Podcasts about katalyse

Kann eine neue Chemie die Welt retten? Jedenfalls kann sie die Welt grundlegend verändern. Grünes Methanol, Kohlenstoff, Katalyse sind die Stichworte. Wenn dieser Wandel gelingt, ist das mindestens einen Nobelpreis wert, sagt Christian Vollmann. Er ist einer der Gründer von C1 und diese Woche zu Gast bei Michael.Doch der Reihe nach: Kohlenstoff ist der grundlegende Baustein unseres Wohlstands. Seit Jahrhunderten nutzen wir ihn, um Kunststoffe, Treibstoffe und eine Vielzahl von Produkten herzustellen, die unseren Alltag prägen. Genommen haben wir diesen Kohlenstoff hauptsächlich aus fossilen Quellen - Öl, Gas und Kohle - und am Ende landet er in der Atmosphäre als CO2. Davon landet dort so immer mehr, die Folgen sind bekannt. Entnehmen wir den Kohlenstoff hingegen aus der Luft und nutzen diesen dann für Produkte oder Treibstoffe, entsteht ein Kreislauf. In der Atmosphäre landet immer nur das CO2, das vorher schon dort war. Wie kommen wir an diesen Kohlenstoff? Der menschengemachte Elektroweg ist noch in Entwicklung. Aber nehmen wir doch Pflanzen. Wann immer die Sonne scheint, gewinnen sie Kohlenstoff aus der Luft, um damit zu wachsen. Damit ist der Kreislauf schon fast geschlossen. Aber wie werden Pflanzen zu Ausgangsstoffen der chemischen Industrie, wie zu Treibstoff? Indem wir aus ihnen Methanol erzeugen. Einfachen Alkohol, den, der blind macht. Damit schließen wir den Kohlenstoff-Kreislauf. Nutzen wir dafür erneuerbare Energien, ist das Methanol grün.Bislang ist das Verfahren aufwändig, schwerfällig, wenig flexibel und braucht große Mengen Energie. Hier kommt C1 mit ihrer neuen Chemie ins Spiel. Geht der Plan auf, können sie in drei Jahren die erste kommerziell taugliche Produktion in Betrieb nehmen.Der Bedarf ist gigantisch. Schifffahrt, Langstreckenflugzeuge und chemische Produktion. Überall, wo es um die stoffliche Nutzung von Kohlenstoff geht - oder sich Antriebe nicht elektrifizieren lassen. (Das schließt Autos ausdrücklich aus. Wer immer noch an eFuels in Autos glaubt, muss wirklich noch einmal in den Chemie-Unterricht. Ganz vorne anfangen).Das Team von C1 revolutioniert auf diesem Weg die etablierten Verfahren in der Chemieindustrie. Wie? Erläutert Christian. Sie wollen dreimal so schnell sein. C1 hat eine neue chemische Methode zur Katalyse entwickelt, die effizienter und weniger energieintensiv ist als bisherige Verfahren. Nicht im Labor, sondern im Rechner. Sie verändern das Ziel: Es geht um viele kleine und mittlere Anlagen, nicht unbedingt die großen. Und bei Erfolg werden wir binnen 15 Jahren die verfügbaren Pflanzenquellen alle erschlossen haben. Bis dahin muss der Elektroweg funktionieren, Kohlenstoff direkt aus der Luft zu gewinnen. Und diesen Erfolg, den brauchen wir.Zu Gast: Christian Vollmann, Founder and CEO C1 Green Chemicals AG

AHSOKA ist endlich gestartet und muss hohen Erwartungen gerecht werden. Schließlich handelt es sich bei Ahsoka Tano um einen absoluten Fan-Favoriten im STAR-WARS-Universum! Die ehemalige Schülerin von Anakin Skywalker aus THE CLONE WARS führte ihre Geschichte in STAR WARS: REBELS fort. Nach einem Auftritt bei THE MANDALORIAN sehen wir sie nun endlich in ihrer eigenen Serie. Darin sucht sie nicht nur ihren ehemaligen Weggefährten Ezra Bridger, sondern auch den imperialen Widersacher Großadmiral Thrawn. Ahsoka und Sabine sind zusammen auf dem Planeten Seatos gestrandet, auf dem sich auch Baylan Skoll und Morgan Elsbeth befinden. Ein Kampf scheint unvermeidbar, während die finsteren Gestalten kurz davor stehen, die Karte zu Thrawn zu entschlüsseln. Wie Alper und Jonas die Folge fanden, welches Star Wars Hintergrundwissen hier essenziell ist und was es mit der "Katalyse des elektromagnetischen Plasmas des photonisch-hydrokinetischen Dampfverstärkers" auf sich hat, erfahrt ihr dieser neuen Folgenbesprechung hier bei Cinema Strikes Back! Startdatum: 06.09.2023 Länge: 42 Minuten Genre: Action Gefallene Jedi Regie: Dave Filoni, Steph Green, Rick Famuyiwa, Jennifer Getzinger, Geeta Vasant Patel, Peter Ramsey Drehbuch: Dave Filoni Cast: Rosario Dawson, Natasha Liu Bordizzo, Wes Chatham, Lars Mikkelsen, Hayden Christensen, Mary Elizabeth Winstead Timestamps: 00:00:00 - Anmoderation 00:00:31 - Intro 00:00:38 - Moderation 00:02:51 - Kommentare 00:09:59 - Folgenbesprechung 00:11:42 - Seatos - Ahsokas Shuttle im Wald 00:16:29 - Seatos - Steinkreis 00:17:46 - Seatos - Ahsokas Shuttle im Wald 00:22:32 - Heimat Eins 00:28:47 - Seatos - Steinkreis 00:34:38 - Seatos - Wald 00:41:47 - Seatos - Steinkreis 00:57:25 - Morgans Schiff 00:59:53 - Welt zwischen den Welten 01:05:21 - Fazit 01:10:25 - Abmoderation Moderation & Redaktion: Alper Turfan, Jonas Ressel Kamera & Ton: Felix Lückel Schnitt: Patrik Hochnadel Instagram: https://www.instagram.com/cinemastrikesback/ Twitter: https://twitter.com/csb_de TikTok: https://www.tiktok.com/@cinemastrikesback Letterboxd: https://letterboxd.com/CSB_DE/ #starwars #ahsoka Cinema Strikes Back gehört zu #funk. YouTube: https://www.youtube.com/funkofficial Instagram: https://www.instagram.com/funk TikTok: https://www.tiktok.com/@funk Website: https://go.funk.net https://go.funk.net/impressum

In der Mittagsfolge sprechen wir heute mit Christian Vollmann, CEO und Co-Founder von C1 Green Chemicals, über den Start des Projekts „Leuna100“, das vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr über die nächsten drei Jahre mit insgesamt 10,4 Millionen Euro gefördert wird.C1 entwickelt neuartige chemische Produktionsprozesse, die von der atomaren Ebene bis hin zum Produktionsmaßstab neu gedacht werden. Die chemischen Verfahren werden mit Hilfe quantenchemischer Simulationen konzipiert und zu firmeneigenen Produktionstechnologien umgesetzt. Das Startup hat so eine grundlegend neue, homogene Katalyse zur Herstellung von Methanol entwickelt und patentiert. Das C1 Verfahren soll wesentlich selektiver, produktiver und effizienter als die bisher im Einsatz befindliche heterogene Katalyse sein, welche auf ein Patent aus dem Jahr 1921 zurückgeht. Das Unternehmen entwickelt und skaliert dabei ausschließlich auf Grundlage von regenerativen Rohstoffen und erneuerbarer Energie. Von den ersten Schritten der Entwicklung eines Produktionsprozesses an werden alle Prozesse so konzipiert, dass ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf möglich ist. Damit unterstützt C1 die Industrie auf ihrem Weg aus der Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen wie Öl, Gas und Kohle. C1 Green Chemicals wurde im Jahr 2022 von Christian Vollmann und Marek Checinski in Berlin gegründet.Nun hat C1 mit seinen Partnern Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES, Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, DBI-Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg sowie der Technischen Universität Berlin den Start des Projekts „Leuna100” bekanntgegeben. Das Ziel dieses Projektes ist die marktreife und skalierbare Herstellung grünen Methanols aus nicht-fossilen Rohstoffen wie Biomasse oder CO2 für die Schiff- und Luftfahrt, wodurch die Industrien unabhängig von Erdöl werden sollen. Dafür setzt das Expertenkonsortium auf das neuartige C1-Katalyseverfahren zur Herstellung von grünem Methanol. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr über die nächsten drei Jahre mit insgesamt 10,4 Millionen Euro gefördert.

Wie gewinnt man einen Nobelpreis? Erstens: An etwas forschen, woran niemand anderes forscht. Zweitens: Dem eigenen Enthusiasmus folgen. Gut, damit allein ist es vielleicht noch nicht getan, räumt Nobelpreisträger Benjamin List ein. Er hat 2021, gemeinsam mit dem Chemiker David MacMillan, den wichtigsten Wissenschaftspreis der Welt im Fach Chemie gewonnen: „Die Chemiker sind schon ein bisschen ‚nerdig‘. Das muss ich zugeben. Es ist schon komisch, dass man sich nicht so sehr für Menschen, sondern eher für Materie interessiert.“ Was für ein Mensch ist List? Dem gehen FUNKE-Verlegerin Julia Becker und Moderator Jörg Thadeusz in der neuen Folge des Podcasts "Salon FUNKE" nach. Gab es familiären Druck, dass List einen Weg in der Wissenschaft einschlägt? Denn, kleine Randnotiz: Lists Tante, Christiane Nüsslein-Volhard, hat in den 90ern einen Nobelpreis gewonnen. Doch auch Lists Mutter habe schon das Credo verfolgt: „Mach das, was dir Spaß macht!“ Ein einschneidendes Erlebnis hat Lists Leben und das seiner Familie stark geprägt. Im Jahr 2004 erlebten List, seine Frau und die beiden Söhne den Tsunami in Thailand. Rund 230.000 Menschen starben nach dem Erdbeben im Indischen Ozean und seinen Folgen. List und seine Familie überlebten. Seine Frau sei bis heute jeden Tag dankbar, dass sie überlebt haben. Und auch List beschreibt, dass er sich gut ein Jahr danach in einem besonderen Zustand befunden hätte: „Ich war total glücklich und dankbar und wusste einfach, worauf es im Leben ankommt. Und das war eben nicht, dass ich einen großen Preis kriege oder dass mich Kollegen zitieren oder dass ich Anerkennung für meine Arbeit finde oder mir ein tolles Auto kaufe oder solche Dinge. Das hat mich wirklich komplett nicht mehr interessiert in dem Moment, ich war davon befreit - für eine lange Zeit.“ Sprung in die Zukunft, 17 Jahre später: List forscht an natürlichen Stoffen, die eine chemische Reaktion auslösen können. Er habe die Chance, die Welt zu verändern, meint Moderator Jörg Thadeusz. „Katalyse hat in der Vergangenheit die Welt verändert“, entgegnet List. Ohne das Haber-Bosch-Verfahren, mit dem Ammoniak hergestellt und welches als Dünger eingesetzt wird, gäbe es nicht acht Milliarden sondern maximal zwei bis vier Milliarden Menschen auf dem Planeten, sagt er. „Aber ich möchte mir jetzt nicht anmaßen, dass das meine Entdeckung auch gemacht hat. Ich freue mich, dass sie eingesetzt wird. Dass damit Medikamente hergestellt werden, sodass ich indirekt Menschenleben rette.“ List hat aber schon eine neue Idee: CO2 in Kohle und Sauerstoff spalten. „Ich finde, eigentlich ist das die schönste Aufgabe für Chemiker, jetzt auch was dazu beizutragen, den Klimawandel ein bisschen abzumildern. Das wäre wirklich eine Reaktion, die würde das komplett erledigen - mit einem Schlag. Wenn man die wirklich im großen Maßstab durchführen könnte.“ Wie nah ist Benjamin List an diesem wissenschaftlichen Ziel? Die Antwort hören Sie in der neuen Podcastfolge.

Der Klimawandel sorgt für ein Umdenken in vielen Bereichen. Wichtig ist dies auch im Bereich der Mobilität. Neben Elektroautos, die mit regenerativ erzeugtem Strom geladen werden, wird hier auch im Bereich des grünen Wasserstoffantriebs geforscht. Aber nicht nur das. „The Fuel Science Center“ geht viele verschiedene Wege und sucht nach Möglichkeiten, Kraftstoffe ohne fossile Komponenten herzustellen, die gleichzeitig nachhaltig und auch bezahlbar und sozial verträglich sind. Eine Schlüsseltechnologie dabei ist die Katalyse.

Prof. Matthias Drieß ist Chemiker aus Leidenschaft. Mit Begeisterung erzählt er von der grünen Chemie, von der Vorstellung, dass wir eines Tages zu Hause unseren eigenen Wasserstoff und Methanol herstellen, um damit unsere Autos zu betanken und unseren „persönlichen“ Energiebedarf zuhause zu decken. In der grünen Chemie geht es um die umweltschonende Herstellung von Chemikalien, um die Minimierung von „Abfall“ in chemischen Prozessen und darum, die Natur zum Vorbild zu nehmen.

"Das Klima”, der Podcast zur Wissenschaft hinter der Krise. Wir lesen den aktuellen Bericht des Weltklimarats und erklären den aktuellen Stand der Klimaforschung. In Folge 49 geht es um die richtigen Entscheidungen. Wir besprechen Kapitel 17 und das handelt davon, wie man die Klimarisiken, die wir in der letzten Folge besprochen haben, am besten in den Griff kriegt. Wie findet man die korrekten Anpassungsmaßnahmen? Wie trifft man die richtigen Entscheidungen und wie findet man überhaupt raus, ob eine Entscheidung richtig war? Wir reden über Indikatoren und Unsicherheiten und über das, was die Entscheidungsfindung leichter macht. Extremes Wetter zum Beispiel aber auch Fridays for Future. Und am Ende stellen wir wieder einmal fest: Es ist zu wenig Geld da. Aber zumindest wüssten wir, wie wir rausfinden, ob das Geld, das da ist, vernünftig eingesetzt wird.

Katalyse ist ein Thema, dass das tägliche Leben stark beeinflusst und teilweise auch formt, trotzdem hört man selten davon. Bist du daran interessiert zu wissen, was Automotoren und Margarine mit Katalyse zu tun haben? Dann hör doch hier mal rein. Referenzen: · https://en.wikipedia.org/wiki/Annika_S%C3%B6renstam · https://www.youtube.com/watch?v=MKBUL2yesR4 · Inorganic Chemistry by C. E. Housecroft, A. G. Sharpe 1st Ed. 2001 ISBN 0582-31080-6 · General Chemistry by D. D. Ebbing 5th Ed. 1996 ISBN 0-395-74415-6 · Organic Chemistry by Clayden, Warren & Wothers · https://en.wikipedia.org/wiki/Catalysis · https://en.wikipedia.org/wiki/Catalytic_converter · https://en.wikipedia.org/wiki/Fischer%E2%80%93Speier_esterification#Examples_in_alcoholic_beverages · https://en.wikipedia.org/wiki/Margarine · https://en.wikipedia.org/wiki/Combustion · https://en.wikipedia.org/wiki/NOx#Health_and_environment_effects · https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_monoxide#Role_in_ground-level_ozone_formation

Har du også hørt om det der fermentering og tænkt, hvad er det nu, det er - sådan helt præcist. Well, Helle Brønnum Carlsen forklarer det her på 3½ minut :)Hun har også skrevet flere koge- og lærebøger; f.eks. Dåseskjul - det langtidsholdbare køkken. Og det viser sig, at mad på dåse langt fra altid er skod! I 2020 skrev hun også materiale til undervisnings i Verdensmål og madkundskab (Bog 1 plus Bog 2), der blev finansieret af Spar Nord Fonden. Du kan læse meget mere projektet her… Samt her om FNs Verdensmål. Og om fermentering her på danske Wikipedia plus på den engelske Wikipedia.Musik: Diefenbach: Garincha og Kevin Macloud: As I figure. Redaktion og klip: Nalle Kirkvåg. NATURLIGVIS er produceret af Polykrom Media i samarbejde med RU Radio.

Täglicher Auszug aus dem Buch ''Was dem Leben dient - Die Ethik der Biophilie für Entscheiden und Handeln'' von Rupert Lay. Eine Zusammenstellung aus den 49 Büchern von Prof. Dr. Rupert Lay SJ gibt es in 8 Themenfeldern meist kurze, gut verständliche Schlüsselpassagen, die seine vielfältige biophile Philosophie und Ethik spiegeln. - Sprecher: Erich Ruhl-Bady

Het klinkt wat vreemd. Enzymen planten zich niet voort en leven ook niet. En toch zijn enzymen (indirect) onderworpen aan evolutie. Enzymen zijn complexe moleculen die levende wezens aanmaken zodat ze chemische processen op gang brengen. Talloze processen in ons lichaam, waaronder bijvoorbeeld het verteren van voedsel, vinden plaats dankzij enzymen. Aanpassingen in het genetisch materiaal van levende wezens kunnen daarom ook voor aangepaste enzymen zorgen. De Amerikaanse ingenieurs Frances Arnold en de Nederlander Pim Stemmer hebben het met bacteriën voor elkaar gekregen om die aanpassing van enzymen (normaal gesproken een proces van maanden tot eeuwen) te herleiden naar een proces dat een aantal dagen duurt. Het toepassingsgebied van die nieuwe en aangepaste enzymen is enorm. In de geneeskunde (nieuwe medicijnen), in de sector van de hernieuwbare energie (biobrandstof uit afval, waterzuivering), de voedingsindustrie. Al deze domeinen gebruiken gretig deze nieuwe en meer efficiënte enzymen. Pim Stemmer is in 2013 overleden (en heeft in Nederland weinig bekendheid genoten). Maar Arnold is vanaf vandaag de vijfde vrouw die ooit een Nobelprijs in de Chemie wint. Dat doet ze, samen met de Brit Gregory Winter en de Amerikaan George Smith, die medische producten uit bacteriofagen (virussen die bacteriën aanvallen) wisten te herleiden. Het Nobelprijs-comité vermeldt Stemmer uitdrukkelijk meerdere malen in de argumentatie. We zetten de verwezenlijking van Arnold en Stemmer in de schijnwerpers met Bert Weckhuysen, hoogleraar anorganische Chemie en Katalyse aan de Universiteit Utrecht.

Er ist der charismatische Anführer einer neuen Wissenschaft: der physikalischen Chemie. 1909 erhält er für die Erforschung der Katalyse den Nobelpreis für Chemie.

One of the important transformations of alcohols to esters is the reaction with acetic anhydride catalysed by 4-(dimethylamino)pyridine (DMAP) in the presence of an auxiliary base like triethyl amine. Although this is a widely used reaction, several questions left unaddressed until now: the reaction mechanism of the latter transformation was not completely conceived. Since Steglich and Litvenencko found DMAP in 1969 independently as nucleophilic catalyst, there was hardly any effort to search for new nucleophilic catalysts of higher catalytic efficiency than DMAP or 4-(pyrrolidinyl)pyridine (PPY). All chiral nucleophilic catalysts are based on these structural motifs and due to their lack of catalytic efficiency, there are hitherto no examples for kinetic resolution experiments of tertiary alcohols described. In this dissertation, the following goals were achieved: With computational methods, the reaction pathway of tert-butanol with acetic anhydride in the presence of DMAP was explored. Based on these results a fast computational tool was developed to screen for more efficient nucleophilic catalysts. The best candidates were synthesised, the catalytic efficiency quantified and the best catalysts applied in the synthesis of esters. The reaction mechanism of the acetylation of tert-alcohols was explored by calculating the nucleophilic and base catalysed reaction pathway of tert-butanol with acetic anhydride in the presence of DMAP at B3LYP/6-311+G(d,p)//B3LYP/6-31G(d) level of theory. In the course of this study, a nucleophilic and base catalysed reaction pathway with DMAP as catalyst was found. The energetically lowest transition state of the base catalysed reaction pathway is 37.9 kJ mol-1 higher in energy then the energetically lowest transition state in the rate-determining step of the nucleophilic reaction path. The combination of kinetic measurements with the calculation of the nucleophilic reaction path reveals that no triethyl amine is involved in the rate-determining step of nucleophilic reaction pathway. This shows clearly that nucleophilic catalysis is the preferred and that the acetate anion is deprotonating the alcohol in the rate-determining step. Furthermore, the results of the recalculation of the nucleophilic reaction path with a different catalyst show that a higher stabilisation of the transient acylpyridinium cation has a pivotal influence on the overall reaction rate of the ester formation. Therefore, relative acetylation enthalpies (ΔH298) were calculated at B3LYP/6-311+G(d,p)//B3LYP/6-31G(d) level of theory by using an isodesmic reaction approach. In this way a large number of new nucleophilic catalysts were screened and numerous promising candidates were synthesised which have a larger negative ΔH298 value then DMAP (-82.1 kJ mol 1). The catalytic effiency of the new nucleophilic catalysts was quantified by a test reaction using 1 equiv. of 1-ethynylcyclohexanol, 2 equiv. of acetic or isobutyric anhydride and 3 equiv. triethyl amine. The conversion of 1-ethynylcyclohexyl acetate or -isobutyrate was monitored by 1H NMR spectroscopy. Pyrido[3,4-b]pyrazine- and pyrido[3,4 b]quinoxaline-derivatives show the best catalytic effiency. Especially (rac) 5,10-diethyl-5,5a,6,7,8,9a,10-octahydropyrido[3,4 b]-quinoxaline (DOPQ) shows equal to better catalytic efficiency then 6,6-tricyloaminopyridine (TCAP), which was hitherto the best nucleophilic catalyst. DOPQ can be synthesised very efficiently in a four step protocol starting from commercially available 3,4-diaminopyridine and cyclohexane-1,2-dione with an overall yield of 45 % while TCAP is only available in a five step synthesis with an overall yield of 8-13 %. The synthesis of DOPQ starts with the Schiff-base formation of 3,4-diaminopyridine and cyclohexane-1,2-dione. Reduction with LiAlH4 yields the cis-configured octahydro[3,4-b]quinoxaline, which can be alkylated without the use of any protecting group in the presence of acetic anhydride in pyridine and subsequent reduction with LiAlH4/AlCl3 to yield DOPQ. The structure of the latter compound was confirmed by X ray single crystal structure. The new catalysts were applied to an enhanced Gooßen esterification to transform sterically hindered acids to their tert-butyl esters. The reaction mechanism was explored by monitoring the substrate, intermediate and product conversions with 1H NMR spectroscopy. With this enhanced reaction protocol, it was possible to transform 1-phenylcyclohexane carboxylic acid into the tert-butyl ester under high concentration conditions at room temperature in the presence of 5 mol% DOPQ within 270 min while with the standard DCC/DMAP protocol only the anhydride of the carboxylic acid is formed. With this very mild method, it was possible to convert a variety of substrates into their tert-butyl- and benzyl esters, which are not accessible with any other method starting from the free carboxylic acid. In the case of chiral substrates no lose of stereochemical information was detected. Combination of high concentration conditions and new catalysts provide attractive reaction times of a few minutes instead of several hours with the Gooßen protocol.

Mon, 22 Sep 2003 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/4703/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/4703/1/Tappe_Katja.pdf Tappe, Katja ddc:540, ddc:500, Fakultät für C

Die kotranslationelle Dekodierung des Kodons UGA als Selenocystein erfolgt durch eine spezifische tRNA (tRNASec), die von Seryl-tRNA Synthetase mit Serin beladen und anschließend von Selenocystein Synthase (SelA) zu Selenocysteyl- tRNASec umgesetzt wird. Selenophosphat, das als Selendonor für diese Reaktion dient, wird von Selenophosphat Synthetase (SelD) aus Selenid und ATP generiert. Der anschließende Transfer der beladenen tRNA zum Ribosom erfolgt durch den spezialisierten Elongationsfaktor SelB, dessen N-terminale Region Homologie zu EF-Tu zeigt und wie dieses Guanosin-Nukleotide und tRNA bindet. Der C-terminale Teil interagiert zusätzlich mit einer als SECIS-Element bezeichneten mRNA- Sekundärstruktur, die in Bakterien unmittelbar auf das für Selenocystein kodierende UGA-Triplett folgt und für dessen Rekodierung als Sinnkodon verantwortlich ist. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Mechanismen, die der Interaktion von SelB mit seinen Liganden sowie der Regulation der Selenocystein- Biosynthese durch SelB zu Grunde liegen. Im Einzelnen wurden dabei folgende Resultate erhalten: 1) Die strikte Diskriminierung zwischen Seryl- und Selenocysteyl-tRNASec durch SelB ist essentiell für das Funktionieren des Selenocystein inkorporierenden Systems. Eine gerichtete Mutatagenese der Aminoacyl-Bindetasche von SelB zeigte, dass die Selektivität der tRNA-Bindung vermutlich nicht auf einer spezifischen Erkennung des Aminoacyl-Rests beruht. Nach Zufallsmutagenese konnten vier SelB-Varianten isoliert werden, die in vivo eine erhöhte Aktivität mit Seryl-tRNASec besitzen. Zwei der Mutationen waren in der G-Domäne von SelB lokalisiert, die anderen beiden in Domäne 4a. Die biochemische Charakterisierung der mutierten Proteine ergab noch keinen Hinweis auf eine erhöhte Affinität der SelB-Varianten für Seryl-tRNASec, so dass andere Mechanismen für die Erweiterung der Aminosäure-Spezifität verantwortlich sein müssen. 2) Die Interaktion von SelB mit seinen Liganden wurde mit Hilfe von biochemischen und biophysikalischen Methoden analysiert. Der Elongationsfaktor zeigt im Gegensatz zu vielen anderen G-Proteinen eine höhere Affinität für GTP (KD = 0,74 µM) als für GDP (KD = 13,4 µM),was zusammen mit der hohen Dissoziationsrate von GDP (kdis = 15 s-1) darauf hinweist, dass der Nukleotidaustausch ohne Katalyse durch einen Austauschfaktor erfolgt. Die Kinetiken der Interaktion mit Guanosin-Nukleotiden werden durch die Gegenwart eines SECIS-Elements nicht beeinflusst. Die Affinität von SelB zu einem fluoresceinmarkierten SECIS-Transkript liegt im nanomolaren Bereich (KD = 1,23 nM), wobei die Assoziations- und Dissoziationskinetiken sehr schnell sind und durch die Gegenwart von Guanosin-Nukleotiden nicht verändert werden. In Gegenwart von Selenocysteyl-tRNASec wurde jedoch eine signifikante Verringerung der Dissoziationsgeschwindigkeit beobachtet, die zu einer Stabilisierung der Bindung führt und eine Interaktion zwischen der SECIS- und tRNA-Bindetasche nahelegt. Diese intramolekulare Wechselwirkung wurde durch Charakterisierung der isolierten mRNA-Bindedomäne von SelB bestätigt. Die Gleichgewichtslage der einzelnen Reaktionen führt zu einer gerichteten Bildung eines Komplexes aus SelB, GTP, Selenocysteyl-tRNASec und dem SECIS-Element, der durch seine hohe Stabilität auf der mRNA fixiert wird und gleichzeitig eine Konformation annimmt, die seine Interaktion mit dem Ribosom zulässt. 3) In der 5´-untranslatierten Region der selAB-mRNA wurde eine Sekundärstruktur identifiziert, die Ähnlichkeit mit dem SECIS-Element aufweist und mit der SelB spezifisch und mit hoher Affinität interagiert. Die Stabilität des Komplexes zwischen SelB und dem SECIS-ähnlichen Element erhöht sich in Gegenwart von Selenocysteyl-tRNASec. Eine Analyse der sel-Genexpression ergab, dass die Synthese von SelA und in geringerem Ausmaß SelB in genetischen Hintergründen, die eine Assemblierung des quaternären Komplexes aus SelB, GTP, Selenocysteyl- tRNASec und dem SECIS-ähnlichen Element erlauben, reprimiert ist. Mutationen in sel- Genen führen dagegen zu einer erhöhten intrazellulären Konzentration dieser Proteine. Mit Hilfe von Reportergen-Fusionen wurde gezeigt, dass die Repression der selA-Expression direkt von der Bildung eines quaternären Komplexes am SECIS-ähnlichen Element abhängig ist. Da diese keinen Einfluss auf die Transkription hat und nur zu einer schwachen Verringerung der mRNA-Menge führt, wurde gefolgert, dass das SECIS-ähnliche Element eine Regulation der Translationsinitiation am selA-Gen in Abhängigkeit vom Selenstatus der Zelle ermöglicht.

Neue chirale Phosphanliganden - Synthese und Anwendungen in der asymmetrischen Katalyse

= u Beginn dieser Arbeit wurde den Hinweisen nachgegangen, daß Pd(II)-Zentren in der Lage sind, die Bildung von Peptidbindungen aus nicht aktivierten Aminosäureestern zu vermitteln. Dies führte zu der Charakterisierung der Verbindungen 1-5, die sich durch die Koordination der Ester-Carbonylgruppe am Metallzentrum auszeichnen. Die Aktivierung der Carbonyl-Gruppen läßt sich durch die starke Verschiebung der C=O-Banden nach kleineren Wellenzahlen im IR-Spektrum belegen.In einer Folgereaktion kann durch Umsatz mit einem Überschuß an Wasser das Hydrolyse-Produkt 6 isoliert werden. Bei Versuchen mit Butylamin als Reaktionspartner bleibt die Carbonsäureester-Gruppe im Molekül erhalten. Die Bildung einer Amid-Bindung wird nicht beobachtet. Beim Umsatz von Glycinester mit der Komplex-Verbindung (en)PdCl2, die von Kostic zur sequenzspezifischen Hydrolyse von Peptiden eingesetzt wurde, konnte Verbindung 7 erthalten werden. Die Bildung eines Peptids am Komplex wird nicht beobachtet. Die Reihe von Metallionen für die bekannt ist, daß sie Aminosäureester aktivieren können, und damit eine katalytische Peptidbildung ermöglichen, konnte in dieser Arbeit wesentlich erweitert werden. Neu untersucht wurden die Metallverbindungen aus der Gruppe der Seltenen Erden, aber auch andere starke Lewis-Säuren, wie die Chloride der Metalle der vierten, fünften, und sechsten Nebengruppe in ihren jeweils höchsten Oxidationsstufen. Der Schlüssel hierfür ist die Verwendung des wenig koordinierenden Lösungsmittels Dichlormethan. In der Reihe der dreiwertigen Metallionen ergibt sich mit geringen Abweichungen eine Abhängigkeit der Peptidausbeute von dem effektiven Ionenradius. Je kleiner der Ionenradius, desto höher ist das Verhältnis Z/r (Ladung/Radius), und desto effektiver ist die Aktivierung der Aminosäureester. Hier ragen vor allem die „klassischen“ Lewis-Säuren Al 3+ und Fe 3+ heraus. Das Resultat, das für Fe 3+ -Ionen (Umsatz von Glycinester zu 82 %) erzielt wurde, ist höher als jedes andere, das unter diesen Reaktionsbedingungen bisher verzeichnet wurde. Die Ausbeuten der Metallionen aus der Gruppe der Seltenen Erden litten unter einer im Laufe der Zeit zunehmenden Vergiftung des Katalysators durch Komplexbildung. Kinetische und analytische Untersuchungen belegen dies. In der Gruppe der vierwertigen Metallionen wurden mit HfCl4 und ZrCl4 hohe Ausbeuten (um 60 %) erzielt. Dieses Ergebnis zeigt die Verwandtschaft zu der katalytischen Veresterung von Carbonsäuren, für die in einem Screening vor allem Hf 4+ hervorragende Ergebnisse erbrachte. Übergangsmetallchloride mit den Oxidationsstufen V und VI konnten diese Resultate nicht erreichen. Probleme bereiten hier beispielsweise Redox-Instabilitäten der höchsten Oxidationsstufe. Betrachtet man die Ergebnisse innerhalb der Gruppen, so ist eine Abhängigkeit der Ausbeute von der thermodynamischen Stärke der M-N-Bindung zu beobachten. Schließlich konnte die Abhängigkeit der Ausbeute von dem sterischen Anspruch der Aminosäure-Seitenkette, die schon für die Cu 2+ -Katalyse bekannt war, auch für das Zr 4+ nachgewiesen werden. Selbst funktionelle Seitenketten, wie im Histidin vorhanden, konnten die Peptidbildung im Fall der Zr 4+ -Katalyse nicht unterdrücken. Die Erweiterung des Konzeptes der templat-gesteuerten Cyclotetrapeptid-Synthesen führte zur Darstellung der Asparaginsäure enthaltenden makrocyclischen Komplexen 8 und 9. In dieser Synthese wird der Templat-Effekt in doppelter Weise ausgenutzt. Das Metallion schafft nicht nur die räumliche Nähe und die Aktivierung der zunächst nicht reaktiven Edukt-Peptidester, sondern legt auch die Ringgröße auf die begünstigte Zahl von 14 Gliedern fest. Verbindung 8 konnte erfolgreich zum vierfach geladenen Komplexanion 10 hydrolysiert werden. 10 sollte sich nach Austausch der PPN + -Kationen gegen Na + durch eine verbesserte Wasserlöslichkeit auszeichnen, die wichtig ist für potentielle Anwendungen (z.B. als Röntgenkontrastmittel). Mit Verbindung 11 konnte ein Cyclopeptidkomplex mit Glutaminsäure-Komponenten dargestellt werden. Unter Vermeidung des zu gespannten 12-gliedrigen Rings bildet sich ein größerer Zyklus mit 16 Atomen um das Pd(II)-Ion. Positioniert man den funktionellen Aminosäureester am Amino-Terminus des Edukt- Dipeptids in Kombination mit einer ß-Aminosäure-Einheit, so erhält man mit 12 und 13 Cyclopeptidkomplexe, deren Seitenketten im Vergleich zu denen von 8 und 9 um eine Methylen-Gruppe verlängert sind. Werden ungeschützte, Stickstoff-enthaltende Aminosäuren als Komponenten in der Cyclotetrapeptid-Synthese eingesetzt, können nur offenkettige Peptidkomplexe wie 14 isoliert werden. Das starke Koordinationsvermögen der Seitenkette verhindert die Ausbildung der Cyclopeptid-Vorläufer-Komplexe. Schützt man hingegen das Amino-Ende von Ornithin oder Lysin, so ist der Ringschluß möglich und es können die Komplexe 15-17 isoliert werden. Aus 17 kann in einem weiteren Schritt durch Einwirkung von HCl das freie Cyclotetrapeptid von dem Metallion abgespalten werden. Aufgrund der geringen Löslichkeit des noch Boc-geschützten cyclischen Peptids 18 gelingt die Freisetzung der Amino-Gruppe der Seitenkette erst unter Einwirkung von TFA. Ausgehend von Verbindung 9 konnte ein weiteres Beispiel für die -C-Hydroxylierung der Glycinkomponente in Ni-Cyclotetrapeptidkomplexen unter Lufteinwirkung gesichert werden, die stufenweise erfolgt (21b und 22b). Von 21a konnte nach vielen Versuchen ein Kristall gewonnen werden, dessen Qualität für die Röntgen- strukturanalyse hinreichend war. Mit Verbindung 24 wurde erstmals ein ungeladener Cyclopeptid-Komplex isoliert, dessen Ligand teilweise protoniert ist.

Verfärbt sich die Probe während eines in situ Ramanexperimentes, wird die gemessene Ramanintensität stark abgeschwächt. Um einen Intensitätsvergleich zwischen den zu verschiedenen Zeitpunkten erhaltenen Ramanspektren zu ermöglichen, muß daher der Zusammenhang zwischen der Absorption der Proben und der gemessenen Ramanintensität berücksichtigt werden. Für die Abhängigkeit der Ramanintensität ψ∞ und der Reflektivität R der Probe gilt näherungsweise: Ψ∞=ρ I (0 ) s ⋅R ∞(1 R ∞) (1 R ∞)=ρ I (0 ) s ⋅G (R ∞) (= Ramanstreukoeffizient, s= Reflektivitätskonstante, I(0)= Eingestrahlte Lichtintensität) Es wird vorgeschlagen, daß die Reflektivität R der Probe parallel zum in situ Ramanexperiment, z.B. durch Einkoppelung einer Plasmalinie des Lasers, gemessen wird und die Ramanintensität mit Hilfe der Beziehung G (R ∞)=R ∞(1 R ∞) (1 R ∞)korrigiert wird. Die Funktion G(R ) ist hierbei proportional zur beobachteten Ramanintensität. Da der Ramanstreukoeffizient ρ proportional zu ν 4 ist, kann er durch c ⋅ν 4 ersetzt werden. Wird die Frequenzabhängigkeit von R berücksichtigt, so gibt die Funktion Ψ ∞die Abhängigkeit des Ramanstrahlungsflusses von der verwendeten Erregerfrequenz an: Ψ∞(ν)=c ν 4 I (0 ) s ⋅R ∞(ν)(1 R ∞(ν)) (1 R ∞(ν))=c I (0 ) s ⋅G (R ∞(ν))⋅ν 4 R (ν)kann direkt aus dem UV-vis-Spektrum der Probe erhalten werden. Das Maximum der Funktion Ψ∞(ν)zeigt die erwartete optimale Laserfrequenz an. Zu hohe Laserleistung kann zur Veränderungen der Probe innerhalb des Laserspots führen. Um Artefakte zu vermeiden, sollte die optimale Laserleistung durch Vergleich mehrerer in situ Ramanexperimente bei verschiedenen Laserleistungen ermittelt werden. Zirkondioxid-Proben neigen zu erhöhtem Untergrund in den Ramanspektren. Die physikalischen Ursachen dafür sind weitgehend ungeklärt, es könnte sich aber um einen Streuprozess handeln, der mit dem Hydratisierungsgrad der Probe zu tun hat. Um erhöhten Untergrund zu vermeiden, sollten diese Proben vor jedem Ramanexperiment bei Temperaturen zwischen 673 und 773 K in trockenem Sauerstoff vorbehandelt werden. Die Charakterisierung durch DTA-TG, Ramanspektroskopie, UV-vis, TPR und FTIR am unpromotierten WO3/ZrO2-Katalysator (WZ) bestätigt die in der Literatur beschriebenen Strukturmodelle 9,11,96,103 . . Die Wolframphase liegt nicht als kristallines Wolframtrioxid, sondern als amorphe Oberflächenwolframate vor, wobei die Wolframatome weitgehend verzerrt oktaedrisch koordiniert und über W—O—W-Brücken untereinander verknüpft sind. Diese Spezies sind über W—O—Zr-Brücken mit dem tetragonalen Zirkondioxid-Träger verbunden. W=O-Gruppen kommen ebenfalls vor und sättigen möglicherweise die Valenzen an den Rändern der Oberflächenwolframate. Hochtemperatur-FTIR-Spektroskopie zeigt, daß trotz Dehydratisierung in trockenem Sauerstoff bei 573 K molekulares Wasser auf dem Katalysator verbleibt. ESR-Spektroskopie an der oxidierten WZ-Probe zeigt, abgesehen von Fe 3+ -Verunreinigungen, die im Zirkondioxid-Träger lokalisiert sind, keinerlei paramagnetische Spezies. ESR-Spektroskopie und UV-vis-Spektroskopie zeigen, daß unter Reaktions-temperaturen (> 473 K) durch die Wechselwirkung mit Wasserstoff die WZ-Probe reduziert wird, wobei W 5+ -Zentren entstehen. Es können mehrere W 5+ -Zentren unterschieden werden, wobei ein O2-Adsorptionsexperiment nahelegt, daß zum einen koordinativ ungesättigte oberflächennahe W 5+ -Zentren und zum anderen tiefergelegene W 5+ -Zentren entstehen. Mit steigender Reduktionstemperatur werden zunehmend tiefergelegene W 5+ -Zentren reduziert. In weit geringerem Maße entstehen bei der Reduktion auch Zr 3+ -Zentren. Ramanspektroskopie am mit Wasserstoff reduzierten Katalysator zeigt keine nennenswerten Veränderungen, da bei den verwendeten Reduktionstemperaturen nur eine partielle Reduktion eintritt. FTIR-Spektroskopie am mit Wasserstoff bzw. Deuterium reduzierten Katalysator zeigt die Entstehung von neuen OH- bzw. OD-Gruppen. Tieftemperatur-CO-Adsorption läßt darauf schließen, daß die durch die Reduktion gebildeten OH-Gruppen weniger azide sind als die OH-Gruppen, die vor der Reduktion vorhanden sind. Insgesamt läßt sich sagen, daß die in der Literatur postulierte Bildung von W 5+ -Zentren 11,13,103,116,117 und OH-Gruppen 11,13,103,116,117,118 durch die Wechselwirkung mit Wasserstoff voll bestätigt werden kann. WZ besitzt Aktivität für die Isomerisierung von n-Pentan zu Isopentan, wobei aber neben Isopentan zahlreiche gesättigte und ungesättigte Crack-Produkte entstehen. Es wird der typische, bereits in vorhergehenden Arbeiten beschriebene Aktivitätsverlauf beobachtet. Nach einer Induktionsperiode und einem Aktivitätsmaximum kommt es zur Des-aktivierung und Stabilisierung auf niedrigem Aktivitätsniveau. Die Produktverteilung spricht weder für einen Haag-Dessau-Cracking-Mechanismus noch für einen monomolekularen oder bimolekularen Mechanismus. Eine mögliche Erklärung für das konstante Verhältnis der Entstehungsraten der Nebenprodukte zum Hauptprodukt Isopentan wäre, daß alle Produkte aus der gleichen höhermolekularen Zwischenstufe entstehen und somit alle Produkte über den gleichen Reaktionsweg (Reaktionsweg A) gebildet werden. Dieser Reaktionsweg steht wahrscheinlich mit höhermolekularen organischen Ablagerungen in Zusammenhang, bei denen es sich möglicherweise um Polyalkenyl-Spezies handelt. Die unpromotierte WZ-Probe zeigt Aktivität für die Hydrierung von Propen. Nach dem Prinzip der mikroskopischen Reversibiltät erscheint eine Aktivierung der Alkane durch Dehydrierung an den Wolframaten möglich, wobei das W 5+ /W 6+ -Redoxsystem ausgenutzt wird. Das Zusammenlagern der Alken-Zwischenstufen führt möglicherweise zu den höhermolekularen organischen Ablagerungen, deren langsame Bildung eine Erklärung für die Induktionsperiode wäre. Die Zugabe von Wasserstoff in den Produktstrom führt zu einer Zunahme der Selektivität für Isopentan. Dies ist wahrscheinlich auf die zusätzliche Ermöglichung eines monomolekularen Reaktionsweges (Reaktionsweg B) zurückzuführen. Dieser mono-molekulare Reaktionsweg wird durch die Reduktion der Wolframate durch Wasserstoff im Eduktstrom ermöglicht und führt zur effektiveren Desorption der Alken-Zwischen-stufen. Diese zeigen wegen der verringerten Lebensdauer / Konzentration eine geringere Tendenz, sich zu höhermolekularen Ablagerungen zusammenzuschließen. Es wird vorgeschlagen, daß bei diesem monomolekularen Reaktionsweg B die Desorption über die Hydrierung des verzweigten Alkens an den Wolframaten, d.h. über den umgekehrten Weg der Aktivierung des linearen Alkans (Dehydrierung), geschieht. Vorreduktion führt zu niedrigerer Aktivität und höherer Selektivität. Es wird keine Induktionsperiode der Gesamtaktivität beobachtet. Bei niedrigen Laufzeiten dominiert wahrscheinlich der monomolekulare Mechanismus (Reaktionsweg B). Der Einfluß des für die Induktionsperiode verantwortlichen Reaktionsweg A ist zu gering, als daß sich die Induktionsperiode auf die Gesamtaktivität auswirken würde. in situ UV-vis-Spektroskopie zeigt, neben starker Verfärbung des Katalysators, Banden organischer Ablagerungen (405, 432, 613 nm), die mit zunehmender Laufzeit stärker werden. Es handelt sich wahrscheinlich um Polyalkenylkationen, die mit dem Reaktionsweg A in Zusammenhang stehen. Die Kettenlänge der Polyalkenylkationen scheint sich mit zunehmender Laufzeit zu vergrößern. in situ Ramanspektroskopie zeigt die Bildung prägraphitischer Ablagerungen. Zunehmende Laufzeit, die Zugabe von Wasserstoff in den Produktstrom sowie Vorreduktion des Katalysators haben keinerlei Einfluß auf die Art der Ablagerungen. Es kann keinerlei Zusammenhang zwischen der beobachteten Aktivität / Selektivität und der Bildung der prägraphitischen Teilchen beobachtet werden. Die beobachteten prägraphitischen Teilchen stehen mit der Isomerisierungsreaktion nicht in Zusammenhang, sondern sind ein Nebenprodukt. Sie tragen möglicherweise, aber nicht ausschließlich, zur Desaktivierung des Katalysators bei. in situ ESR-Spektroskopie zeigt die Bildung von organischen Radikalen sowie von oberflächennahen W 5+ -Zentren nach der Reaktion mit n-Pentan. Die Bildung von organischen Radikalen ist möglicherweise ein Hinweis auf eine schrittweise Oxidation zum Alken. Möglicherweise sind die beobachteten Radikale aber auch auf höhermolekulare, ungesättigte organische Ablagerungen zurückzuführen. Der mit Platin promotierte Katalysator PtWZ wird durch die Wechselwirkung mit Wasserstoff erheblich leichter reduziert. Analog zu der unpromotierten Probe führt die Reduktion der Wolframate zu W 5+ -Zentren und OH-Gruppen. ESR-Spektroskopie zeigt, daß alle bei 673 K reduzierbaren Zentren auch bei Raumtemperatur reduziert werden. Tieftemperatur CO-Adsorption läßt darauf schließen, daß die durch die Reduktion gebildeten OH-Gruppen weniger azide sind als die OH-Gruppen, die vor der Reduktion vorhanden sind. Die Effekte sind darauf zurückzuführen, daß Pt die Reduktion mit Wasserstoff katalysiert, wobei der Wasserstoff dissoziativ auf der Platinoberfläche adsorbiert wird und auf die Wolframate übertritt („Spillover“). Die in der Literatur postulierte erleichterte Reduktion der Wolframate durch Wasserstoff bei der An-wesenheit von Platin unter Bildung von W 5+ -Zentren 11,13,103,116,117 und OH-Gruppen 11,13,103,116,117,118 kann bestätigt werden. PtWZ zeigt bei der Isomerisierung von n-Pentan ohne Wasserstoff eine leicht erhöhte Aktivität gegenüber der unpromotierten Probe WZ. Das verstärkte Auftreten von Alkenen wird auf Nebenreaktionen an den durch das Alkan partiell reduzierten PtOx-Partikeln zurückgeführt (Reaktionsweg C). Die Zugabe von Wasserstoff in den Produktstrom bei der Isomerisierung von n-Pentan an PtWZ führt zu einer ca. 60 mal höheren Aktivität im Vergleich zur maximalen Aktivität von WZ sowie zu Selektivitäten für Isopentan von ca. 95%. Erhöhte Aktivität und Selektivität werden auf das hauptsächliche Vorliegen des selektiv und schnell ablaufenden monomolekularen Reaktionsweges (Reaktionsweg B) zurückgeführt. Die Nebenprodukte entstehen wahrscheinlich durch Hydrogenolyse des n-Pentans an den Platinpartikeln (Reaktionsweg D). Vorreduktion führt zur maximalen Aktivität und Selektivität zu Anfang der Reaktion. Das Experiment bestätigt, daß die Rolle des zugegebenen Wasserstoffs nicht nur in der Reduktion der PtOx-Partikel zu metallischem Platin besteht, sondern daß Wasserstoff eine aktive Rolle bei der Isomerisierung spielt. Durch den Verlust des im System gespeicherten Wasserstoffes werden die Reaktionswege B und D, die an PtWZ in Anwesenheit von Wasserstoff ablaufen, durch die Reaktionswege A und C abgelöst, die an PtWZ in Abwesenheit von Wasserstoff ablaufen. Eisenpromotierung erschwert generell die Reduktion durch Wasserstoff. Die Wolframate der mit Eisen promotierten FeWZ-Katalysatoren (FeWZ(N) und FeWZ(S)) können erst bei einer Reduktionstemperatur von 673 K unter Ausbildung von W 5+ -reduziert werden. Bei einsetzender Reduktion der Wolframate werden die Eisen(III)-Zentren zu niedrigeren Oxidationsstufen reduziert. Es konnten keine Unterschiede im Reduktionsverhalten zwischen der FeWZ(N) und der FeWZ(S)-Probe festgestellt werden. PtFeWZ-Katalysatoren (PtFeWZ(N) und PtFeWZ(S)) werden im Gegensatz zu dem PtWZ-Katalysator bei Raumtemperatur nur in geringem Maße reduziert. Im Gegensatz zu PtWZ, wo bereits bei Raumtemperatur die maximale Intensität des W 5+ -Signals zu beobachten ist, vergrößert sich das Signal mit steigender Reduktionstemperatur. Mit steigender Reduktionstemperatur wird zunehmend Fe 3+ zu niedrigeren Oxidationstufen reduziert. Die erschwerte Reduktion ist wahrscheinlich auf einen kinetischen Effekt zurückzuführen, wobei die Eisenpromotierung einen der Platinpromotierung entgegen-gesetzten Effekt hat und die Reduktion der Wolframate kinetisch hemmt. FeWZ(N) ist unter den gegebenen Reaktionsbedingungen mit oder ohne Zugabe von Wasserstoff nahezu inaktiv. Die beiden PtFeWZ-Proben zeigen ohne Zugabe von Wasserstoff ebenfalls nur geringe Aktivität. Produktverteilung und Aktivitätsverlauf ähneln den bei PtWZ beobachteten. Eisen hat nur einen positiven Effekt auf die Isomeriserung von n-Pentan, wenn sowohl Platin vorhanden ist als auch Wasserstoff in den Produktstrom hinzugegeben wird. Sind diese Bedingungen erfüllt, verbessert Eisenpromotierung die Selektivität der PtFeWZ-Proben. Im Fall der Isomerisierung an PtFeWZ(S) kann zusätzlich zur verbesserten Selektivität eine deutlich erhöhte Aktivität beobachtet werden. Da die Nebenprodukte, die zur Erniedrigung der Selektivität führen, wahrscheinlich durch Hydrogenolyse des n-Pentans auf den Platinpartikeln (Reaktionsweg D) entstehen, wird die Erhöhung der Selektivität gegenüber n-Pentan durch den Einfluß der Eisenpromotierung auf die Platin-partikel erklärt. Möglicherweise hat die Eisenpromotierung Einfluß auf die Dispersion des Platins, oder es bilden sich Fe/Pt-Legierungen bzw. -Verbindungen aus. Die erhöhte Aktivität der PtFeWZ(S)-Probe wird auf einen kooperativen Effekt zwischen den Wolframaten und SO4 2- -Spezies zurückgeführt, die nach der Synthese möglicherweise auf der Oberfläche des PtFeWZ(S)-Katalysators vorhanden sind. Ramanspektroskopie an SZ zeigt den typischen tetragonalen Träger sowie zwei verschiedene Sulfat-Spezies. Zeitabhängige in situ Ramanspektroskopie an SZ während der Isomeriserung von n-Pentan zeigt, daß im Laufe der Reaktion eine dieser Spezies verschwindet. Dies wird auf Reduktion zu H2S durch das eingesetzte Alkan zurückgeführt. Gleichzeitig wird der für diese Proben typische Aktivitätsverlauf (Induktionsperiode, rasche Desaktivierung) beobachtet. Im Gegensatz zu Berichten in der Literatur kann keine Bande bei 1600 cm -1 beobachtet werden, die in dieser Arbeit auf prägraphitische Teilchen zurückgeführt wurde. Geht man davon aus, daß die Isomerisierung an SZ ähnlich wie an WZ abläuft, bestätigt dies, daß es sich bei diesen Spezies um ein Nebenprodukt handelt, das nicht direkt mit der Isomerisierungsreaktion zu tun hat.

In vorliegender Arbeit wurden unterschiedliche Katalysatorsysteme untersucht. Grundlage der Untersuchungen sind spinellähnliche Kupfer-Chrom-Ceroxide, welche eine vielversprechende Alternative zu den herkömmlich verwendeten Automobilkatalysatoren darstellen. Ein weiterer Bestandteil dieser Arbeit sind vanadium- und magnesiumhaltige Aluminiumphosphate, die aufgrund ihrer dreidimensionalen Gittergerüste und ihrer Oberflächeneigenschaften gute katalytische Eigenschaften für selektive Oxidationsreaktionen zeigen. Ferner wurde das binäre System TiO2/SiO2 untersucht, das sowohl als katalytisches Material an sich als auch als modifiziertes Trägersystem zur Verankerung von Edelmetallen auf SiO2-Oberflächen Verwendung findet. Das Hauptaugenmerk lag jedoch auf phosphorpromotierten V2O5/TiO2-Katalysatoren zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid (PSA) aus o-Xylol. Das Hauptinteresse lag dabei neben dem Einfluss der verschiedenen Präparationsmethoden auf der Beeinflussung des Systems V2O5/TiO2 durch Phosphor als Promotor. Als Hauptuntersuchungsmethode diente die Röntgenphotoelektronenspektroskopie, die aufgrund ihrer Oberflächensensitivität Informationen über den Oberflächenzustand und damit hochrelevante Daten für die heterogene Katalyse liefert. Die Ergebnisse wurden mit weiteren Messmethoden und Spektroskopiearten ergänzt. Ferner wurden die neu ermittelten Daten und Ergebnisse in den Gesamtkontext schon bestehender Erkenntnisse eingebaut. Trotz weitreichender Informationen und Publikationen zu Katalysatoren für die Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus o-Xylol, die auf dem System V2O5/TiO2 basieren, sind noch viele Fragen bezüglich Existenz und Funktion der Oberflächenkomponenten in promotierten PSA-Katalysatoren ungeklärt. Im Rahmen des Kapitels 1 dieser Arbeit war es das Ziel, den Einfluss von Phosphor auf das System V2O5/TiO2 zu beleuchten. Dazu wurde systematisch ausgehend von den Einzelsubstanzen über die binären Systeme bis hin zum ternären System vorangeschritten. Die Quantifizierung von XPS-Messungen mit Hilfe von Modellen lieferte Zahlenwerte für die prozentuale Abdeckung von TiO2 durch Vanadiumoxid im binären System V2O5/TiO2. So wurden für die höchste, beobachtete Dispersion bei der 20 h gemahlenen und anschließend kalzinierten V2O5/TiO2-Probe eine volle Bedeckung der TiO2-Oberfläche bei Zugabe der Monolagenmenge an V2O5 berechnet. Für das binäre System P2O5/TiO2 konnte für kleine Belegungen bis 1 Gew.% P2O5 die in der Literatur beschriebene Ausbildung einer monomolekularen Schicht bekräftigt werden. Die angewendeten Präparationsmethoden Suspension, Imprägnierung und Mahlen ergeben P2O5/V2O5/TiO2-Proben, bei denen alle Komponenten und vor allem Vanadium und Phosphor in enger Wechselwirkung miteinander stehen. Es konnte gefolgert werden, dass die Zugabe von Phosphor dabei hilft, kristallines V2O5 „abzubauen“ und VPO-Phasen zu bilden. Zur Veranschaulichung der Oberflächenzusammensetzung der gemahlenen P2O5/V2O5/TiO2-Proben wurde ein Modell für die Verteilung der beiden Oberflächenkomponenten in Abhängigkeit von der Mahldauer und der Kalzinierung entworfen (Abbildung 4–20). Eine Kalzinierungsdauer von 5 h bei 450 °C wurde als ausreichend erachtet, um P2O5/V2O5/TiO2-Systeme zu erzeugen, die gegenüber weiterer Kalzinierung stabil sind. Ergebnisse, die aus quasi-in-situ XPS-Messungen resultierten, seien an dieser Stelle besonders erwähnt. Mit ihrer Hilfe war es möglich, eine gänzlich neue Aussage bezüglich der Rolle des Phosphors im System P2O5/V2O5/TiO2 zu treffen. Dem schon bekannten Einfluss von Phosphor auf das Säure-Base-Verhalten des Katalysatorsystems konnte der Einfluss von Phosphor auf das Redoxverhalten von Vanadium in P2O5/V2O5/TiO2 hinzugefügt werden. Es konnte gezeigt werden, dass der Zusatz von Phosphor den Wechsel der Oxidationsstufe zwischen V +5 und V +4 im System P2O5/V2O5/TiO2 über mehrere Oxidationszyklen hinweg erleichtert. Anwendungsbezogen bedeutet das, dass der entsprechende Katalysator eine höhere Langzeitstabilität aufweisen sollte. Auf dem Wege der Copräzipitation hergestellte Cu-Cr/Ce-Oxide, über die schon weitreichende Informationen zur Festkörperzusammensetzung aus Röntgenbeugung- und EXAFS-Messungen bereitstanden, wurden erstmals mit XPS bezüglich ihrer Oberflächenzusammensetzung analysiert. Die gefundene Tendenz der gemessenen Oxidationsstufen stimmt mit den für die bei den verschiedenen Kalzinierungstemperaturen zu erwartenden und mit Festkörpermethoden bestimmten Oxidationsstufen überein. Es wurde festgestellt, dass neben der geforderten Spinellhauptkomponente noch weitere Phasen wie CuO oder Cr2O3 vorliegen. Dies steht im Einklang mit den Messergebnissen der Festkörpermethoden. Die Anwendung der XPS lieferte Informationen über den Oxidationszustand der an vanadium- und magnesiumhaltigen Aluminiumphosphaten beteiligten Elemente. Es konnte gezeigt werden, dass in unkalziniertem VMgAPO-5 vorhandene V 4+ -Spezies durch thermische Behandlung weitgehend zu V 5+ oxidiert werden. Es konnte gefolgert werden, dass Vanadium in kalziniertem VMgAPO-5 nicht nur innerhalb, sondern auch außerhalb der AlPO-5-Struktur vorliegt. Dieses Vanadium liegt wahrscheinlich in Form von V2O5 an der Oberfläche vor. Das binäre System TiO2/SiO2 wurde bezüglich seiner Oberflächenzusammensetzung und seines Oberflächenzustandes untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Sauerstoff im System TiO2/SiO2 prinzipiell drei verschiedene Koordinationen aufweisen kann. Neben dem von Silicium umgebenen Sauerstoff, wie er im Trägermaterial vorliegt (Si-O-Si), existiert bei niedrigen Belegungen auch Sauerstoff, der sowohl Silicium als auch Titan als nächste Nachbarn hat (Si-O-Ti). Bei hohen Belegungen kommt zunehmend Sauerstoff vor, der nur Titan als nächste Nachbarn aufweist (Ti-O-Ti). Dies steht im Einklang mit Untersuchungen an Modellsystemen, die in der Literatur dokumentiert sind. Es konnte eine Grenzbelegung bei 3 Gew.% TiO2-Belegung ermittelt werden, ab der die nahezu ideale Dispersion auf dem verwendeten Präparationsweg nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Diese Beobachtung konnte anhand von Oberflächenmodellvergleichen bekräftigt werden, nämlich dass bei höheren Belegungen neben Partikelbildung und damit einer herabgesetzten Dispersion eine weitere Abdeckung des Trägers durch Titanoxid stattfindet.

1. Es wurde eine Methode entwickelt, die POR nach der Solubilisierung aus Etioplasten chromatographisch zur Homogenität zu reinigen. Die spezifische Aktivität konnte gegenüber der POR in Etioplasten annähernd um das 14-fache gesteigert werden. Dabei wurden alle endogenen Pigmente und Lipide abgetrennt. So konnte erstmals überzeugend mit isolierter POR aus Pflanzen gezeigt werden, daß eine Bindung an das Substrat oder das Vorhandensein einer Membranumgebung keine Voraussetzung für den Erhalt der Aktivität darstellt. 2. Mittels detaillierter Pigment- und Proteinanalysen, inklusive densitometrischer Verfahren, konnte nachgewiesen werden, daß in Etioplasten ein Molekül Pchlide a an ein Molekül POR gebunden ist. 3. Substratspezifitätsstudien mit Substratanalogen zu Pchlide a zeigten, daß strukturelle Veränderungen an den Seitenketten des Porphyrinringes A und B, nicht aber Modifikationen am Ring D oder am isozyklischen Ring E, von der POR akzeptiert werden und zu photokonvertierbaren Substraten führen. Die Ergebnisse dieser Versuche lieferten ein neues Modell zu dem Mechanismus der Katalyse. Demzufolge sind die Ringe D und E am Boden der Enzymtasche fixiert und eine Enolatbildung an der Carbonylgruppe des Ringes E an der die Reaktion beteiligt. Die Ringe A und B liegen mehr oder weniger außerhalb der Enzymtasche. Erstmals konnte die Photokonvertierbarkeit von Pchlide b, Zn-[3-acetyl]-Protopheide a und Zn-[3-formyl]-Protopheide a gezeigt werden. 4. Kinetische Untersuchungen mit den Substratanalogen stellten die Auswirkungen der verschiedenen Seitenkettenmodifikationen auf die Reaktionsgeschwindigkeit heraus. Die Pigmente ließen sich in drei Gruppen mit einer „schnellen“ (z. B. Pchlide a), einer „mittelschnellen“ (z. B. [8-Vinyl]-Pchlide a) und einer „langsamen“ (z. B. Zn-71-OH-Protopheide a) Reaktionsgeschwindigkeit einteilen. Ein komplementärer Zusammenhang zwischen Fluoreszenz- und Photoreaktion-Quantenausbeute konnte nicht festgestellt werden. 5. Über die Bestimmung der KM-Werte für Pchlide a und Pchlide b (0,47 µM, respektive 0,63 µM) wurde demonstriert daß die Affinität beider Pigmente zu der PORA aus Hafer annähernd gleich groß ist. Chlorophyll c1 konnte als kompetetiver Hemmstoff für die POR identifiziert werden. 6. Bei der Photoreduktion tritt Substrathemmung auf. Dies konnte bei einem Überschuß an Pchlide a oder Pchlide b gegenüber der POR (> 1 mol Substrat/1 mol POR) gezeigt werden. 7. An solubilisierten Etioplastenmembranen und an solubilisierter, weitgehend aufgereinigter POR konnten die unterschiedlichen spektralen in vivo-Formen des photoaktiven endogenen Pchlide a dargestellt werden. Die nach der Photoreduktion auftretende spektrale Verschiebung des Chlide a (von A680 nm nach A672 nm), die mit dem in vivo auftretenden Shibata-Shift vergleichbar ist, konnte in diesen Proben gezeigt werden. Die in der Literatur postulierte Ursache des Shibata-Shift`s, eine Freisetzung des Chlide a aus den ternären Komplexen (POR-NADPH-Chlide a), kann anhand der hier erzielten Ergebnisse bestätigt werden. 8. Es wurde eine Methode entwickelt, mit deren Hilfe an solubilisierter und zur Homogenität gereinigter POR erstmals der Einfluß von Lipiden auf den spektralen Verlauf der Photoreduktion gezeigt werden kann. Nach der Dialyse einer Mischung von Einzelkomponenten (gereinigte POR, NADPH, MGDG/DGDG/Zn-Protopheide a-Gemisch) gegen 80 % Glycerin konnte die Photoumwandlung langwellig-absorbierender ternärer Komplexe, sowie die mit dem Shibata-Shift vergleichbare Verschiebung des Produktes in vitro dargestellt werden. 9. Die Ergebnisse dieser Rekonstitutionsversuche weisen darauf hin, daß in vivo die Einbettung der ternären Komplexe in die spezielle Lipidumgebung der Prolamellarkörper für die Bildung von unterschiedlich absorbierenden spektralen Formen des photoaktiven Pchlide a verantwortlich sind.

Die Zinkchlorid-Ether-katalysierte Umsetzung von Propargylchloriden 1 mit acyclischen Dienen 2 liefert bei -78°C die linearen Additionsprodukte 3 bzw. 4, die unter Lewis-Säure-Katalyse bei höheren Temperaturen zu den cyclischen Vinylchloriden 5 umlagern. Nur solche Kombinationen aus 1 und 2 liefern dabei 1:1-Produkte, bei denen die Edukte 1 rascher dissoziieren als die Produkte. Andernfalls entstehen höhermolekulare Verbindungen wie z.B. das 2:1-Produkt 6. Die Reaktionsmechanismen der Additionsreaktionen werden diskutiert.