dieses Protokoll basiert auf einer sich gegenseitig unterstützenden Zusammenarbeit zwischen Theorie und Experiment. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den theoretischen Untersuchungen mit Hilfe der quantenmechanischen (QM) als auch mit Hilfe der kombinierten quantenmechanisch/molekülmechanischen (QM/MM) Methoden zu den genannten Enzymen. In einem ersten Schritt des Protokolls geht es um die Anwendung von Screeningverfahren. In einem Screening werden Leitstrukturen, zunächst in Lösung (Schritt I), für eine weitere Untersuchung im Enzym (Schritt II) evaluiert. So können die Inhibitoren, für die experimentelle Mess- oder theoretische Dockingdaten vorhanden sind, als eine Leitstruktur betrachtet werden. Durch das Screening unter Verwendung der quantenmechanischen (QM-Modell) Methode kann eine Reihe von Inhibitoren nach einem sich konsistent veränderndem Muster erstellt werden und auf Bindungsparameter hin untersucht werden (Schritt I). Diese Parameter sind Reaktionsenergien und Höhen der Reaktionsbarriere einer Inhibitionsreaktion. Reaktionsenergien werden in dieser Betrachtung quantenmechanisch innerhalb der Born-Oppenheimer-(BO)-Näherung und im Rahmen des Konzeptes der Potentialhyperflächen (PES) als relative Energien zwischen den optimierten Geometrien der Produkte und der Edukte auf einer Potentialhyperfläche für die Inhibitionsreaktion ermittelt. Die Höhen der Reaktionsbarrieren werden durch die relativen Energien zwischen den Geometrien der Edukte und der Zwischenstufen oder Übergangszustände abgeschätzt. Unter Inhibitionsreaktion wird eine chemische Reaktion verstanden, bei der eine kovalente Bindung zwischen dem Inhibitormolekül und den Aminosäuren in der aktiven Tasche eines Enzyms ausgebildet wird. Für den Schritt I werden die Aminosäuren der aktiven Tasche durch kleine Moleküle, wie Essigsäure und Methanthiol, angenähert. Die kovalent-reversiblen Inhibitoren sollten in dieser Betrachtung nur leicht exotherme Reaktionen mit den relativen Energien im Bereich -5 bis -10 kcal/mol aufweisen. Der experimentelle Teil liefert währenddessen die Synthese der neuen Inhibitoren und die Nachweise zur kovalenten Bindung mit Hilfe massenspektrometrischer Messungen (Schritt I). Die passenden Kandidaten aus dem ersten Schritt des Protokolls, d.h. Inhibitoren mit gewünschten Bindungsparametern, werden durch die QM/MM-Berechnungen im Enzym (Schritt II) und durch die experimentellen Messungen an den Enzym-Inhibitor-Komplexen in Assays (Schritt II) analysiert. Die Untersuchungen für die Stufe II des Protokolls umfassen die Berechnungen der Reaktionsprofile und Minimumenergiereaktionspfade für die chemischen Reaktionen von Inhibitoren im Zielenzym. Ein Pfad minimaler potentieller Energie, der zwei Minima (hier Edukt und Produkt) verbindet, stellt ein Reaktionsprofil für eine chemische Reaktion dar. In der vorliegenden Arbeit wird dies auch als Minimumenergiepfad (MEP) bezeichnet. Der Letztere lässt sich durch die Nudged Elastic Band (NEB)-Methode und mittels Potentialhyperflächen darstellen. Die Reversibilität der Inhibitoren wurde anhand der berechneten chemischen Reaktionen in Form von erstellten Reaktionsprofilen analysiert und diskutiert. Durch Protein-Ligand Docking (Schritt III) wird ein Screening von variierbaren Erkennungseinheiten der neuen Inhibitoren durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen aus dem dritten Schritt liefern Hinweise zur Weiterentwicklung der ausgewählten Inhibitoren. Die letzte Stufe des in-house Protokolls besteht in der erneuten Untersuchung der optimierten Inhibitoren mit Hilfe von Theorie und Experiment (Schritt IV). Die theoretische Untersuchung anhand von QM/MM-Berechnungen überprüft, ob die Inhibitionsreaktion der reaktiven Kopfgruppe nach der Änderung der Erkennungseinheit des Inhibitors weiterhin effektiv und nach dem gleichen Mechanismus mit der aktiven Seite des Enzyms ablaufen kann. Die experimentelle Untersuchung liefert, ähnlich wie im Schritt II, die messbaren Ergebnisse der Inhibition in Hinblick auf die Bindungseigenschaften und die Entstehung der Nebenprodukte.
Die Untersuchungen am System Mannosidase GM II wurden in Zusammenarbeit mit den Arbeitskreisen von Prof.Dr. J. Seibel und Prof.Dr. T. Schirmeister durchgeführt. Die Leitstruktur zur Entwicklung des kovalent-reversiblen Inhibitors stellt der cyclische O,O-Acetal-Inhibitor (bestimmt anhand von Dockingexperimenten an der beta-L-Anhydrogulose durch Arbeitskreis Prof.Dr. J. Seibel) dar.
Die Ergebnisse der theoretischen Studie liefern für den ersten Schritt im Rahmen des Protokolls den geeigneten Kandidaten aus einer Menge von insgesamt 22 modellierten Inhibitoren für die reversible Inhibition der Mannosidase GM II durch die Ausbildung einer kovalenten Bindung. Hierzu zählen zunächst die thermodynamischen Modellberechnungen der Inhibitionsreaktion, welche die Reaktionsenergien für alle Kandidaten des Screenings liefern. Die Inhibitionsreaktion wird in diesem Schritt als Additionsreaktion von Essigsäure an den Inhibitor-Kandidaten modelliert. Für die Leitstruktur resultiert eine thermoneutrale Beschreibung der Reaktion mit Essigsäure und dient im Weiteren als Referenz. Der Inhibitor Nr.7 (der cyclische N,O-Acetal-Inhibitor) zeigt mit -7,7 kcal/mol eine leicht exotherme Reaktion und somit eine bessere Triebkraft der untersuchten Reaktion im Vergleich zur Referenz. Die beiden Inhibitoren wurden dann für Stufe 2 des Protokolls untersucht, in der eine Analyse der Reaktionsprofile im Enzym mit Hilfe der QM/MM-Methodik durchgeführt wurde. Die Ergebnisse des zweiten Teils der Studie zeigen, dass der cyclische N,O-Acetal-Inhibitor eine deutlich bessere Affinität zur aktiven Seite der GM II im Vergleich zu seiner Leitstruktur aufweisen sollte. Dies zeigt sich auch in der deutlich höheren Triebkraft der Inhibitionsreaktion von ca. -13 kcal/mol. Dieser Energiebeitrag ist klein genug, um eine Reversibilität der Inhibitionsreaktion gewährleisten zu können. Das bedeutet auch, dass der N,O-Acetal-Inhibitor im Vergleich zur Referenzstruktur eine deutlich stärkere Inhibition bedingen sollte. Berücksichtigt man dann noch, dass die Reaktion laut Berechnungen nur leicht exotherm sein sollte, erhält man die Möglichkeit einer reversibel stattfinden kovalenten Hemmung. Zusammenfassend liefert dieser Teil der Arbeit, der mit Hilfe der QM- und QM/MM-Berechnungen durchgeführt wurde, ein reaktives molekulares Gerüst mit den gewünschten Eigenschaften.
Durch die theoretischen Untersuchungen (MD-Simulationen am Enzym-Inhibitor-Komplex) konnte außerdem eine zur Komplexbildung geeignete Konformation der Leitstruktur sowie des neuen Inhibitors gefunden werden. Die reversibel agierenden Acetal-Inhibitoren befinden sich in der aktiven Tasche in einer energetisch höher liegenden Twist-Boot-Konformation und begünstigen mit zwei entstehenden Bindungen zum Zn2+-Ion die oktaedrische Koordination im Enzym. Als Teil dieser Arbeit wurden NEB-Berechnungen zur Bestimmung von Minimumenergiepfadendurchgeführt. Dies lieferte erweiterte Einblicke in der Berechnung von Reaktionsmechanismen jeweils auch in Kombination von 2- bzw. 3-dimensionalen Scans. Auch in der Beschreibung von Protonenübertragungsreaktionen nach Grotthus, die einem Umklappen der kovalenten Bindungen entsprechen, erhält man hier Geometrien für die Teilschritte und somit eine detaillierte Beschreibung des Vorgangs.
Der Mechanismus der Inhibition von GM II durch die Leitstruktur beinhaltet einen Wasser-katalysierten (oder auch Wasser-vermittelten) Ringöffnungsschritt in der Tasche des Enzyms. Die Testrechnungen zum Protontransfer haben gezeigt, dass der Protontransfer über ein oder mehrere Wassermoleküle unter Verwendung von Standard-PES-Berechnungen nicht spontan stattfindet. Die Berechnung des MEP durch das Erstellen einer 3-dimensionalen Potentialhyperfläche kann nur dann sinnvolle Ergebnisse liefern, wenn der Protontransfer vom Aspartat Asp341 zum Inhibitor über zwei Wassermoleküle explizit berücksichtigt wird. In diesem Fall ist die Berechnung der PES kein Standard und erfordert eine zusätzliche Variation der Bindungsabstände O-H der beteiligten Moleküle des Protontransfers. Die Details für die zusätzliche Variation der Bindungsabstände O-H bei der Berechnung der 3-dimensionalen PES haben die NEB-Berechnungen geliefert. Der NEB-Formalismus hat sich in der Beschreibung dieser komplexen Reaktionskoordinaten als besser geeignet erwiesen und wurde in dieser Arbeit aus diesem Grund hauptsächlich verwendet. Die Berechnung des Protonentransfers während einer Hemmungsreaktion durch zwei Wassermoleküle mit der NEB-Methode hat den MEP ermittelt, welcher zunächst nicht auf der Grundlage eines 3-dimensionalen Scans ermittelt werden konnte. Solche QM/MM-Rechnungen wurden im Rahmen des in-house Protokolls zum ersten Mal durchgeführt. Dieser Protontransfer ist mit dem Grotthus-Mechanismus konform und kann plausibel anhand einer Klapp-Mechanismus-Betrachtung nachvollzogen werden.
Mit Hilfe der NEB-Methode ist es möglich MEPs effektiv und relativ schnell zu ermitteln. Es werden sowohl die Geometrien entlang des Pfades wie auch die einzelnen relativen Energien erhalten. Zur Überprüfung der gefundenen Übergangszustände wurden die einzelnen Strukturen mit Hilfe der Normalmodenanalyse weiter untersucht und konnten verifiziert werden.
Die MEP-Berechnungen für den Inhibitor Nr.1 ermöglichen die Etablierung eines Protokolls zur Berechnung eines Reaktionspfades über mehrere Moleküle, welches anschließend zur Berechnung des MEP für den Inhibitor Nr.7 angewendet wird. Das Protokoll beinhaltet in seiner einfachen Form die Ermittlung der Two-End-Komponenten einer chemischen Reaktion - Geometrien von Reaktant und Produkt. Betrifft dies eine Reaktion, die über mehrere Moleküle, z.B. Wassermoleküle oder deren Netzwerk, stattfindet, wird die Aufgabe komplexer. In diesem Fall ist eine Berechnung mit Hilfe des NEB-Moduls wesentlich produktiver als die Charakterisierung mit Hilfe der 3-dimensionalen PES. Der Vorteil liegt in der kollektiven Beschreibung der Reaktionskoordinaten, sodass die entscheidenden Reaktionskoordinaten und Variablen für die Durchführung von Scans nicht einzeln bestimmt werden müssen. Dennoch kann es hier bei komplexen Reaktionskoordinaten auch zu Konvergenzproblemen bzw. zu langwierigen Optimierungszyklen kommen.
Als weiteres Resultat liefern die durchgeführten MEP-Berechnungen Einblicke in die katalytischen Eigenschaften der Wassermoleküle für den Protonübertragungsmechanismus nach Grotthus. Die Daten zeigen, dass die Barriere am niedrigsten wird, wenn zwei Wassermoleküle beim Protontransfer beteiligt sind. Wenn nur ein oder gar kein Wassermolekül die Ringöffnung katalysiert, steigt die Barriere auf 12 und 17 kcal/mol.
Die Untersuchung in diesem Teil der Arbeit lässt zudem Einblicke in die nukleophile Substitution der Vollacetale in der Enzym-Tasche der GM II erlangen. Die Rechnungen deuten darauf hin, dass die Vollacetal-Inhibitoren durch Wassermoleküle in der Tasche aktiviert werden. Die ausgebildeten Wasserstoffbrückenbindungen begünstigen die Geometrie des Enzym-Inhibitor-Komplexes. Dies befördert die Ringöffnungreaktion gleichzeitig mit dem nucleophilen Angriff des Aspartatrestes an dem C1-Atom des Inhibitors. Im Falle des gemischten Acetal-Inhibitors hingegen wird die Treibkraft bereits durch die Einführung des Stickstoffatoms deutlich erhöht. Durch die richtig angeordneten Grotthus-Wassermoleküle ist in diesem Fall die Barriere der Protonübertragung durch das Aspartat-Aspartat-System der GM II (Asp341/Asp240) sekundär. Betrachtet man die Schwingungsbewegung entlang der imaginären Moden der Übergangszustände, sind diese in beiden E-I-Komplexen ähnlich. Hierbei wird eine synergistische Bewegung der Bindungsabstände OD2-C1-O6 (Inhibitor Nr.1) bzw. OD2-C1-N (Inhibitor Nr.7) beobachtet.
Die Entwicklung der kovalent-reversiblen Inhibitoren für das Enzym Rhodesain wurde in Zusammenarbeit mit dem Arbeitskreis Prof.Dr. T. Schirmeister durchgeführt. Als Leitstruktur zur Entwicklung des neuen kovalent-reversiblen Vinylsulfon-Inhibitors 4-Pyridyl-Phenylalanyl-Homophenylalanyl-alpha-Fluor-Phenylvinylsulfon dient in diesem Projekt der kovalent-irreversibel bindende Inhibitor K777, für den kristallographische Daten bekannt sind. Im Rahmen des Protokolls wurde eine Reihe von Inhibitoren untersucht, in denen ein alpha-H-Atom der Vinylsulfon-Einheit (im Weiteren VS für Vinylsulfon) durch verschiedene Gruppen X substituiert wurde. Für den zunächst vorgeschlagenen Cyano-Substituent (CN) in einem VS-Inhibitor ergab sich bei Berechnungen in einem polaren Lösungsmittel eine relativ niedrige Reaktionsenergie, d.h. es wurde eine reversible Reaktion vorhergesagt. Dies wurde experimentell bestätigt. Die theoretischen und experimentellen Ergebnisse von Schritt II widersprechen sich aber. Während experimentell eine schwache reversible Hemmung gefunden wurde, sagten die Berechnungen keine Hemmung voraus. Tatsächlich zeigte sich im Nachhinein, dass die experimentell gefundene Hemmung nicht-kompetitiv ist, d.h. nicht in der aktiven Tasche stattfindet. Im Rahmen des Protokolls werden dagegen nur die kompetitiv interagierenden Inhibitoren ausgewertet. An dieser Stelle lassen sich die anhand theoretischen Methoden erhaltenen Daten über die Reversibilität der Hemmung (Reaktion im aktiven Zentrum) mit den Ergebnissen aus den experimentellen Untersuchungen (Reaktion außerhalb des aktiven Zentrums) nicht vergleichen. Durch den Wechsel von CN zu Halogenen wurde schließlich eine neue Reihe von Inhibitoren auf VS-Basis entwickelt. Die Berechnungen von Reaktionsenergien in Lösung und im Enzym haben für diese Inhibitoren eine reversible Hemmung vorhergesagt. Allerdings findet man eine einfache Additionsreaktion an der Doppelbindung der Vinylsulfon-Gruppe. Für X=CN wurde von einer SN2-Reaktion ausgegangen. Für X=Br fand man, dass sich nach der Addition ein HBr-Molekül abspaltet, sodass die Hemmung insgesamt irreversibel ist. Da die Substitutionsreaktion ein irreversibler Prozess ist und die Freisetzung von Bromwasserstoff durch die experimentellen Untersuchungen bestätigt werden konnte, scheint Fluor ein geeigneter Substituent zu sein (X=F). Hier konnte man auch experimentell eine deutlich bessere Hemmung messen. Es wurden daher die Berechnungen im Enzym für Systeme mit den Inhibitoren K777-X mit X=F und X=H (K777-F- und K777-H-Inhibitor) durchgeführt und analysiert. In der vorliegenden Arbeit wurde versucht, die Reversibilität des K777-F-Inhibitors gegen die Irreversibilität des K777-H-Inhibitors durch die quantenmechanischen Berechnungen im Rahmen des Protokolls darzulegen.
Die QM/MM-Berechnungen unterteilen sich in zwei Bereiche. Zunächst wurde das Reaktionsprofil (auch Reaktionspfad) der Additionsreaktion des K777-X-Inhibitors an die aktive Tasche von Rhodesain ausgehend von der vorhandenen Kristallstruktur (PDB-Datei) berechnet. Im Folgenden wird dieses Teilergebnis als XP-Berechnung (im Weiteren XP für X-ray-Pfad) bezeichnet. Alle vier PES (X=H, F, Br und Cl) weisen prinzipiell die gleiche Form auf. Es ergeben sich aber Unterschiede in den berechneten Reaktionsenergien der Additionsreaktion (-20, -16, -10 und -11 kcal/mol). Die Reaktionsenergien der Substituenten Brom und Chlor entsprechen dem Bereich für reversible Reaktionen (ca. -10 kcal/mol), wobei Fluor mit -16 kcal/mol einen Grenzfall darstellt. Die Konturen der beiden PES (X=H vs. X=F) sind allerdings sehr ähnlich: In beiden Fällen findet sich für das anionische Intermediat kein Minimum. In der Potentialhyperfläche für X=F steigt die Barriere der Rückreaktion zwischen dem Intermediat und dem nicht-kovalenten Komplex auf etwa 5 kcal/mol an, die Rückreaktion ist im Vergleich zu dem X=H mit ca. 1,5 kcal/mol leicht exotherm. Das veränderte Verhältnis zwischen der Höhe der Reaktionsbarriere und dem Betrag der Reaktionsenergie (der Übergang von der endothermen zur exothermen Reaktion) auf diesem Abschnitt der PES könnte dazu beitragen, dass die Gesamtreaktion insgesamt reversibel ablaufen kann. Die Reversibilität des Inhibitors mit dem Substituenten Fluor lässt sich auf diesem Schritt der Untersuchung durch die Absenkung der Reaktionsenergie der Additionsreaktion auf etwa 16 kcal/mol erklären, denn die irreversible Reaktionen wurden bisher mit deutlich höheren Reaktionsenergien assoziiert. Die erhaltenen nicht-kovalenten Enzym-Inhibitor-Komplexe der XP-Berechnungen wurden in einem zweiten Teilergebnis weiter verwendet, indem der Reaktionspfad der Additionsreaktion des K777-X-Inhibitors vom nicht-kovalenten Enzym-Inhibitor-Komplex zum kovalenten Enzym-Inhibitor-Komplex hin berechnet wurde. Im Folgenden wird dieses Teilergebnis als NP-Berechnung (NP für Nicht-kovalente-Pfad) bezeichnet.
Die Berechnung der Reaktionsprofile der Additionsreaktion des VS-Inhibitors für X=H und X=F am alpha-Kohlenstoffatom der VS-Kopfgruppe lieferte konsistente Ergebnisse in Bezug auf die Reaktionsenergien. Ähnlich den XP-Berechnungen, wurde ebenfalls die Tendenz der Absenkung der Reaktionsenergie von -7 kcal/mol (X=H) auf -4,3 (X=F) und -0,9 kcal/mol (X=Br) beobachtet. Die Thermodynamik der Additionsreaktion wurde durch einen Wechsel des Substituenten X von H nach F in der VS-Kopfgruppe des K777-X Inhibitors beeinflusst, indem die niedrigere Energiedifferenz zwischen den Edukten und den Produkten erzielt werden konnte. Für beide Teile der Arbeit (XP- und NP-Berechnungen) implizierte dies einen Wechsel von einem irreversiblen zum einem reversiblen Verlauf in der Beschreibung der Reaktionsprofile. Die Ergebnisse des zweiten Teils der Arbeit (NP-Berechnungen) liefern nicht nur die konsistent geringeren Reaktionsenergien (Thermodynamik) sondern auch die höheren Reaktionsbarrieren der Additionsreaktion im Vergleich zu den Ergebnissen der XP-Berechnungen. Die Änderungen der Reaktionsbarrieren im NP-Ansatz weisen zusätzliche Diskrepanzen auf, wenn diese jeweils mittels der PES-Scan- und CI-NEB-Dimer-Methodik berechnet werden. Während die Barriere des irreversiblen Inhibitors K11777 mit dem NEB-Ansatz ca. 11 kcal/mol beträgt und durch den PES-Scan nur um 4 kcal/mol höher liegt, ergibt sich eine umgekehrte Situation beim Übergang zu Fluor als Substituent: Durch die NEB-Berechnung liegt die Barriere bei ca. 18 kcal/mol und durch den PES-Scan ergibt sich eine um 4 kcal/mol niedrig liegende Barriere. Um die Ergebnisse der NP-Berechnungen zu überprüfen, wurden diese QM/MM-Rechnungen wiederholt durchgeführt. In den beiden neu durchgeführten Berechnungen für die Inhibitoren K777-X mit X=H und X=F wurden nur sehr kleine Abweichungen gefunden, die kleiner als die Fehler der Berechnung sind. Die Startstrukturen für die Berechnung des MEP stammten aus der erneut durchgeführten MD-Simulation an der Geometrie des nicht-kovalenten Enzym-Inhibitor-Komplexes, welche die XP-Berechnung resultierte. Die Gesamtdauer der MD-Simulation wurde zu einem Wert von 9 ns gewählt, welche insgesamt 900 Startstrukturen entlang der Simulation lieferte. Die Berechnung ergab die Reaktionsenergie von -8,4 kcal/mol (-7,0 kcal/mol als erstes Ergebnis) und die relative Energie des Int-Komplexes von 13,2 kcal/mol. Somit beträgt die Barriere der Rückreaktion zur Freisetzung des Inhibitors K11777 (X=H) in Form von einem nicht-kovalenten Enzym-Inhibitor-Komplex einen Wert von 21,6 kcal/mol. In analoger Vorgehensweise wurde die Evaluierung der NP-Berechnung für den Inhibitor K777-X mit X=F durchgeführt. Die Reaktionsenergien in den beiden Berechnungen unterscheiden sich in einem marginalen Abstieg zu den Werten von -2,9 kcal/mol und -3,3 kcal/mol (-4,3 kcal/mol als erstes Ergebnis). Beide Berechnungen liefern zudem die relativ kleinen Anstiege der Reaktionsbarriere zu den Werten von 19,8 kcal/mol und 20,9 kcal/mol.
Für die Inhibitoren K777-X mit X=H und X=F entsprechen die gefundenen Barrieren einer verzerrten Konformation des nicht-kovalenten Enzym-Inhibitor-Komplexes, die als eine bioaktive Konformation bezeichnet werden kann. Der anionische Übergangszustand Int*, der oft in der Literatur als ein anionisches Intermediat der Additionsreaktion bezeichnet wird, wurde nur für den Inhibitor mit dem Substituenten Brom (K777-X mit X=Br) identifiziert. Da der Übergangszustand (Int* mit der relativen Energie von 11,1 kcal/mol) nur 1,5 kcal/mol über der bioaktiven Konformation (Int mit der relativen Energie von 12,6 kcal/mol) liegt und die NEB-Reaktionspfade alleine die Barrieren überschätzen, besitzen die anionischen Übergangszustände der Additionsreaktion der Inhibitoren mit X=H und X=F eine geschätzte relative Energie mit vergleichbaren Abweichungen von ca. 2 kcal/mol zu den identifizierten Int-Geometrien. Die durchgeführten Berechnungen zeigen, dass die Substituenten X=H und X=F im Vergleich zum Brom die anionischen Geometrien der nicht-kovalenten Enzym-Inhibitor-Komplexe jedoch mangelhaft bis ausreichend stabilisieren können. Zusätzlich liegt die geschätzte Energiedifferenz zwischen den Geometrien Int* und Int unter der möglichen Fehlergrenze der Berechnungen (ca. 3-4 kcal/mol). Aus diesem Grund misslang die Optimierung in Richtung der metastabilen anionischen Geometrien Int* mit Hilfe der CI-NEB-Dimer-Methodik im Fall der VS-Inhibitoren K777-X mit X=H und X=F.
Der direkte Vergleich der geometrischen Parameter der nicht-kovalenten Enzym-Inhibitor-Komplexe für den Inhibitor K777-F aus den XP-Berechnungen mit solchen aus den NP-Berechnungen lässt darauf schließen, dass die Geometrien der Enzym-Inhibitor-Komplexe der XP-Berechnung nur die lokalen Minima mit der verzerrten Geometrie des Inhibitors auf der PES darstellen und die Gesamtinformation über die Barrieren der Reaktion durch die Ergebnisse aus der NP-Berechnung ergänzt werden sollten.
Zusammenfassend sagen die Berechnungen für die reaktiven Kopfgruppen der Substanzklasse der halogenierten Vinylsulfone K777-X (X=Br, Cl und F) im Vergleich zur Leitstruktur des Vinylsulfon-Inhibitors K11777 deutlich geringere exotherme Additionsreaktionen im aktiven Zentrum von Rhodesain voraus. Darüberhinaus konnte anhand der QM/MM-Berechnungen ein experimentell gemessenen verlangsamten Verlauf der reversiblen Inhibition im Falle von X=F (Inhibitor K777-X) durch die relativ erhöhte Reaktionsbarriere im Vergleich zur Leitstruktur erklärt werden. Dieser Inhibitor dient zunächst als ein erfolgreich selektiertes reaktives Gerüst des neuen Inhibitors K777-X-S3 mit X=F und S3=4-Pyridyl (K777-F-Pyr), welcher mit Hilfe des Docking-Experiments (Schritt III durch die Arbeitsgruppe Prof.Dr. T. Schirmeister) deutlich verbessert werden konnte. Die Affinität des durch Docking verbesserten VS-Inhibitors mit Fluor als Substituent durch die eingeführte Seitenkette S3=4-Pyridyl (4-Pyridyl-Phenylalanyl-Homophenylalanyl-(Phenyl)-alpha-F-Vinylsulfon) stieg im Rhodesain von 190 nM zu 32 nM (Schritt IV, experimenteller Teil). Gleichzeitig konnte durch die QM/MM-Berechnungen in Schritt IV gezeigt werden, dass die Reaktion der reaktiven Kopfgruppe im neuen Inhibitor immer noch eine kovalent-reversible Hemmung von Rhodesain darstellt, auch wenn die Erkennungseinheit geändert wurde. Hierfür kann man die beiden Reaktionsprofile der NP-Berechnungen vergleichen. Die beiden fluorierten VS-Inhibitoren weisen eine Ähnlichkeit bezüglich der Barrierenhöhe und der Reaktionsenergie auf. Der fluorierte Vinylsulfon-Inhibitor K777-F wurde somit als ein neuer kovalent-reversibler Vinylsulfon-Inhibitor der Cysteinprotease Rhodesain erfolgreich eingefügt.
Diese Arbeit befasst sich mit der störungstheoretischen Berechnung von zweidimensionalen Photonen-Echo-Spektren für das elektronische und vibronische Modell eines Homo- und Hetero-Dimers sowie für ein vibronisches Modell eines Monomers unter dem Einfluss einer System-Bad-Wechselwirkung. Bei der Analyse der Dimerspektren steht neben der Orientierungsmittelung der Polarisation dritter Ordnung der Unterschied zwischen elektronischen und vibronischen Spektren sowie der Vergleich der Spektren von Homo- und Hetero-Dimeren im Zentrum des Interesses. Bei der Analyse der Monomer-Spektren steht die Behandlung einer dissipativen Dynamik bzw. des vibrational-coolings innerhalb eines stochastischen Ansatzes im Vordergrund.
Der erste Teil dieser Arbeit konzentriert sich auf die störungstheoretische Berechnung der Polarisation dritter Ordnung in Dimeren. Dabei werden alle Aspekte und Ergebnisse für verschiedene Geometrien der Übergangsdipolmomente analysiert und diskutiert. Die Berechnungen berücksichtigen dabei auch die zufällige Anordnung der Moleküle in der Probe. Die Zusammenhänge zwischen den 2D-Spektren und den Eigenschaften der Monomereinheiten, die Abhängigkeit der Intensitäten mancher Peaks von der zeitlichen Abfolge der Pulse sowie der Einfluss der elektronischen Kopplung und verschiedener Übergangsdipolmomente ermöglichen ein grundlegendes Verständnis der elektronischen Photonen-Echo-Spektren. Im elektronischen Dimer wird der Hetero-Dimer-Charakter durch verschiedene Monomeranregungsenergien sowie unterschiedliche Übergangsdipolmomente der Monomereinheiten bestimmt. Der Einfluss dieser Größen auf die Photonen-Echo-Spektren kann durch die Kombination einer detaillierten analytischen Betrachtung und numerischen Rechnungen anschaulich nachvollzogen werden. In der vibronischen Betrachtungsweise zeigt sich, dass die Spektren deutlich an Komplexität gewinnen. Durch die Vibrationsfreiheitsgrade vervielfachen sich die möglichen Übergänge im System und damit die möglichen Peakpositionen im Spektrum. Jeder Peak spaltet in eine Vibrationssubstruktur auf, die je nach ihrer energetischen Position mit anderen überlagern kann. Der Vergleich zwischen Homo- und Hetero-Dimer-Spektren wird durch die Wahl verschiedener Vibrationsfrequenzen und unterschiedlicher Gleichgewichtsabstände entlang der Vibrationskoordinaten erweitert.
Die Berechnung des Orientierungsmittels erfolgt mit zwei verschiedenen Ansätzen. Zum einen wird das Mittel durch den numerischen sampling-Ansatz berechnet. Dabei werden Azimutal- und Polarwinkel in kleinen Winkelinkrementen abgetastet und für jede Kombination ein 2D-Spektrum berechnet. Die Einzelspektren werden anschließend gemittelt. Diese Methode erweist sich im Dimer als sehr effektiv. Zum anderen erlaubt die analytische Auswertung der Polarisation dritter Ordnung, das gemittelte Spektrum direkt in einer einzelnen Rechnung durch winkelgemittelte Gewichtungsfaktoren zu bestimmen. Bei der Berechnung der elektronischen 2D-Spektren ist diese Methode sehr leistungsfähig, da alle Ausdrücke analytisch bekannt sind. Für vibronische Systeme ist dieser Ansatz ebenfalls sehr leistungsstark, benötigt aber eine einmalige aufwendige Analyse vor der Berechnung. Trotz der deutlich erhöhten Anzahl an Zustandsvektoren, die propagiert werden müssen, ist diese Methode circa zweimal schneller als die direkte Mittelung mit der sampling-Methode.
Im zweiten Teil konzentriert sich die Arbeit auf die Beschreibung eines Monomers, das sich in einer dissipativen Umgebung befindet. Dabei wird auf die Lösung einer stochastischen Schrödingergleichung zurückgegriffen. Speziell wird die sogenannte quantum-state-diffusion-Methode benutzt. Dabei werden nicht nur die Erwartungswerte für die Energie und den Ort, sondern auch die Polarisation dritter Ordnung – eine phasensensitive Größe – bestimmt. In der theoretischen Fragestellung wird dabei, ausgehend von der von-Neumann Gleichung, die Zeitentwicklung der reduzierten Dichtematrix durch die Integration einer stochastischen zeitabhängigen Schrödingergleichung reproduziert. In Rechnungen koppelt die Stochastik über die Erwartungswerte von Ort und Impuls die verschiedenen störungstheoretischen Korrekturen der Wellenfunktion miteinander. Die Spektren, die aus den numerischen Simulationen erhalten werden, spiegeln das dissipative Verhalten des Systems detailliert wider. Eine Analyse der Erwartungswerte von Ort und Energie zeigt, dass sich die einzelnen elektronischen Zustände wie gedämpfte harmonische Oszillatoren verhalten und jeweils einen exponentiellen Zerfall abhängig von der Dissipationskonstante zeigen. Dieser Teil der Arbeit erweitert vorausgehende Untersuchungen, bei denen ein vereinfachter Ansatz zu Einsatz kam, der die korrelierte Stochastik nicht berücksichtigte.