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Untersuchung interkonvertierender Stereoisomere und Reaktionen höherer Ordnung sowie Bestimmung der kritischen Mizellbildungskonzentration mittels Kapillarelektrophorese

Walz, Sarah

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PDF, German
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Abstract

Die vorliegende Dissertationsschrift gliedert sich in vier Abschnitte und befasst sich mit der Bestimmung der Rotationsbarrieren interkonvertierender Stereoisomere sowie der Ermittlung der kritischen Mizellbildungskonzentrationen (CMC). Darüber hinaus wurden zwei Reaktionen höherer Ordnung mittels Kapillarelektrophorese (CE) untersucht. Erstmalig konnte die Barriere einer Interkonversion zwischen drei interkonvertierenden Spezies des Captoprildisulfids, dem Dimer eines Prolin-basierenden Medikaments, bestimmt werden. Bei diesem Isomerisierungsprozess handelt es sich um eine E/Z-Isomerisierung der im Molekül vor-liegenden Prolin-Peptidbindung. Da eine direkte Berechnung aus dynamischen HPLC-Experi-menten nicht möglich ist, wurde die Barriere durch Vergleich mit simulierten Chromatogrammen des Programms ChromXWin erhalten. So konnte die Rotationsbarriere zwischen dem EE-Konformer und den enantiomeren EZ- und ZE-Konformationen auf DGǂ = 84.5 kJ mol-1 bestimmt werden. Für den zweiten Interkonvertierungsprozess ausgehend vom Enantiomerenpaar EZ- und ZE-Captoprildisulfid konnte eine Barriere von DGǂ = 85.5 kJ mol-1 ermittelt werden. Im zweiten Abschnitt wird von der Bestimmung der kritischen Mizellbildungskonzentration (CMC) von Natriumdodecylsulfat (SDS) in einem Wasser-Acetonitril-Gemisch berichtet. Zur Bestimmung der CMC kamen unterschiedliche auf der Kapillarelektrophorese (CE) basierende Techniken zum Einsatz. Zum einen wurde die Leitfähigkeit der Lösung mit steigendem SDS-Gehalt gemessen und zum anderen wurde die Änderung der elektrophoretischen Mobilität von unter-schiedlichen Markerverbindungen (Naphthalin, Rhodamin 123 und Coumarin 153) in Anwesen-heit von SDS verfolgt. Zusätzlich wurde die Änderung der elektrophoretischen Mobilität eines Systempeaks in Abhängigkeit von der SDS-Konzentration zur CMC-Bestimmung herangezogen. Die erhaltenen Werte sind in guter Übereinstimmung miteinander. Mit einigen dieser Techniken gelang es zusätzlich, eine Mizellbildung bis zu einem Acetonitril-Gehalt von 35 % (ACN, v/v) nachzuweisen. Zudem wurde in der vorliegenden Arbeit der Einfluss unterschiedlicher Faktoren auf Ring-spannungs-begünstigte Azid-Alkin-Cycloadditionen (SPAAC) und deren Geschwindigkeits-konstante untersucht. Die Reaktion wurde unter Einsatz verschiedener Azide bei unterschied-lichen pH-Werten in wässrigem Medium mit einem Zusatz von 28 % ACN zur Löslichkeitsvermittlung durchgeführt. Zusätzlich wurde die Auswirkung der Anwesenheit von SDS-Mizellen auf die Geschwindigkeitskonstante untersucht, wobei abhängig von der Hydrophobie des Azids eine Steigerung oder ein Rückgang der Reaktionsgeschwindigkeit beobachtet werden konnte. Aufgrund der starken Wechselwirkungen zwischen Reaktanden und SDS-Molekülen war es möglich die Reaktion in Wasser unter Zusatz von SDS unterhalb der CMC durchzuführen, wobei auf den Einsatz von cytotoxischem ACN als organisches Co-Solvens verzichtet werden konnte. Durch geeignete Wahl der Reaktanden, des Reaktionsmediums, sowie des pH-Wertes konnte dieReaktionsgeschwindigkeit um einen Faktor von 300 gesteigert werden. Um die Verwendung dieser Reaktion in biologischen Markierungsexperimenten zu ermöglichen, wurden abschließend erfolgreich on-column Reaktionen durchgeführt. Der letzte Teil beschäftigt sich mit der o-Phthaldialdehyd-Derivatisierung (OPA) von Aminosäuren am Beispiel von L-Phenylalanin. Hierbei konnte eine pH-Abhängigkeit der Reaktion beob-achtet werden, wobei diese nicht nur Auswirkungen auf die Reaktionsgeschwindigkeit, sondern auch auf die Bildung von Nebenprodukten hat. Durch ausführliche CE-MS/MS-Experimente gelang es, einige Nebenprodukte der Reaktion zu identifizieren. Zudem wurde der Einfluss von unterschiedlichen Reaktandenverhältnissen auf die Produktbildung untersucht. Abschließend wurde die Derivatisierungsreaktion erfolgreich on-column durchgeführt, sodass solche Derivatisierungen künftig online im CE-Setup erfolgen können.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Trapp, Prof. Dr. Oliver
Place of Publication: Heidelberg
Date of thesis defense: 18 July 2016
Date Deposited: 25 Aug 2016 08:11
Date: 2016
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institute of Organic Chemistry
Controlled Keywords: Kapillarelektrophorese, Reaktionen höherer Ordnung, kritische Mizellbildungskonzentration
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