UNIVERSITÄT BAYREUTH

FAKULTÄT   FÜR   BIOLOGIE,   CHEMIE   UND   GEOWISSENSCHAFTEN

3. Chemische und biochemische Lehrstühle und Arbeitsgruppen

Prof. Dr. Helmut G. Alt Lehrstuhl Anorganische Chemie II

Wir befassen uns mit der Synthese von Komplexverbindungen, die als homogene bzw. heterogene Katalysatoren ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Olefine oder Acetylene polymerisieren. Es ist das Ziel, Polymere mit neuartigen Materialeigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten effizient darzustellen. Zur Untersuchung des erforderlichen Struktur/Wirkungsprinzips wird folgendes Forschungsprogramm durchgeführt:

• Synthese von maßgeschneiderten Molekülen als potentielle Liganden für Katalysatoren und Cokatalysatoren (Organische Synthese).
• Synthese geeigneter Katalysatoren und Cokatalysatoren, wie z. B. Metallocenkomplexen des Titans, Zirconiums und Hafniums, aber auch von anorganischen Komplexverbindungen des Nickels, Palladiums und Eisens, die spezielle Chelatliganden besitzen (Metallorganische Synthese).
• Katalytische Polymerisation der Monomere, wie z. B. Ethylen, Propylen und Styrol.
• Charakterisierung und Identifizierung der organischen und metallorganischen Reaktionsprodukte sowie der Polymeren mit Hilfe von spektroskopischen (NMR, ESR, IR,GC-MS u.a.) und anderen geeigneten Methoden (z. B. Röntgenstrukturanalyse, Rasterelektronenmikroskopie).
• Prüfung der Materialeigenschaften und der praktischen Anwendbarkeit der dargestellten Polymeren in Zusammenarbeit mit Industriepartnern.

Literaturhinweise:

H. G. Alt, W. Milius, S. J. Palackal. Komplexe des Zirconiums und Hafniums als hochreaktive Katalysatoren bei der homogenen Olefinpolymerisation. Die Molekülstrukturen von C₁₃H₉-C₂H₄-C₁₃H₉ und (h⁵:h⁵-C₁₃H₈-C₂H₄-C₁₃H₈) ZrCl₂. J. Organomet. Chem., 472, 113-118 (1994).

H. G. Alt, R. Zenk, W. Milius. Syndiospezifische Polymerisation von Propylen. 3-,4-,3,4- und 4-,5-substituierte Zirconocenkomplexe des Typs (C₁₃H₈-nR_n-CR'₂-C₅H₄)ZrCl₂ (n = 1,2; R = Alkyl, Aryl; R' = Me, Ph). J. Organomet. Chem., 514, 257-270 (1996).

B. Peifer, M. B. Welch, H. G. Alt. Synthese und Charakterisierung von C1- und C2-verbrückten Bis(fluorenyl)-Komplexen des Zirconiums und Hafniums und deren Anwendung bei der katalytischen Olefinpolymerisation. J. Organomet. Chem., 544, 115-119 (1997).

Katalysator für die Ethylen-Polymerisation

Prof. Dr. Max Herberhold Lehrstuhl Anorganische Chemie II

Im Mittelpunkt der experimentellen Untersuchungen stehen Probleme aus der Komplex- und Organometallchemie der Übergangselemente. Da die neuen Produkte luft- und feuchtigkeitsempfindlich sein können, werden alle Reaktionen routinemäßig unter Argon als Schutzgas durchgeführt.

Literaturhinweise:

M. Herberhold. "Ferrocene Compounds Containing Heteroelements", in "Ferrocenes Homogeneous Catalysis, Organic Synthesis, Materials Science", Herausgeber A. Togni and T. Hayashi, VCH-Verlag, Weinheim, 1995, 219-278.

M. Herberhold, K. Bauer, W. Milius. Einkernige Derivate der Hexacarbonylmetalle, M(CO)₆ (M = Cr, Mo, W), mit dem mehrzähnigen Liganden Tri(1-cyclohepta-2,4,6-trienyl)phosphan, P(C₇H₇)₃. J. Organomet. Chem., 345-346, 267-276 (1997).

M. Herberhold, U. Steffl, W. Milius, B. Wrackmeyer. Molecular Structure and Dynamics of 1,3-Distanna-2-platina- [3]ferrocenophane. Chem. Eur. J., 4 (1998).

M. Herberhold, A. Hofmann, W. Milius, F. Fabrizi de Biani, P. Zanello. Oligonuclear ferrocenolato and 1,1'-ferrocenediolato derivatives of phosphorus. Synthesis, structure and electrochemical behaviour. Inorg. Chim., 273, 24-30 (1998).

Vanadium-Sandwich-Komplex

Prof. Dr. Harald Hillebrecht Lehrstuhl Anorganische Chemie I

Im Mittelpunkt unserer Arbeiten stehen Untersuchungen zum präparativen Potential von Metallschmelzen. Hauptziel ist es dabei, Metallschmelzen zur Synthese von neuen Boriden, Carbiden, Nitriden und Oxiden der Hauptgruppen- und Übergangsmetalle einzusetzen. Als Beispiele seien die Systeme Al/B/C, Al/C/N, Al/Si/C, Ti/Al/C, Ti/Al/N, Ti/Al/B oder Nb/B/C genannt. Binäre und ternäre Phasen aus diesen Systemen sind als nichtoxidische keramische Materialien (AlN, SiC, Si₃N₄), Hochtemperaturwerkstoffe (TiB₂, TiC, TiN, B₄C), Hartstoffe (B₄C, c-BN, SiC), Hartmetalle (TiC, TiN, NbC, B₄C mit metallischen Bindern), Superlegierungen (Ti₃Al, TiAl, TiAl₃, NiAl, Ni₃Al) oder Metall-Matrix-Komposite (Carbon- oder Borfasern in Al-Legierungen, TiC oder TiN in TiAl) von großer technischer Bedeutung. Wegen ihrer besonderen Eigenschaften, die sie für die Materialwissenschaft interessant machen, sind aber die Synthese von Einkristallen und die eindeutige Charakterisierung der Gleichgewichtsphasen mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Hier bieten Metallschmelzen einen päparativen Zugang bei relativ niedrigen Temperaturen und dienen gleichzeitig als Kristallisationsmedien.

Daneben befassen wir uns auch mit intermetallischen Verbindungen, die unter den genannten Bedingungen in der Metallschmelze als Gleichgewichtsphasen auftreten. Der Schwerpunkt der bisherigen Arbeiten lag bei Verbindungen der hochschmelzenden Übergangsmetalle Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram und Rhenium mit den niedrigschmelzenden Elementen Aluminium, Zink, Gallium und Zinn. Hier zeigt sich, daß sich die so erhaltenen übergangsmetallarmen Phasen in vielen Fällen durch komplexe Strukturen auszeichnen, in denen sich die Anordnung der Baugruppen auf Elementstrukturen oder andere einfache Bauprinzipien zurückführen und im Sinne eines hierarchischen Ordnungsprinzips erklären läßt.

Literaturhinweise:

H. Hillebrecht, V. Kuntze, K. Gebhardt: "Synthese und Kristallstruktur von Mo₇Sn₁₂Zn₄₀ - einer kubischen Verbindung mit Ikosaedern aus Ikosaedern".Z. Kristallogr. 212 (1997) 840-847.

H. Hillebrecht, F. Meyer: "Synthese, Kristallstruktur und Schwingungsspektren von Al₃BC₃, einem Carbidcarboborat des Aluminiums mit dem linearen Anion [C=B=C]^5-". Angew. Chem. 108 (1996) 2655-2657., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 35 (1996) 2499-3000.

F. Meyer, H. Hillebrecht: "Synthesis and crystal structure of Al₃BC, the first boridecarbide of aluminium". J. Alloys Compd. 252 (1997) 98-102.

H. Hillebrecht, M. Ade: "Aluminium gegen B₄-Tetraeder - eine überraschende Substitutionsmöglichkeit in den t-Boriden Ni₂₀Al₃B₆ und Ni₂₀AlB₁₄". Angew. Chem. 110 (1998) 981-983, Angew. Chem. Int. Ed. 37 (1998) 935-938.

H. Hillebrecht, M. Ade "Synthese und Kristallstruktur von Ti₁₂Sn₃O₁₀ - ein niedervalentes Oxid des Titans mit oxidischem Gerüst und intermetallischen Inseln". Z. anorg. allg. Chem. 625 (1999) 572-576.

Nb₇B₄C₄: Kristallstruktur

Prof. Dr. Heinz Hoffmann Lehrstuhl Physikalische Chemie I

Das Arbeitsgebiet des Lehrstuhls ist die Kolloid- und Grenzflächenwissenschaft. Es werden die Strukturen und Eigenschaften selbstaggregierender Systeme sowie der Zusammenhang zwischen den mikroskopischen Strukturen und den makroskopischen Eigenschaften der Systeme aufgeklärt.

Die untersuchten Systeme umfassen Tenside und amphiphile Substanzen, unmodifizierte und modifizierte Polyelektrolyte und Polymere, amphiphile Blockcopolymere, Emulsionen und Dispersionen wie dispergierte Polytetrafluorethylen-Partikel sowie natürliche und synthetische Schichtsilikate, amphiphile Farbstoffe sowie Mischungen aus Tensiden und Polymeren und Polyelektrolyten und den Sol-Gel-Prozeß.

Die Anwendungen der Forschungsarbeiten finden sich in der gezielten Herstellung langzeitstabiler Emulsionen und Dispersionen, der Erzeugung von Gelen und Verdickung von wässrigen und organischen Lösungen, der Optimierung der Formulierung von Kosmetika und Pharmaka hinsichtlich der gezielten Freisetzung der Wirkstoffe im Organismus, der Verbesserung der Formulierung von Wasch- und Reinigungsmitteln sowie von Pflanzenschutzmitteln für die Agrarchemie, der gezielten Herstellung von Lacken und Pigmenten auf Wasserbasis, der Entwicklung von Bohrspülungen für die Erdölindustrie, der Optimierung der Beschichtung von Materialien, der Herstellung von Keramika aus Schlickern sowie der Formulierung von Fließverbesserern sowohl für wässrige Lösungen in Rohren und Pipelines als auch von Dieselkraftstoffen bei tiefen Temperaturen.

Im Mittelpunkt der Forschung des Lehrstuhls stehen folgende Themenkreise: Aggregations- und Phasenverhalten von Tensiden und amphiphilen Substanzen, von Tensidmischungen, Polymeren und Polyelektrolyten in wässrigen und organischen Lösungsmitteln. Struktur und Dynamik von Tensidaggregaten und lyotropen Mesophasen Adsorption von amphiphilen Substanzen an Grenzflächen, Polymere und Kolloide Solubilisation von Additiven in Tensidaggregaten und Mesophasen Strukturen und makroskopisches Verhalten kolloidaler Systeme Rheologisches Verhalten komplexer Fluide.

Für diese Forschungsarbeiten werden folgende Methoden eingesetzt:

• Rheologie
• Doppelbrechungsmethoden (Elektro- Strömungs- und Magnetodoppelbrechung)
• Streumethoden (Statische und dynamische Lichtstreuung, Neutronenkleinwinkelstreuung)
• Ober- und Grenzflächenspannungsmessungen
• Mikroskopie (Polarisationsmikroskopie, Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopie)
• Differential-Scanning-Kalorimetrie
• Partikelgrößenanalyse
• Zetapotentialmessungen.

Literaturhinweise:

H. Hoffmann: Viscoelastic Surfactant Solutions, ACS Symp.Ser. 578, 1-31 (1994).

H. Hoffmann: Hundred Years of Colloid Science: Fascinating Phenomena in Surfactant Solutions, Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 98, 1433-1455 (1994).

H. Hoffmann und J. Würtz: Unusual Phenomena in Perfluorosurfactants, J. Mol. Liq. 72, 191-230 (1997).

Lamellare Phasen aus nichtionischen Tensiden, Alkanol und Wasser
(dünne Flüssigkristalle)

Prof. Dr. Georg Krausch Lehrstuhl Physikalische Chemie II

Im Zentrum unserer experimentellen Aktivitäten steht die Analytik von Oberflächen, Grenzflächen und dünnen Filmen. Dazu stehen verschiedene moderne Methoden der Mikroskopie und Spektroskopie zur Verfügung, darunter z. B. Rasterkraftmikroskopie, optische Nahfeldmikroskopie sowie Photoelektronenspektroskopie und Sekundärionenmassenspektroskopie. Ein Schwerpunkt der experimentellen Arbeiten liegt im Bereich dünner Polymerfilme und polymerer Oberflächen.

Nanostrukturierung durch Selbstorganisation: Blockcopolymere an Grenzflächen
Kettenmoleküle, die blockweise aus zwei oder mehreren Komponenten aufgebaut sind (sog. "Blockcopolymere"), neigen zur Phasentrennung, wobei regelmäßige Strukturen entstehen, deren charakterische Länge durch die Größe der Moleküle vorgegeben ist. Die Anwesenheit einer Festkörperoberfläche vermag diese Strukturen auszurichten, so daß bei geeigneter Wahl der experimentellen Bedingungen organische Oberflächen entstehen, deren chemische Zusammensetzung regelmäßig variiert. In enger Zusammenarbeit mit Kollegen der Makromolekularen Chemie untersuchen wir die Selbstordnung in dünnen Filmen amphiphiler Zweiblock- und Dreiblockcopolymere.

Benetzung und Phasentrennung: Synthetische Polymere als Modellflüssigkeiten
Synthetische Polymere eignen sich wegen ihrer hohen Zähigkeit und ihrem niedrigen Dampfdruck gut als Modellflüssigkeiten zur Untersuchung elementarer Prozesse. Ein Beispiel dafür ist das Be- und Entnetzungsverhalten dünner flüssiger Filme.

Organische LEDs: Optische und strukturelle Charakterisierung mit hoher Ortsauflösung
Die Möglichkeit, aus organischen Schichten billig und großflächig Leuchtdioden herzustellen, hat seit ihrer Entdeckung zu Anfang dieses Jahrzehnts zunehmend an Interesse gewonnen. In Zusammenarbeit mit Kollegen an der LMU München und der Universität Bayreuth haben wir begonnen, organische Leuchtdioden mittels Rasterkraftmikroskopie und optischer Raster-Nahfeldmikroskopie auf lokaler Skala zu untersuchen. Ziel ist, einen Zusammenhang zwischen der molekularen Struktur und den die Lebensdauer begrenzenden Effekten zu erarbeiten.

Literaturhinweise:

G. Krausch; "Surface Induced Self-Assembly in Thin Polymer Films"; Materials Science and Engineering Reports 14 (1-2) (1995) 1-94.

O. Marti, G. Krausch; "Nahfeldoptik mit atomarer Auflösung?"; Phys. Blätter 51 (1995) 493-496.

G. Krausch, J. Mlynek; "Surface Modification in the Optical Near Field"; Microelectronic Engineering 32 (1996) 219-228.

Intensive fachliche Diskussionen prägen den Arbeitsstil

Prof. Dr. Gerhard Krauss Lehrstuhl Biochemie

Im Mittelpunkt unserer Arbeiten steht die spezifische Wechselwirkung zwischen Proteinen und DNA. Protein-DNA-Komplexe werden mit Hilfe von biochemischen, genetischen und physikalisch-chemischen Verfahren vor allem in Bezug auf Spezifität und Topologie der Komplexe untersucht und strukturell charakterisiert. Breiten Raum nimmt dabei die Methode der Laservermittelten Quervernetzung ein, die zur Identifizierung von spezifischen Protein-DNA-Kontaktpunkten dient. Untersuchungsprojekte sind Protein-DNA-Komplexe, in denen die DNA-Struktur deutlich von der typischen B-DNA-Konformation abweicht. Im Vordergrund steht derzeit die Wechselwirkung zwischen Replikationsproteinen und Initiationssequenzen der DNA-Replikation. In zunehmendem Maße werden auch Komplexe zwischen menschlichen Reparaturproteinen und definiert geschädigter DNA untersucht. Hier geht es vor allem um die Erkennung geschädigter DNA durch Proteine der Nukleotid-Excisionsreparatur wie das XPA-Protein und das RPA-Protein.

Literaturhinweise:
Zeidler, R., Hobert, O., Johannes, L., Faulhammer, H., Krauss, G. (1993), J. Biol. Chem (1993) 268, 20191-20197; "Characterization of two novel Single-stranded DNA specific Autonomously Replicating Sequence-binding Proteins from Saccharomyces cerevisiae, one of which is Adenylosuccinate Synthetase".

Gallert, K.C., Ohanjan, T., Daignan-Fornier, B., Lottspeich, F., Krauss, G. (1996) Eur. J. Biochem. 239, 487-493; "Enzymatic Properties and Inhibition by Single-stranded Autonomously Replicating Sequences of Adenylosuccinate Synthase from Saccharomyces cerevisiae."

Sticht, H., Gallert, K.C., Krauss,.G., Rösch, P. (1997) J. Biom. Struct. Dyn. 14, 667-673; "Homology Modeling of Adenylosuccinate Synthease from Saccharomyces cerevisiae reveals a possible Binding region for Single-stranded ARS Sequences".

Lehrbuch: Krauss, G., "Biochemie der Regulation und Signaltransduktion" (1997) 483 S., Wiley-VCH.

Von der Forschung zur Anwendung

Prof. Dr. Peter Morys Lehrstuhl Anorganische Chemie I

Die Forschungstätigkeit beinhaltet die experimentelle und theoretische Bestimmung der elektronischen Struktur ein- und mehrkerniger d-Übergangsmetall-Komplexverbindungen sowie die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Struktur derartiger Verbindungen und ihren elektronisch bedingten physikalischen und chemischen Eigenschaften.

Literaturhinweise:

P. Morys, S. Schmerbeck: Über die Photolumineszenz von Oberflächenverbindungen des Molybdäns auf Silicagel, Z. Naturforsch. 42b, 756-763 (1987).

P. Morys, T. Schlieper: Synthesis and catalytic activity of silica supported iron(III), J. Mol. Catal. 95, 27-33 (1995). L.-S. Berghold, Oberflächenverbindungen des Chroms auf Zirconiumdioxid, Dissertation Universität Bayreuth (1996).

B. Jürgens, W. Milius, P. Morys, W. Schnick: Trimerisierung von Dicyanamid-Ionen C2N3- im Festkörper - Synthesen, Kristallstrukturen und Eigenschaften von NaCs₂(C₂N₃)₃ und Na₃C₆N₉*3H₂O, Z. anorg. allg. Chem. 624, 91-97 (1998).

Prof. Dr. Axel Müller Lehrstuhl Makromolekulare Chemie II

Unsere Forschung ist auf die Synthese von Polymeren mit kontrollierter Architektur und deren Charakterisierung ausgerichtet. Hierbei handelt es sich um Homo- und Copolymere mit definierter Topologie (linear, statistisch, stern- und kammförmig verzweigt) und Zusammensetzung. Durch geeignete Anordnung von Comonomeren gelangt man zu statistischen, Gradient-, Block- und Propfcopolymeren bzw. zu Netzwerken. Die Synthese der oben skizzierten Strukturen gelingt mit Hilfe der "lebenden" Polymerisation. Hierzu zählen (unter jeweils genau zu definierenden Bedingungen) die anionische, die Gruppentransfer-, die kationische und die radikalische Polymerisation. Um immer mehr Monomere und immer weitere Reaktionstypen (z. B. koordinative Polymerisation) für eine kontrollierte Polymerisation nutzbar zu machen, sind mechanistische Untersuchungen ein wichtiges Hilfsmittel.
Die Analytik und Charakterisierung der hergestellten Modellpolymere ist einerseits für die mechanistischen Untersuchungen wichtig, noch mehr aber für den Beweis, daß eine angestrebte Struktur auch tatsächlich erhalten wurde, bzw. für die Suche nach neuen Strukturen. Wir bedienen uns der "klassischen" Lösungsmethoden (NMR, UV, FTIR, Viskosität, statische und dynamische Lichtstreuung, Osmose, Chromatographie, ...). Für die absolute Molekulargewichtsbestimmung und die quantitative Bestimmung der Endgruppenstruktur bedienen wir uns der NMR und der MALDI-TOF-Massenspektroskopie. Die Morphologien werden durch Elektronenmikroskopie und Rasterkraftmikroskopie charakterisiert, die mechanischen Eigenschaften durch rheologische Methoden. Einige Polymerisationsverfahren (insbesondere die anionische Polymerisation einiger wichtiger Monomere) sind so schnell (Halbwertszeiten unter 1 s), daß sie in konventionellen Reaktoren nicht kontrolliert werden können. Hierzu haben wir Strömungsreaktoren entwickelt, die eine kontrollierte Mischung der Reaktanden in weniger als 1 ms ermöglichen.

Für die so erhaltenen Polymere gibt es viele wichtige Anwendungen:

• thermoplastische Elastomere (recyclierbarer Gummi),
• Verträglichkeitsvermittler für Polymermischungen,
• Kunststoffe mit verbesserter Elastizität, Schlagzähigkeit oder Gaspermeabilität,
• polar modifizierter Kautschuk für Winterreifen mit verbesserter Haftung,
• polymere Emulgatoren und Dispergatoren (z.B. Inkjet-Farben),
• auf Temperatur- oder pH-Änderungen reagierende Hydrogele für Assoziativverdicker (z.B. für Kosmetika),
• Viskositätsindex-Verbesserer für Motorenöle,
• amphiphile (in Wasser und Öl quellende) Netzwerke für Membranen (z.B. für Brennstoffzellen),
• optisch schaltbare Polymere für Datenspeicher,
• polymere Pharmaka für den gezielten Wirkstofftransport in erkranktes Gewebe.

Literaturhinweise:

P.F.W. Simon, W. Radke, A.H.E. Müller; Hyperbranched methacrylates by self-condensing group transfer polymerization; Macromol. Rapid Commun. 18, 865 (1997).

J. Feldthusen, B. Iván , A. H. E. Müller; Synthesis of linear and star-shaped block copolymers of isobutylene and methacrylates by combination of living cationic and anionic polymerizations Macromolecules 31, 587 (1998).

H. Schlaad, B. Schmitt, and A. H. E. Müller; Living and Controlled Anionic Polymerization of (Meth)acrylates in the Presence of Tetraalkylammonium Halide-Aluminium Alkyl Complexes in Toluene; Angew. Chem. 110, 1497 (1998).

S. Roos, A. H. E. Müller, M. Kaufmann, W. Siol, C. Auschra; Practical Applications of Macromonomer Techniques for the Synthesis of Comb-Shaped Copolymers; in: Applications of Anionic Polymerization Research, R.P. Quirk, Ed., ACS Symp. Ser. 696, 208 (1998).

S. G. Roos, B. Schmitt, A. H. E. Müller; 2D Chromatographic Analysis of Graft Copolymers Obtained by Copolymerization of Macromonomers via Conventional, Controlled Radical, and Anionic Polymerizations; Polym. Prepr. (Am. Chem. Soc., Div. Polym. Chem.) 40(2) (1999).

Weitere Informationen finden sich auf unserer Homepage unter http://www.uni-bayreuth.de/departments/mcii

Prof. Dr. Gerhard Platz Lehrstuhl Physikalische Chemie I

Unsere Forschung befaßt sich mit neuen Phänomenen bei der Aggregation in Tensidsystemen. Beispielsweise ist bekannt, dass durch Zusatz von Calciumionen Seifenlösungen ausflocken. Es ist aber möglich, mit unlöslichen Tensiden beim Zusatz einer weiteren nahezu in Wasser unlöslichen Komponente außerordentlich hoch verdünnbare flüssigkristalline lamellare Phasen zu erzeugen. Bei unlöslichen Tensiden mit chiralen Zentren, z.B. bei Alkylmonoglucopyranosiden, werden unter besonderen Umständen sogar bunte cholesterische Phasen gebildet. In Systemen unter Phasentrennungen können besondere Ordnungsphänomene beobachtet werden. Außerdem werden weitere kolloidchemische Fragestellungen bearbeitet, wie z. B. die Aggregation von Farbstoffen und anderen organischen Molekülen in Wasser.

Literaturhinweis:

Swelling Behavior of Lamellar Phases with Calcium Dodecylsulfate, Heptanol or Octanol, and Water, U. Hornfeck, R. Hammel, and G. Platz, Langmuir, Vol. 15, No. 16, 1999.

Das Audimax am Campus

Ein Studentenheim in Fußgänger-Reichweite

Prof. Dr. Paul Rösch Lehrstuhl Biopolymere

Birkenpollen-Allergen Bet v 1 - ein Verursacher von Heuschnupfen

Weitere Informationen:
http://btcpxx.che.uni-bayreuth.de/

Cytochrom c6 aus Synechococcus elongatus

Prof. Dr. Franz Xaver Schmid Lehrstuhl Biochemie

Mechanismus und enzymatische Katalyse der Proteinfaltung
Im Zentrum unseres Interesses steht der Mechanismus der Proteinfaltung, d. h. die Art und Weise, in der die Aminosäuresequenz die nativ-gefaltete biologisch aktive Raumstruktur eines Proteins und den Weg dorthin bestimmt. Insbesondere soll die Rolle einzelner Aminosäuren für die Stabilität und den Faltungsprozeß aufgeklärt werden. Weitere Schwerpunkte bilden die Analyse der Ursachen der Thermostabilität von Proteinen und die Aufklärung der Mechanismen der assistierten Proteinfaltung, so wie sie vermutlich in der Zelle abläuft. Dazu gehört die Katalyse durch Enzyme, wie die Prolylisomerasen und die Thiol/Disulfid-Oxidoreduktasen, sowie die Faltungsvermittlung durch Chaperone. Die Prolylisomerasen stehen unerwarteterweise in Beziehung zur Immunsuppression: Die Bindungsproteine für mehrere Immunsuppressiva sind ebenfalls Prolylisomerasen. Wir wollen mit unseren Arbeiten zum molekularen Verständnis der Stabilität, der Funktion und des Faltungsverlaufs in vitro und in vivo beitragen. Unsere Arbeitsansätze umfassen gerichtete und Zufallsmutagenesen zur Erzeugung von Proteinenvarianten, Methoden der Proteinchemie, sowie schnelle kinetische Methoden zur Untersuchung struktureller Änderungen im Verlauf der Proteinfaltung.

Literaturhinweise:

F. X. Schmid, Kinetics of unfolding and refolding of single-domain proteins. in: Protein Folding (Hrsg. T. E. Creighton) (1992) pp. 197-241, Freeman, New York.

C. Frech, M. Wunderlich, R. Glockshuber and F. X. Schmid, Preferential binding of an unfolded protein to DsbA EMBO J. 15 (1996) 392-398.

L. M. Mayr, C. Odefey, M. Schutkowski and F.X. Schmid, Kinetic analysis of the unfolding and refolding of ribonuclease T1 by a stopped-flow double-mixing technique. Biochemistry 35 (1996) 5550-5561.

S. Walter, G. H. Lorimer and F. X. Schmid, A thermodynamic coupling mechanism for GroEL-mediated protein unfolding. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 93 (1996) 9425-9430.

C. Scholz, G. Stoller, G. Fischer and F. X. Schmid, Cooperation of enzymatic and chaperone functions of trigger factor in the catalysis of protein folding. EMBO J. 16 (1997) 54-58.

F. X. Schmid, Catalysis of protein folding by prolyl isomerases. In: Molecular Chaperones in the Life Cycle of Proteins. (A. L. Fink & Y. Goto, eds.) (1998) Marcel Dekker, Inc., New York, 361-389.

C. Scholz, M. Mücke, M. Rape, A. Pecht, A. Pahl, H. Bang and F. X. Schmid, Recognition of protein substrates by the prolyl isomerase trigger factor is independent of proline residues. J. Mol. Biol. 277 (1998) 723-732.

D. Perl, C. Welker, T. Schindler, K. Schröder, M. A. Marahiel, R. Jaenicke and F. X. Schmid: Conservation of rapid two-state folding in mesophilic, thermophilic, and hyperthermophilic cold shock proteins. Nature Structural Biology 5 (1998) 229-235.

Ribonuclease T1 (RNaseT1).

Prof. Dr. Hans-Werner Schmidt Lehrstuhl Makromolekulare Chemie I

Wir synthetisieren neuartige Monomere und Polymere und charakterisieren diese mit modernen Methoden der Polymeranalytik. Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt bei der Herstellung, Untersuchung und Anwendung von Funktions-, Struktur- und Biomaterialien mit makroskopischer Ordnung, hierarchischer Überstruktur und/oder definiertem Schichtaufbau. Zum Erreichen des Eigenschaftsprofils werden neben den Prinzipien der Makromolekularen Chemie Konzepte der Flüssigkristallforschung und der Supramolekularen Chemie eingesetzt. Die Arbeiten werden oft in enger Kooperation mit Arbeitsgruppen der Physikalischen Chemie und Physik sowie der Industrie durchgeführt.

Funktionspolymere mit Anwendungen in der Optik und Displaytechnologie
Die rasanten Entwicklungen im Bereich der Kommunikations- und Speichertechnologie erfordern die Entwicklung von Spezialpolymeren mit gezielten Eigenschaftskombinationen. In diesem Zusammenhang beschäftigen wir uns mit Ladungstransport- und Emittermaterialien für organische Leuchtdioden, Materialien zur Ladungstrennung für Anwendungen in organischen Solarzellen, makroskopisch geordneten Polymeren als dichroitische Polarisatoren und Orientierungsschichten, Flüssigkristallen, Polymeren mit photoadressierbaren und photorefraktiven Eigenschaften und Polymeren zur Informationsspeicherung.

Synthese eines Fluoreszenzfarbstoffes

Strukturpolymere mit speziellen Eigenschaften
Polymere werden wegen ihrer grundlegenden physikalischen Eigenschaften wie z.B. mechanischer Festigkeit, niedriger Dichte und thermoplastischer Verarbeitung als Strukturwerkstoffe in vielseitigster Art und Weise eingesetzt. Um die Einsatzmöglichkeiten zu erweitern, beschäftigen wir uns mit temperaturstabilen Polymeren, Thermosets, mit thermotropen und lyotropen aromatischen Hauptkettenpolymeren und mit Blockcopolymeren mit flüssigkristallinen Segmenten. Auf dem Gebiet der Polyolefine laufen Projekte im Bereich der Synthese neuer Copolymere, der Herstellung von neuen Additiven und der Verarbeitung.

Cholesterisches Hauptkettenpolymer

Kombinatorische Chemie und Methodik in den Materialwissenschaften
Die kombinatorische Chemie und Methodik ist eine effiziente Strategie, um Deviceaufbauten, Materialkombinationen und Materialentwicklungen unter vergleichbaren Bedingungen schnell voranzutreiben. In diesem Zusammenhang untersuchen wir den Aufbau von organischen Leuchtdioden und die Kombination unterschiedlicher Materialien. Neuere Entwicklungen zum Einsatz der kombinatorischen Methodik liegen im Bereich von Polymeradditiven und von photovernetzbaren Polymeren.

Kombinatorische Entwicklung von LEDs

Polymere im Bereich Biomaterialien und Kosmetik
Neben den synthetischen Struktur- und Funktionspolymeren nehmen biorelevante Makromolekülsysteme einen immer höheren Stellenwert ein. In diesem Zusammenhang beschäftigen wir uns in Kooperation mit ausländischen Hochschulen mit synthetischen Lipiden mit Polyethylenglykolsegmenten, die spezifische Erkennungsgruppen zur Wechselwirkung mit natürlichen Proteinen enthalten. Anwendungen finden solche Biokonjugate u.a. in der nicht-viralen Gentherapie. Im Bereich der Kosmetik werden niedermolekulare und polymere Gelbildner synthetisiert, die für kosmetische Anwendungen einsetzbar sind.

Polymerverarbeitung und Prüfkörperherstellung
Dem Lehrstuhl ist ein Labor für Polymerverarbeitung und Prüfkörperherstellung angegliedert, in dem Polymere im Gramm-Maßstab zu Prüfkörpern, Fasern, Filmen und Coatings verarbeitet werden.

Ein aktuelles Literaturverzeichnis und weitere Informationen zum Lehrstuhl, zur Ausstattung und zum Labor für Polymerverarbeitung und Prüfkörperherstellung sind im Internet zu finden unter http://www.uni-bayreuth.de/departments/mci/

Prof. Dr. Karlheinz Seifert Lehrstuhl Organische Chemie

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich sowohl mit der Isolierung als auch mit der Synthese von bioaktiven Naturstoffen.

Beispielsweise untersuchen wir die Resistenzinduktion bei wichtigen Kulturpflanzen wie Getreide. Beim Wirt/Parasit-System Gerste/Gelbrost kommt es zur Induktion von Resistenzmechanismen in anfälligen Gerstenpflanzen nach deren Behandlung mit Resistenzinduktoren, die aus Gerstenwurzeln isoliert werden können. Bei den aktiven Verbindungen handelt es sich um die in 7-Stellung oxidierten ß-Sitosterole, die sowohl gegen Gelbrost als auch gegen Braunrost bei Gerste und Weizen wirken. In künftigen Untersuchungen wollen wir der Frage nachgehen, ob von einem Pathogen befallene Pflanzen in der Lage sind, durch Abgabe von Duftstoffen in Nachbarpflanzen Resistenz zu induzieren.

Unsere synthetischen Arbeiten sind auf die Darstellung von pharmakologisch interessanten bicyclischen Sesqui- und Diterpenen des Driman- und Labdantyps gerichtet. Die Synthese des aus der brasilianischen Heilpflanze erhaltenen Coronarin E (3) konnte ausgehend von g-Bicyclohomofarnesal (5) realisiert werden. Labdan 1 wurde in 24 Stufen aufgebaut. Das antibakteriell wirksame Hispanon (3) wurde aus (R)-Carvon ((R)-6) dargestellt.

Literaturhinweise:

H. Schabdach, S. Johne, U. Steiner, K. Seifert: "Plant Disease Resistance Inducing Activity of 7-Oxo- und 7-Hydroxysterols". Z. Naturforsch. 50c, 257-262 (1995).

M. König, K. Seifert: "Uptake and Translocation of Exogenously Applied 7-Oxysterols in Barley". Phytochemistry 49, 1257-1263 (1998).

A. Pemp, K. Seifert: "Enantioselective Total Synthesis of (+)-Labd-8(17)-ene-3b, 15-diol and (+)-Labd-8(17)-ene-3b,7a, 15-triol. Tetrahedron Letters 38, 2081-2084 (1997).

M. Müller, J. Schröder, C. Magg, K. Seifert: Synthesis of (+)-Coronarin E. Tetrahedron Letters 39, 4655-4656 (1998).

Untersuchung der Resistenzinduktion.

Prof. Dr. Dr. h. c. Mathias Sprinzl Lehrstuhl Biochemie

Der Stoffwechsel und die Teilung der Zellen werden durch biochemische Regulationsnetzwerke kontrolliert. Eine wichtige Rolle spielen dabei die Guanin-Nukleotide bindenden Proteine. Das Studium von Schaltmechanismen dieser signalübertragenden Proteine steht im Mittelpunkt des Interesses der Arbeitsgruppe. Die entsprechenden Proteine werden aus dem extrem thermophilen Bakterium Thermus thermophilus isoliert und mit Hilfe von Kristallisation, Röntgenstrukturanalyse, NMR Spektroskopie, gerichteter Mutagenese, chemischer Modifikation, Fluoreszenz-Spektroskopie und biochemischer Analysen untersucht. Ziel der Forschung ist die Aufklärung der molekularen Mechanismen der Informationsübertragung in der Zelle.

In einem weiteren Projekt beschäftigt sich die Arbeitsgruppe mit kombinatorischen biochemischen Methoden mit deren Hilfe neue Wirkstoffe aus einem Gemisch von Ribonukleinsäuremolekülen isoliert werden.

Literaturhinweise:

Wang, Y., Jiang, Y., Meyering-Vos, M., Sprinzl, M. and Sigler, P. B. (1997) Crystal structure of EF-Tu EF-Ts complex from Thermus thermophilus, Nature Structural Biology, 4, 650-656.

Hornung, V., Hofmann, H.-P., Sprinzl, M. (1998) In vitro selected RNA molecules that bind to elongation factor Tu, Biochemistry 37 , 7260-7267.

Weitere Informationen mit detaillierteren Angaben zu Forschung und Lehre finden Sie unter der URL: http://www.uni-bayreuth.de/departments/biochemie/

Schalterfunktion eines Proteins. Zwei Konformationen (rot und blau) des Elongationsfaktors Tu aus Thermus thermophilus bestimmt durch Röntgenstrukturanalyse der entsprechenden Proteinkristalle.

Prof. Dr. Peter Strohriegl Lehrstuhl Makromolekulare Chemie I und Bayreuther Institut für Makromolekülforschung (BIMF)

Der Schwerpunkt unserer Forschungsaktivitäten liegt in der Synthese von neuartigen Funktionspolymeren, d.h. Kunststoffen mit besonderen elektrischen und optischen Eigenschaften. Dazu zählen Materialien für organische Leuchtdioden (LEDs), photoleitende Verbindungen und flüssigkristalline Polymernetzwerke.

Vor etwa zehn Jahren wurde entdeckt, daß bestimmte Kunststoffe beim Anlegen einer Spannung leuchten. Diesen Effekt bezeichnet man als Elektrolumineszenz. Zur Herstellung von organischen LEDs benötigt man Verbindungen, die Ladungen transportieren können. Diese Verbindungen werden in unserer Gruppe synthetisiert und in einem zweiten Schritt aus Lösung oder auch aus der Gasphase zu dünnen Schichten verarbeitet. Im letzten Jahr konnten wir durch Orientierung der lichtemittierenden Polymerketten LEDs herstellen, die direkt polarisiertes Licht erzeugen.

Photoleitende Materialien sind im Dunkeln elektrische Isolatoren und werden bei Belichtung leitfähig. Organische Photoleiter werden heute in allen Kopierern und Laserdruckern eingesetzt. Eine neue Entwicklung auf diesem Gebiet sind photorefraktive Materialien, die photoleitende und nichtlineare optische Eigenschaften kombinieren. Uns ist in in den letzten Jahren die Synthese effektiver photorefraktiver Materialien gelungen, die in enger Zusammenarbeit mit den Physikern der Universität Bayreuth untersucht wurden. Das Bild zeigt die chemische Struktur eines niedermolekularen photorefraktiven Glases, das für Anwendungen in der optischen Datenspeicherung und in der Echtzeitholographie interessant ist.

Die cholesterische Mesophase ist eine spezielle flüssigkristalline Phase, die sich durch eine helixartige Anordnung von stäbchenförmigen Molekülen auszeichnet. Dies bewirkt eine selektive Reflexion von Licht, so daß dünne Schichten farbig erscheinen. Durch Drehen der Schichten ändert sich deren Farbe (Farbflop). Diese besonderen Eigenschaften lassen sich - unter Voraussetzung einer bestimmten Molekülarchitektur - durch Bestrahlung mit UV-Licht permanent in einem Netzwerk fixieren. Aus solchen Filmen lassen sich dann Effektfarben herstellen, die wir zusammen mit einem großen Automobilhersteller untersuchen.

Weitere Informationen zur Arbeitsgruppe und eine aktuelle Literaturliste unter http://www.uni-bayreuth.de/departments/mci/mcihomep.html

Forschung und Ausbildung Hand in Hand.

Prof. Dr. Carlo Unverzagt Lehrstuhl Bioorganische Chemie

Kohlenhydrate (Zucker) sind den meisten als wohlschmeckende Nahrungsmittel ein Begriff. Aus Zuckern baut die Natur auch kurzkettige Kohlenhydratmoleküle auf, die fest an der Oberfläche von Zellen verankert sind. Diese Zuckermoleküle stabilisieren Proteine im Blutkreislauf und üben darüber hinaus besondere Signalwirkungen aus. Wir sind an der Synthese solcher Zucker interessiert und an der Aufklärung ihrer biologischen Wirkungen. Diese reichen von der Zellbiologie über die Tumorforschung bis hin zum Pflanzenschutz.

Peptide und Lipide dienen in der Natur in Form von Glycoproteinen und Glycolipiden zur Präsentation von Kohlenhydraten an der Zelloberfläche. Dort können diese biologisch wichtigen Substanzklassen Wechselwirkungen eingehen z.B. mit Zellen des Immunsystems oder mit zuckererkennenden Bakterien und Viren. Die Erforschung der Zell-Zell-Wechselwirkungen ist gegenwärtig von großem Interesse in der Entwicklung von Medikamenten und Diagnostika.

Enzyme sind als Biokatalysatoren in der Synthese ein wichtiges Hilfsmittel, um chemische Reaktionen mit hoher Selektivität auch in Wasser durchführen zu können. Die vielfältigen Vorzüge von Enzymen in der Organischen Synthese nutzen wir in kombinierten chemischen und enzymatischen Verfahren bei der Gewinnung von Biomolekülen.

Naturstoffe sind in jüngster Zeit wegen ihrer biomedizinisch interessanten Eigenschaften ins Zentrum der organischen Synthese gerückt. Wir beschäftigen uns mit der Darstellung solch biologisch aktiver Verbindungen. Die Synthese von Strukturanaloga erlaubt mit Hilfe von Struktur-Wirkungs-Beziehungen gezielt die biologischen Eigenschaften zu verändern. Durch Kooperationen mit anderen Hochschulen und der Industrie werden die synthetischen Verbindungen in Biotests untersucht. Die Ergebnisse können über moderne Methoden wie z.B. der kombinatorischen Chemie zur raschen Optimierung der Wirkstrukturen eingesetzt werden.

Literaturhinweise:

C. Unverzagt, H. Kunz and J. C. Paulson, "High Efficiency Synthesis of Sialyloligosaccharides and Sialoglycopeptides" J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 9308 - 9309.

C. Unverzagt, "Chemoenzymatische Synthese eines sialylierten Undecasaccharid-Asparagins", Angew. Chem., 1996, 108, 2507 - 2510.

C. Unverzagt, "Ein modulares System zur Synthese der häufigsten N-Glycane", Angew. Chem., 1997, 109, 2078 - 2081.

Weitere Informationen zur Arbeitsgruppe und eine aktuelle Literaturliste finden Sie unter: http://www.uni-bayreuth.de/departments/boc/

Bioorganische Chemie: Forschungsschwerpunkte.

AkadOR Walter Wagner Didaktik der Chemie

Aufgaben der Fachdidaktik
Die Fachdidaktik Chemie ist für jenen Teil der Ausbildung von Lehramtsstudenten (Grundschule, Hauptschule, Realschule und Gymnasien) zuständig, der die wissenschaftlichen Grundlagen mit den Erfordernissen der Unterrichtspraxis in dieser 1. Phase der Lehrerbildung verbindet. Dabei wird die Methodik in grundlegenden Lehrveranstaltungen theoretisch vorgestellt, diese Methoden in Schulpraktika (Blockpraktikum, studienbegleitendes Praktikum und den zusätzlichen Praktika) angewendet, danach Kenntnisse in ausgewählten Gebieten schulartspezifisch vertieft und abschließend ggf. im Rahmen der Schriftlichen Hausarbeit ("Zulassungsarbeit") abgerundet.

Zusätzliche Leistungen
Obwohl die Didaktik der Chemie nicht mit einem Lehrstuhl vertreten ist, werden folgende Aufgaben mit übernommen:

1. Aufrechterhaltung des Praxisbezugs durch das Angebot von Lehrerfortbildungsveranstaltungen für die Lehrer aller Schulformen, durch Integration von Studenten und in Zusammenarbeit mit der Regionalen Lehrerfortbildung der Ministerialbeauftragten in Oberfranken (3. Phase der Lehrerbildung).
2. Zusammenarbeit mit Seminarlehrern und Studienreferendaren des Vorbereitungsdienstes (2. Phase der Lehrerbildung).
3. Integration von Ergebnissen der Forschung aus den Gebieten der allgemeinen Didaktik, der internationalen Fachdidaktik Chemie, der Schulpädagogik, Pädagogischen Psychologie, Entwicklungspsychologie, Kommunikationswissenschaften, Ethologie und Soziologie in die Fachdidaktik-Ausbildung.
4. Entwicklung und Test von modernen schulspezifischen Demonstrations- und Schülerexperimenten.
5. Entwicklung und Test neuer Medien für den Einsatz im Chemieunterricht und Ausarbeitung neuer Einsatzfelder, z. B. für den Computereinsatz, den Einsatz multimedialer Lernprogramme oder des Informationsangebotes aus dem Internet (Literaturdatenbank).

Spezielle Interessen (gleichzeitig Themenfelder für Schriftliche Hausarbeiten):

• Überführung chemischen Grundwissens in Kompetenz auf dem Gebiet unserer Lebensmittel (Inhaltsstoffanalytik und Technologie der Herstellung).
• Anwendung neuer Kommunikationstechnologien (WWW, E-Mail, HTML, Mailing-Lists) zur Effektivitätssteigerung von Lernsituationen.
• Entwicklung mehrdimensionaler, schülernaher Modelle.
• Sicherung des enormen Fundus an Experimenten für den Unterrichtseinsatz.

Literaturhinweise:

Wagner, W.: Gummibärchen als didaktisches Konzept. NiU Chemie 4/92, Heft 14, S. 41-43.

Wagner, W.: Computer im Chemieunterricht. NiU Chemie, 3/95 Heft 28, S. 43-46.

Wagner, W., Horn, M.: Noch ein "farbiger Weg" zur Unterscheidung von Reinstoffen und Gemischen. Chemie in der Schule, 9/97, S. 324-327, 344.

Wagner, W., Masi, T.: Wursttechnologie. NiU Chemie, 1/99 Heft 49, S. 12-16, 51-52.

Wagner, W., Küst, A.: Moderne Biersorten. NiU Chemie, 1/99 Heft 49, S. 33-37.

Wagner, W., Biedermann, A.: Aromen-Chemie für die Schule. NiU Chemie 1/99 Heft 49, S. 43-46.

Weitere Informationen unter: http://www.uni-bayreuth.de/departments/didaktikchemie

So entstehen im Labor naturidentische Aromen.

Prof. Dr. Karin Weiss Lehrstuhl Anorganische Chemie I

Wir untersuchen Reaktionen von Olefinen oder Alkinen, die mit metallorganischen Katalysatoren Polymere oder organische Verbindungen liefern.

Metatheseraktionen von Alkenen oder Alkinen, bei denen Carben- (=CR2) oder Carbin- (ºCR) Gruppen ausgetauscht werden bilden einen Schwerpunkt. Durch Ringöffnende Metathese-Polymerisation (ROMP) von Cycloalkenen mit geringen Mengen perfluoralkyl-substituierter Olefine entstehen Polymere mit Perfluoralkyl-Endgruppen. Diese Polymere zeigen wasserabstoßende Eigenschaften wie Teflon.

Die "Acyclische Diin Metathese Kondensation" (ADIMET) von substituierten Dipropinylbenzolen liefert uns einen einfachen Syntheseweg zu Poly(phenylen)-ethinylen-Derivaten (PPE), die als Leuchtdioden (LED) eingesetzt werden können.

Olefinpolymerisationen sind ein weiterer Schwerpunkt unserer Arbeiten. Wir entwickeln homogene und heterogene metallorganische Katalysatorsysteme dazu.

Hierbei fanden wir neuartige Initiatorsysteme zur energiesparenden Polymerisation von Isobutylen.

In der klassischen Ziegler-Natta-Polymerisation von Ethylen mit TiCl4 oder VCl4 haben wir koordinativ gesättigte Aluminiumalkyle als Cokatalysatoren eingesetzt. Sie produzieren meist hochmolekulare Polyethylene.

Ferner untersuchen wir die Polymerisation von Ethylen und Propylen mit homogenen, verbrückten Ti-, Zr-, und Hf- Metallocen-Katalysatoren und Methylaluminoxan (MAO).

Zur Zeit beschäftigen wir uns mit der Darstellung heterogener Metallocen-Katalysatoren aus einfachen handelsüblichen Ti- und Zr- Metallocenen und Triisobutylaluminium (TIBA) als leichter handhabbaren und billigen Cokatalysator. Katalysator und Cokatalysator werden auf den Schichtsilikaten Montmorillonit oder Kaolin aufgezogen. Diese leicht herzustellenden, heterogenen Metallocen-Katalysatoren liefern überraschend hohe Ausbeuten an Polyethylen oder Polypropylen.

Literaturhinweise:

K. Weiss, A. Michel, E. Auth, U. Bunz, T. Mangel, K. Müllen: Acyclische Diinmetathese (ADIMET), ein effizienter Weg zu hochmolekularen Poly(phenylen)ethinylenen (PPE's) und nichtkonjugierten Polyalkinylenen. Angew. Chem. (1997) 109, 522-523.

K. Weiss, M. Lanzendörfer, G. Langstein, Bayer AG, Verfahren zur Herstellung von Polyisoolefinen mittels neuer Initiatorsysteme. EP 0757997 A2 (27.06.1996).

K. Weiss, U. Neugebauer, S. Blau, H. Lang: Ein- und zweifach dimethylsilylverbrückte Metallocendichloride in der Ethen- und Propen-Polymerisation. J. Organomet. Chem. (1996), 520,171-179.

K. Weiss, S. Botzenhardt, M. Hofmann: Ziegler-Natta- and Metallocene Polymerisation of Olefins with Heterogeneous Catalysts; in: Metalorganic Catalysts for Synthesis and Polymerisation; Ed. W. Kaminsky, Springer Verlag Berlin (1999) 97-101.

Metathese von Alkenen und Alkinen.

Prof. Dr. Bernd Wrackmeyer Lehrstuhl Anorganische Chemie II

Metallorganische Synthese
Die CC-Dreifach-Bindungs-Einheit in Alkinen gehört zu den attraktivsten Bausteinen in der metallorganischen und organischen Chemie. Das Synthesepotential läßt sich durch organometallische Substituenten noch beträchtlich erhöhen. Hierbei stehen besonders Silyl-, Stannyl- und Boryl-Gruppen im Mittelpunkt; jedoch lassen sich auch Übergangsmetall-Fragmente vorteilhaft einsetzen. Die erhöhte Reaktivität der Alkinyleinheit führt zur stereoselektiven Synthese neuer Alkene, zu Heterocyclen, zu neuartigen Carboranen und Metallocarboranen.

Metall-Stickstoff-Bindungen
Metallamide besitzen ein hohes Synthesepotential auf Grund der polaren M-N-Bindung. Von Interesse sind jedoch auch die Bindungsverhältnisse wegen der fast beliebig modifizierbaren basischen Eigenschaften des Amid-Stickstoff-Zentrums. Das Stickstoffatom kann mehrere gleiche oder verschiedene Metallatome verbrücken. Es kann auch Teil eines heteroaromatischen Systems sein (z. B. in Pyrrol-Derivaten).

"Multikern" NMR-Spektroskopie
Die Nutzung der hohen Informationsdichte der NMR-Spektroskopie läßt sich leicht verdeutlichen, wenn man bedenkt, daß in den untersuchten Verbindungen (siehe oben) mit wenigen Ausnahmen alle Elemente zumindest ein NMR-aktives Isotop besitzen (¹H, ^6/7Li, ¹³C, ^14/15N, ²⁹Si, ³¹P, ⁷⁷Se, ¹⁰³Rh, ^117/119Sn, ¹²⁵Te, ¹⁹⁵Pt, ¹⁹⁹Hg, ²⁰⁷Pb, um nur einige zu nennen). Alle verfügbaren NMR-spektroskopischen Methoden werden angewendet. Ferner werden Methoden entwickelt, um die Messung sogenannter Problemkerne zu verbessern (etwa 15N mit der natürlichen Häufigkeit von 0,37 % und prinzipiell geringer Empfindlichkeit für das NMR-Experiment).

Literaturhinweise:

B. Wrackmeyer, H. E. Maisel, W. Milius. Organo-Substituted 1,2-Dihydro-1,2,5-disilaborepines. Chem. Ber. / Recueil. 130 (1997) 19 1349-1352.

B. Wrackmeyer, H.-J. Schanz, W. Milius. Ein neuer Weg zu Tetracarba-nido-octaboranen(8) und die Molekülstruktur eines 6,9-Diferra-5,7,8,10-tetracarba-nido-decaboran(10)-Derivates. Angew. Chem. 109 (1997) 1145-1147; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 36 (1997) 1117-1119.

B. Wrackmeyer, J. Weidinger, W. Milius. Convenient Synthesis of N-Trimethylsilylaminotitanium Trichlorides. Z. Anorg. Allg. Chem. 624 (1998) 98-102.

B. Wrackmeyer, G. Kehr, H. E. Maisel, H. Zhou. N-Triorganostannyl Substituted Pyrroles, Indoles and N-Trimethylstannylcarbazole - Studied by Multinuclear Magnetic Resonance. Magn. Reson. Chem. 36 (1998) 39-45.

Eisen-Carbonyl-Komplex mit einem synthetisch schwer zugänglichen Nido-Carboran.