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Wissenschaftliche Mitglieder
Professoren
Dr. Wittko Francke; Dr. Heinrich Hühnerfuß; Dr. Joachim Jentsch; Dr. Wilfried A. König; Dr. Adolf Krebs (em.); Dr. Paul Margaretha; Dr. Bernd Meyer; Dr. Hans Paulsen (em.); Dr. Joachim Thiem; Dr. Jürgen Voß; Dr. Wolfgang Walter (em.)
Dozenten
Dr. Stefan Franke; Dr. Volker Grassert; Dr. Volker Sinnwell
Assistenten
Dr. Thisbe K. Lindhorst; Dr. Petra Mischnick; Dr. Stefan Schulz
Allgemeiner Überblick
Am Institut für Organische Chemie sind als wichtigste Forschungsbereiche Naturstoffchemie, Synthetische Organische Chemie und Analytische Organische Chemie vertreten.
Die Bereiche Naturstoffchemie, Synthese und Analytik sind eng miteinander verzahnt, was sich in einer Vielzahl von Kooperationen zwischen den Arbeitsgruppen äußert. Durch den Wegfall einer C4-Position (ex de Meijere) und die Emeritierung von Prof. Krebs, der den wichtigen Bereich der theoretischen/physikalischen organischen Chemie vertrat, ist dieses Fach zur Zeit erheblich unterrepräsentiert. Es ist zu befürchten, daß sich diese Situation auch nach Wiederbesetzung der C4-Stelle ex Krebs infolge der beabsichtigten partiellen Orientierung hin zum Studiengang Biochemie/Molekularbiologie nicht nachhaltig verbessern wird. Der Wegfall einer weiteren Professur (ex Kropf) hat zu Engpässen in der Ausbildung im Grundstudium geführt, die teilweise durch Lehrkapazität aus dem Bereich der Dozenten aufgefangen werden konnte. Insgesamt ist mit dem Stellenschwund eine Abnahme der Forschungsvielfalt und eine Schwerpunktbildung in der Forschung zu verzeichnen.
Forschungskonzepte für die nächsten Jahre:
Forschungsschwerpunkte
Die Mehrzahl der hier referierten Forschungsprojekte wurde in nationalen und internationalen Kooperationen, teilweise unterstützt durch Mittel der Europäischen Gemeinschaft und andere überregionale Institutionen, durchgeführt.
In der Synthese von Glycosiden wurden schwerpunktmäßig Enzyme eingesetzt und diese Verfahren, die eine aufwendige Schutzgruppenchemie vermeidbar machen, optimiert, wobei u.a. polymergebundene Zucker verwendet wurden. Phosphorylasen und Hydrolasen wurden zum Aufbau ungewöhnlicher Oligosaccharide eigesetzt. Ein enzymatisches Verfahren zur Synthese von 2-Keto-3-deoxyaldonsäuren wurde ausgearbeitet. Die Stereoselektivität von Glycosylierungen mit modifizierten Glycosylfluoriden wurden untersucht.
Auf der Grundlage von Glucose wurden "Chiral-Pool-Synthesen" für Wirkstoffe der Thromboxanreihe erfolgreich durchgeführt. Derivate des Deoxyzuckers Fucose wurden als potentielle Enzyminhibitoren synthetisiert. Ebenfalls mit dem Ziel, pharmakologische Wirkungen zu studieren, wurden Kohlenhydrate und Nucleoside mit Schwe fel atomen im Ring dargestellt. Unter dem Gesichtspunkt der Verwendung nachwachsender Rohstoffe lassen sich Diaminoderivate von Anhydro- und Dianhydroalditolen in der Synthese von Polyamiden einsetzen. Komplexe Heterocyclen wurden photochemisch aus N-Glycosylimiden hergestellt und in ihrer Struktur aufgeklärt.
Die Erforschung von flüssig-kristallinen Verbindungen mit Zuckereinheiten konnte durch den Aufbau einer weltweit einmaligen Datenbank systematisiert werden.
Weitere Schwerpunkte waren Studien zur Darstellung von geschützten Glycopeptiden, die sich als Bausteine für die Festphasensynthese von Glycopeptiden des Mucintyps eignen und die Synthese von Oligosacchariden, die als Enzyminhibitoren Verwendung finden.
Es wurden Synthesekonzepte zur Darstellung polyfunktioneller Core-Moleküle und deren Verknüpfung mit verschiedenen Zuckerderivaten unter Ausbildung von Glycodendrimeren und für Kohlenhydrat-Core-Moleküle und deren Verknüpfung mit Mannosederivaten zu Glycoclustern erarbeitet, die zum Studium von Kohlenhydrat-Protein-Wechselwirkungen geeignet sind.
Ermöglicht durch den Ausbau der Kernresonanzabteilung sind Untersuchungen zur dreidimensionalen Struktur von Membran-Glycoproteinen (Glycophorin AN) und von Modellpeptiden und -glycopeptiden aus dem HI-Virus durchgeführt worden. Unter Verwendung künstlicher neuronaler Netzwerke lassen sich auch Vorhersagen zu den physikalischen Eigenschaften komplexer organischer Verbindungen machen.
Mit chemisch-enzymatischen Methoden wurden Dendrimere auf der Basis von Kohlenhydraten synthetisiert. Diese oligoantennären Strukturen sind zum Studium von Kohlenhydrat-Protein-Wechselwirkungen geeignet. Oligosaccharide mit antiadhäsiver Wirkung sollen auf ihre Eignung in der Bekämpfung von Tumoren und infektiösen Darmerkrankungen überprüft werden.
In der Charakterisierung der Substituentenverteilung in modifizierten Polysacchariden wurden bedeutende Fortschritte durch die kombinierte Anwendung chemischer, massenspektrometrischer und statistischer Methoden erzielt. Erstmals konnten auch kationische Stärkeether, die als Flockungsmittel von Interesse sind, mit diesen Methoden charakterisiert werden.
Die chemische Modifizierung von Cyclodextrinen hat zu hoch-enanatioselektiven chiralen Selektoren geführt, die sich vor allem in der Gaschromatographie zur Enantiomerentrennung eigenen. Die über eine Monofunktionalisierung verlaufende Immobilisierung an inerte Oberflächen und Trägermaterialien machte diese Cyclodextrinderivate auch in der Chromatographie mit flüssigen (HPLC) und superkritischen Phasen (SFC) einsetzbar.
In Zusammenarbeit mit einer französischen Arbeitsgruppe und mit Hilfe neuartiger methodischer Entwicklungen in der dynamischen Gaschromatographie, Kapillarelektrophorese und Computersimulation konnten Untersuchungen der Energiebarrieren für die Interkonversion labiler Enantiomere aus der Reihe der atropisomeren Biphenyle und Cyclophane durchgeführt werden. Dabei wurden interessante Erkenntnisse über die sterischen und elektronischen Substituenteneinflüsse gewonnen.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt war die Strukturaufklärung niedermolekularer Substanzen aus Pflanzen, Insekten und Spinnen.
Moderne, hochempfindliche NMR-Methoden in Kombination mit der enantioselektiven Gaschromatographie ermöglichten die Strukturaufklärung einer größeren Zahl neuer terpenoider Naturstoffe aus Lebermoosen (Hepaticae) und anderen Pflanzen mit teilweise interessanten sensorischen Eigenschaften. Es konnten darüber hinaus Erkenntnisse über stereochemische Zusammenhänge der Sesquiterpenbiogenese gewonnen werden, die nun in neue Arbeiten über die Biosynthese verschiedener stereoisomerer Sesquiterpene einmünden.
Die Erforschung der chemischen Kommunikationssysteme verschiedener Käfer, Ameisen, Heuschrecken, Bienen, Wespen, Hummeln und Schmetterlinge vermittelte in enger interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Forschungsinstitutionen im In- und Ausland neue Einblicke in ökologische Zusammenhänge. Durch die Strukturaufklärung und Synthese der Wirksubstanzen konnten Hinweise für die Entwicklung artspezifischer, biologischer Methoden der Schädlingsbekämpfung gewonnen werden. Aus der Gruppe der neu identifizierten Naturstoffe ist ein aus Ameisen isoliertes, komplexes dekacyclisches Alkaloid, dessen Struktur identifiziert wurde, besonders bemerkenswert.
Neue Erkenntnisse wurden über die chemischen Kommunikationssysteme von Spinnen und Milben und die Bestandteile der Spinnseide erhalten. Erste Ergebnisse liegen auch über die Wehrsekrete von Arthopoden vor, wobei u.a. die Struktur eines ungewöhnlichen Tetraterpens aufgeklärt wurde.
Im Schwerpunkt Synthesechemie gelang die Darstellung mehrcyclischer funktionalisierter Ringsysteme sowie erstmals alpha,beta-ungesättigter Enthione unter milden Bedingungen mit photochemischen Methoden. Lichtinduzierte Interkonversionen führten zu sonst nur in vielstufigen Synthesen zugänglichen Naturstoffen.
Elektrochemische Verfahren eignen sich zur Enthalogenierung polychlorierter Aromaten, z.B. PCBs und TCDD sowie oligocyclischer Chloralkane. Durch Elektrolyse ließen sich Carbonyl- und Thiocarbonylverbindungen reduzieren und in Schwefelheterocyclen umwandeln. Über die bei diesen Synthesen auftretenden reaktiven Zwischenstufen kann die Elektronenspinresonanz Aufschluß geben. In Analogie zu den von Seebach und Corey entwickelten Umpolungsreaktionen können auch die in Form von neuartigen semicyclischen Thioacetalen stabilisierten Carbanionen zur C-C-Verknüpfung eingesetzt werden.
Winkelgespannte Cycloalkine lassen sich durch sterisch anspruchsvolle Substituenten stabilisieren. Erstmals gelang die Darstellung und konformative Charakterisierung eines optisch aktiven Hetero-trans-cycloheptens. Gespannt und hochungesättigt sind die En-diin-Teilstrukturen einiger Antitumorantibiotika, für die Modellverbindungen synthetisiert wurden. Weiterhin konnten neue, hochsubstituierte Vier- und Fünfring-Heterocyclen dargestellt und durch Röntgenstrukturanalyse charakterisiert werden. Elektrische Leitfähigkeit ist nicht nur bei Metallen eine interessante Materialeigenschaft, sondern kann bei entsprechender Substitution auch bei annellierten Aromaten beobachtet werden. Die Synthese derartiger Verbindungen ist ebenfalls Gegenstand eines Forschungsprojektes.
Einen weiteren Forschungsschwerpunkt stellen umweltbezogene Studien dar. Dabei wird sowohl das Auftreten und der Metabolismus von Umweltschadstoffen in Binnengewässern, Nord- und Ostsee, sowie in Sedimenten der Elbe qualitativ erforscht als auch Modelluntersuchungen zu ihrer Dekontamination durchgeführt. Weiterhin wurden Bilanzierungen von Nährsalzen und gelösten organischen Stoffen in verschiedenen Bereichen von Nordsee und Atlantik durchgeführt und die Zusammenhänge mit biologischen Umsatzprozessen hergestellt. Die Wirkung von Umweltschadstoffen in marinen und terrestrischen Ökosystemen wird mit Hilfe von Bioassays in enger Kooperation mit der Abteilung für Allgemeine Toxikologie (FB Medizin) untersucht.
Kongreßorganisation
Preisverleihungen
Wissenschaftliche Zusammenarbeit
Naturstoffchemie
Anwendung in der Praxis
Technische Ausstattung
Für synthetische Arbeiten steht die gebräuchliche Laborausstattung zur Verfügung. Eine Verbesserung der Ausstattung ist im Bereich der Sicherheit der Laboratorien zu verzeichnen (Lösungsmittellagerung, entlüftete Lösungsmittel-Schränke). Die Ausrüstung mit analytischen Großgeräten ist nur im Bereich der NMR-Spektroskopie zeitgemäß und einigermaßen außreichend. Im Bereich Massenspektrometrie ist die Beschaffung eines Großgerätes für 1999 geplant, das die vorhandene Ausrüstung durch neue Techniken ergänzen soll, die zur Untersuchung von polaren und hochmolekularen Stoffen in den letzten Jahren entwickelt wurden. Eklatante Mängel sind bei den mittleren Analysegeräten wie Gaschromatographen, HPLC-Anlagen und Kapillarelektrophorese-Geräten zu verzeichnen. Moderne Geräte dieser Art sind, wenn überhaupt vorhanden, nur durch Drittmittel 1996projekte eingeworben worden und stehen somit nur bedingt für die Ausbildung zur Verfügung. Gaschromatographen sind zwar in größerer Stückzahl noch aus der Erstausstattung (Anfang der 70er Jahre) vorhanden, meist jedoch technisch total veraltet. Eine moderne, analytisch-orientierte Ausbildung ist aber für eine kompetitive Berufsqualifikation äußerst wichtig. Die in den letzten Jahren vor allem in der pharmazeutischen Industrie immer häufiger eingesetzte Methode der Kapillarelektrophorese kann derzeit mangels eines Gerätes überhaupt nicht in der Ausbildung vermittelt werden. Ersatzbeschaffungen im Bereich mittelgroßer Analysengeräte (UV-Gerät, Polarimeter) waren infolge der gespannten Haushaltslage bisher nur in wenigen Einzelfällen möglich.
Drittmittel 1996
keine Angaben
Forschungsprojekte
13.030.01 Identifizierung und Synthese von Lockstoffen bei Borkenkäfern 13.030.02 Untersuchung flüchtiger Inhaltsstoffe von Bienen, Wespen und Hummeln 13.030.03 Identifizierung und Synthese von Schmetterlingspheromonen 13.030.04 Modellsubstanzen zur Untersuchung der biologischen Umwandlung dioxinartiger Verbindungen 13.030.05 Pheromone von Lepidopteren: Strukturen und Funktionen bei verschiedenen Strategien von Partnerfindung und -wahl 13.030.06 Allomone, Kairomone und Synomone in der Interaktion zwischen Pflanze, Blattlaus und Parasitoid 13.030.07 Physiologischer Zustand von Lärchen in Abhängigkeit vom Befall durch Coleophora laricella im Kronenraum und Ips cembrae im Stammbereich 13.030.08 Mikroanalytische Untersuchungen an kontaminierten Böden - Elektrochemische Dehalogenierung von Chloraromaten 13.030.09 Isolierung und Identifizierung von Pheromonen und ihrer Wirkungsweise bei afrikanischen Heuschrecken 13.030.10 Untersuchung flüchtiger Inhaltsstoffe von Ameisen 13.030.11 Identifizierung von Pheromonen bei Bockkäfern 13.030.12 Organische Stickstoff- und Phosphorverbindungen in der Nordsee (ORSIN) 13.030.13 Struktur und biologische Wirkung von Insulinen 13.030.14 Struktur und Wirkung eines neuen neurotoxischen Peptids aus Bienengift 13.030.15 Hemmung von Verdauungsproteasen durch Terpene 13.030.16 Isolierung eines Mastzellen lysierenden Peptids aus Bienengift 13.030.17 Enzyme aus Arzneipflanzen 13.030.18 Nicht-proteinogene Aminosäuren und Amine aus Arzneipflanzen 13.030.19 Halogenarme Fraßgifte 13.030.20 Isolierung, Strukturaufklärung und Bestimmung der sensibilisierenden Wirkung von Kontaktallergien auslösenden Noxen aus Umwelt und Beruf 13.030.21 Enantioselektive Wirt-Gast-Wechselwirkungen an chemisch modifizierten Cyclodextrinen 13.030.22 Untersuchung konfigurationslabiler chiraler Verbindungen durch dynamische Gaschromatographie und Kapillar-Elektrophorese 13.030.23 Organische Verbindungen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit 13.030.24 Sterisch gehinderte und cyclische gespannte Alkene 13.030.25 Winkelgespannte Cycloalkine 13.030.26 En-diin-Antitumorantibiotica 13.030.27 Zersetzung von Alkylhydroperoxiden an Metallphthalocyaninen und sonstigen Schwermetallverbindungen 13.030.28 Alkylhydroperoxide in der synthetischen organischen Chemie 13.030.29 Enantiomerentrennung von Alkylhydroperoxiden 13.030.30 Spirocyclisierung von 1,1'-Binaphthyl-Derivaten 13.030.31 Die chemische und enzymatische Glycosylierung polyfunktioneller CORE-Moleküle zur Bereitstellung Oligoantennärer Saccharide als Inhibitoren von Kohlenhydrat-Protein-Wechselwirkungen 13.030.32 Synthese Oligoantennärer Mannoside zur Testung des Cluster-Effekts mit Typ-1-Fimbrien aus Escherichia Coli 13.030.33 Oligosaccharide aus Naturstoffen als Grundlage zur Entwicklung von Antiadhäsiva zur Bekämpfung von Tumoren und infektiösen Darmerkrankungen 13.030.34 Lichtinduzierte Reaktionen an organischen Molekülen 13.030.35 Photochemie von ungesättigten Thiolactonen 13.030.36 1,5-Cyclisierung von Triplett Alkyl-Proparyl-1,4-Biradikalen 13.030.37 Lichtinduzierte Interkombination von 2η-Thieten und alpha,beta-ungesättigten Enthionen 13.030.38 Synthese und Konformationsanalyse von Peptiden und Glycopeptiden aus der V3-Loop vom gp 120 des HIV 13.030.39 Analyse der spektralen Information mit Hilfe neuronaler Netzwerke 13.030.40 Vorhersage physikalischer Eigenschaften aus der chemischen Struktur von Molekülen 13.030.41 Identifikation von biologisch aktiven Komponenten aus Gemischen mit Hilfe von NMR-Spektroskopie 13.030.42 Theoretische und NMR-spektroskopische Analyse von Ribonucleasen aus Schweinepankreas 13.030.43 Wechselwirkungen geladener Oligosaccharide mit Proteinen 13.030.44 Untersuchung der dreidimensionalen Struktur von Glycophorin AN mit Hilfe von NMR Spektroskopie 13.030.45 Synthese und dreidimensionale Struktur von Glycopeptiden aus dem Glycophorin AN 13.030.46 Neue Charakterisierungsmethoden von Polysacchariden: Methodenentwicklung zur Bestimmung der Substituentenverteilung von Cellulose- und Stärkederivaten 13.030.47 Entwicklung von Stärkederivaten für den Einsatz als Flockungsmittel 13.030.48 Analytische Charakterisierung von chemisch modifizierter Cellulose: Bestimmung der Substituentenverteilung in der Glucose und Polymerkette 13.030.49 Synthese von Glycopeptiden 13.030.50 Synthese der inneren Core-Struktur von Lipopolysacchariden 13.030.51 Chemische Synthesen von potentiellen Enzym-Inhibitoren oder Modulatoren 13.030.52 CARBBANK eine Oligosaccharid-Datenbank 13.030.53 Strukturaufklärung von Pflanzeninhaltstoffen 13.030.54 Chemische Verteidigungsmechanismen von Springschwänzen 13.030.55 Chemische Kommunikationssysteme von Arachniden 13.030.56 Modifizierte Maltooligomere - Darstellung und Umsetzungen 13.030.57 Photochemische Umwandlungen von Saccharidimiden in komplexe Heterocyclen 13.030.58 Synthese und Glycosylierungsspezifität von neuartigen Glycosylfluoriden 13.030.59 Enzymatische Oligosaccharidsynthese an gebundenen Polymeren 13.030.60 Hexuronsäuren und Folgeprodukte aus Disacchariden 13.030.61 Chemische Synthese von Desoxyglucosinolaten und Untersuchungen über Biosynthese und -abbau 13.030.62 Chemoenzymatische Synthesen mit Dihydroxysäure Dehydratase (DHAD) 13.030.63 Enantioselektive Synthese von Thromboxan A2-Modellen aus Glucose 13.030.64 Präparative enzymatische Glycosylierungen mit Glycohydrolasen 13.030.65 Präparativ-enzymatische Glycosylierungen mit Glycosyltransferasen 13.030.66 Herstellung von Inhibitoren der terminalen Glycosylierung von Glycokonjugaten 13.030.67 Synthese und Charakterisierung von Polyamiden aus Kohlenhydratbausteinen 13.030.68 Flüssigkristalline O-Heterocyclen und Datenbank "LICRYST" 13.030.69 Elektronenspinresonanz-(ESR-)Untersuchungen 13.030.70 Präparative Organoelektrochemie 13.030.71 Semicyclische Thioacetale als Synthesebausteine 13.030.72 Elektrochemische Enthalogenierung chlorierter Aromaten und Aliphaten 13.030.73 Thiozucker und Thionucleoside
Wissenschaftliche Einrichtungen
