Universität Tübingen - 1997/1998 Winter

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Text File | 1997-08-18 | 20.2 KB | 439 lines

14 Fakultaet fuer Chemie und Pharmazie INSTITUT FUER ANORGANISCHE CHEMIE Am Institut fuer Anorganische Chemie sind 7 Arbeitsgruppen taetig, die im Berichtszeitraum zahlreiche Originalpublikationen, Uebersichtsartikel und Buchbeitraege verfasst haben. Die wissenschaftlichen Aktivitaeten spiegeln sich darueber hinaus in der Beteiligung an ueberregionalen und internationalen Forschungsprojekten (DAAD, NATO, BMFT, DFG, VW, IBM, Degussa usw.), der Einwerbung von zusaetzlichen Forschungsmitteln und Grossgeraeten und Einladungen zu Konferenzen, Vortraegen bzw. Gastprofessuren wider; mehrere auslaendische Wissenschaftler waren zu Forschungsaufenthalten am Institut taetig. Die am Institut vertretenen Arbeitsgebiete spannen einen weiten Bogen von der klassischen anorganischen Festkoerperchemie ueber die Chemie polyedrischer Cluster- sowie Phosphor- und Schwefelverbindungen bis zur metallorganischen Komplexchemie und bioanorganischen Chemie. Neben den rein synthetischen und analytischen Gesichtspunkten interessieren vor allem die Aufklaerung von Bindungsverhaeltnissen, Ligandenfunktionen, Reaktionsmechanismen, Katalyseeigenschaften, Selektivitaets- und Aktivierungsprozessen; dabei werden saemtliche modernen spektroskopischen Methoden mit den Schwerpunkten Kristallstrukturanalyse, Elektronenmikroskopie, Multikernresonanz- und Festkoerper-NMR-Spektroskopie angewandt und entwickelt. Neben der intensiven Beschaeftigung mit Problemen der reinen Grundlagenforschung gewinnt die angewandte Forschung als Antwort auf aktuelle Herausforderungen immer mehr an Bedeutung, z. B. bei der organischen Synthese mit Hilfe von Uebergangsmetallkomplexen, bei der homogenkatalysierten Erzeugung von Erdoelersatzstoffen (Produkt- und Enantioselektivitaet), der Konzeption und Produktion neuer kristalliner und amorpher Materialien und Untersuchung ihrer Struktur, der Untersuchung neuer Traegermaterialien wie sie bei der Polykondensation von bifunktionellen Silanen (Sol-Gel-Prozess) erhalten werden, sowie bei der Entwicklung von Katalysatoren zur Abgasreinigung und Rauchgasentschwefelung. In diesem Zusammenhang beteiligt sich das Institut an den Forschungsschwerpunkten Realstruktur, Fehlordnung und Dynamik im Festkoerper des Forschungsfoerderungsprogramms des Landes Baden-Wuerttemberg. Die einzelnen Arbeitsgruppen innerhalb des Instituts befassen sich mit folgenden individuellen Forschungsprojekten: Hochdruckreaktionen von Metalloxidfluoriden, Thermoanalytik von Reduktionsprozessen, Probleme der HC-Aktivierung, Darstellung von Metallacyclen und hohlwasserstoffueberbrueckten Komplexen als Modellsubstanzen in der homogenen Katalyse, Cyclo-Cotrimerisierung von Alkinen mit Heteroalkinen, Methanol-(hydro)carbonylierung zu Acetaldehyd, Essigsaeure oder Ethylidendiacetat, dynamische NMR-Untersuchungen an fluktuierenden (Ether-phosphan)metall-Komplexen, polysiloxan-gebundene (Ether-phosphan)metall-Komplexe und ihre CP-MAS-NMR-spektroskopische Charakterisierung, massgeschneiderte Liganden fuer die enantioselektive Hydrierung, Chemie und Strukturchemie von Kupfer, Silber und Gold, Synthese und Strukturuntersuchungen von Verbindungen mit Metall-Stickstoff-Bindungen, d10-d10-Wechselwirkungen und polyedrischen Clustergeruesten, Bestimmung der Struktur von kristallinen und amorphen Festkoerpern, neue Varianten der Perowskit-Chemie unter besonderer Beruecksichtigung von katalytischen Eigenschaften, Lumineszenzeffekten und Supraleitungsphaenomenen. INSTITUT FUeR ORGANISCHE CHEMIEC Im Bereich des Lehrstuhls fuer Organische Chemie I sind in den Berichtsjahren die Arbeitsschwerpunkte Naturstoffchemie (Peptide, Nucleotide, Huminsaeuren, natuerlich vorkommende Metallkomplexe), Chromatographie, funktionalisierte Polymere, fortgesetzt worden. Aber auch Oekologie und Umweltforschung, Umweltschutz, Recycling und Katalyse sind in den letzten Jahren zu bestimmenden Schwerpunkten innerhalb des Instituts fuer Organische Chemie geworden. Praxisnahe Fragestellungen bilden eine wesentliche Ergaenzung der Grundlagenforschung. Die Palette der Forschungsgebiete reicht von der Erzeugung von Oel aus Klaerschlamm bis zur Untersuchung der Konformation von Arzneimitteln in Loesung, von der Entwicklung neuer Pestizide bis zu analytischen Fragestellungen. Im Bereich des Lehrstuhls fuer Organische Chemie II wurden in diesem Berichtszeitraum folgende Forschungsschwerpunkte verfolgt: Organische Leiter und Halbleiter auf der Basis von polymeren makrocyclischen Metallkomplexen, hier bevorzugt Phthalocyanine und verwandte Makrocyclen. Es wurden vor allem loesliche Systeme untersucht, diese auch im Hinblick auf nicht linear optische Eigenschaften und ihren Einsatz als Langmuir Blodgett-Filme. Diese Arbeiten werden durch ein Landesforschungsfoerderungs-Projekt unterstuetzt. Weitere Schwerpunkte am Lehrstuhl fuer Organische Chemie II sind Untersuchungen ueber sogenannte low-gap-Polymere, wobei im Mittelpunkt Polythiophene stehen und sogenannte Bandpolymere als organische Halbleiter. Diese Projekte werden vom BMFT gefoerdert. Weitere Schwerpunkte sind die Chemie von Perfluoralkylsulfonen sowie Untersuchungen ueber spezielle Carbokationen, z. B. Alkinylcarbeniumionen. In der Umweltforschung wurden von verschiedenen Arbeitsgruppen des Instituts analytische Methoden zur Erkennung und Quantifizierung umweltgefaehrdender Substanzen vorangetrieben und Verfahren zum Recycling von Abfaellen ausgearbeitet. Methoden zur Wiedergewinnung toxischer Metalle, wie Cadmium, Quecksilber, Plutonium, Nickel und Zink, chromatographische Methoden zur Analyse cancerogener Verbindungen in Abwaessern, Trinkwasser und Abfaellen zaehlen dazu ebenso, wie Arbeiten zur Gewinnung von Oel und Kohle aus Klaerschlamm und Muell und wie Verfahren zur Entschwefelung von Erdoel. Im Schwerpunkt Naturstoffchemie, der mit dem Sonderforschungsbereich 76 eng verknuepft ist, wurden neue Antibiotika aufgeklaert und synthetisiert, die als natuerliche Insektizide Einsatz finden koennen; die Struktur von Huminsaeuren, die wichtige Inhaltsstoffe von Boeden und Gewaessern darstellen und deren Zusammensetzung ueber Jahrzehnte als gesichert angenommen wurde, ist neu ermittelt worden; zahlreiche Nucleinsaeurefragmente sind synthetisiert worden; elektrochemische Methoden wurden in die Naturstoffsynthese eingefuehrt. Organische Radikale, elektrochemische Synthesen, Plasmachemie, Konfigurations- und Konformationsanalyse von Naturstoffen, Organo-Schwefel-Chemie, Carbene und thermische Umlagerungen von Kohlenwasserstoffen sind weitere Themen verschiedener Arbeitsgruppen. Spektroskopische Methoden werden besonders auf dem Gebiet der 1H-, 13C- und Festkoerperkernresonanz und der ESR- (z. B. ENDOR)Spektroskopie angewandt und weiterentwickelt.C Einen uebergreifenden Schwerpunkt stellt die Entwicklung neuer und Verfeinerung bekannter chromatographischer Trennverfahren dar. Regelmaessig ausgebuchte Fortbildungskurse belegen die fuehrende Stellung, die das Tuebinger Institut in diesem Bereich einnimmt. INSTITUT FUeR PHYSIKALISCHE UND THEORETISCHE CHEMIE Schwerpunkte der Forschung in der Physikalischen Chemie sind Untersuchungen von Molekuelen, Festkoerpern und Oberflaechen unter thermodynamischen, kinetischen und spektroskopischen Gesichtspunkten. 1987 wurde ein "Zentrum fuer Grenzflaechenanalytik und Sensorik" eingerichtet. Schwerpunkt der Arbeiten an diesem Zentrum ist die Grundlagenforschung zu neuen Materialien und Grenzflaechenphaenomenen in der Molekular- und Mikroelektronik, in der chemischen und biochemischen Sensorik sowie in der heterogenen Katalyse. Dabei werden Elektronen-, Photonen-, Atom- und Ionenstrahl-Untersuchungsmethoden zum Studium der vibronischen, elektronischen und magnetischen Quantenstruktur niederdimensionaler Systeme eingesetzt. Ziel ist es, eine Korrelation des atomistischen Aufbaus dieser Systeme mit elektrischen, optischen, magnetischen und chemischen Eigenschaften ueber die statistische Thermodynamik zu bekommen. Untersuchte Substanzklassen sind Metalle, Halbleiter, Oxide mit Elektronen-, Ionen- und gemischter Leitung, kristallisierbare und polymere organische Materialien und Membranen. Mit Hilfe der Mikrowellenspektroskopie und der Elektronenbeugung in der Gasphase werden geometrische Strukturen kleiner Molekuele bestimmt, wobei der Schwerpunkt bei fluorierten Verbindungen und Phosphorverbindungen liegt. Infrarot-, Raman- und Kernresonanz-Spektroskopie liefern Aussagen ueber intermolekulare Wechselwirkungen, insbesondere Wasserstoffbrueckenbindungen in niedermolekularen Assoziaten und Polymeren. Im Bereich der UV/VIS-Spektroskopie werden anwendungsbezogene Untersuchungen ueber chemische Aktinometer und ueber die Photostabilitaet von Laserfarbstoffen durchgefuehrt. Absorptions- und Emissions-Spektroskopie im UV-Bereich dient der Untersuchung von Elektronen- und Protonenuebertragung zwischen Molekuelen und Festkoerpern bei der heterogenen Katalyse an polykristallinen Materialien sowie hierbei entstehender kurzlebiger Zwischenprodukte. Schwerpunkte der Arbeitsgruppen der Theoretischen Chemie sind theoretische Behandlungen chemischer Reaktionen mit aussergewoehnlichen Eigenschaften wie zeitlich periodischen und spontan unregelmaessigen Oszillationen. Daneben werden die quantenchemischen Grundlagen einer neuen Klasse der fuer die technische Anwendung wichtigen eindimensionalen Leiter erarbeitet. Interdisziplinaere Forschungsaktivitaeten am Institut fuer Physikalische und Theoretische Chemie: 1.Sonderforschungsbereich "Physikalische und chemische Grundlagen der molekularen Elektronik" (gemeinsam mit der Universitaet Stuttgart). 2.Verbundprojekt mit dem Max Planck-Institut (Stuttgart) und Battelle-Institut (Frankfurt): "Sensoren mit Festkoerperionenleitern." 3.VW-Stiftungs-Projekt, gemeinsam mit der Experimentalphysik: "Atomistische Eigenschaften von Josephson-Tunnelkontakten." 4.DFG-Schwerpunktprogramm "Hochenergetische Spektroskopie von Molekuelen und Festkoerpern: Defekte an Oxiden." 5.Verbundprojekt mit der University of Kent, England: "Characterization of adsorbed species on organo-metallic sensor materials." 6.Forschungsschwerpunkt des Landes Baden-Wuerttemberg, gemeinsam mit den Instituten fuer Anorganische und Organische Chemie: "Heterogene und homogene Katalyse, Reaktivitaet und Quanten-Struktur fixierter Uebergangsmetallkomplexe." 7.BMFT-Industrie-Verbundprojekt: "Katalytische Oxidation und Reduktion von Schadstoffen in Abgasen." 8.Forschungskooperation mit dem Institut fuer Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde: "Elektrochemie und photo-elektronenspektroskopische Charakterisierung von Korrosionsschichten an Dentallegierungen." 9.BMFT-Verbundprojekt mit den Instituten fuer Experimentalphysik, Anorganische Chemie und Kristallographie: "Festkoerperchemie, Strukturanalyse und Duennschichttechnologie fuer oxidische Hoch-Tc-Supraleiter." 10.BMFT-Verbundprojekt mit dem NMI Reutlingen und der Universitaet Mainz: "Spektroskopische und funktionelle Charakterisierung von Membran-Oberflaechen." 11.ESPRIT Basic Research EG Action, Forschungsverband mit Queen Mary College, London (GB), University of Edinburgh (GB), University of Genua (I), MPI Stuttgart und Fa. Leitz, Wetzlar: "Structure and transport properties of organic low-dimensional systems for applications to it." 12.EEC-Forschungsverbund mit JRC Petten (NL), Ispra (I), Universitaet Madrid (E) und Universitaet Milano (I): "Chemical thin film sensors." 13.BMFT-Verbundprojekt mit dem Fraunhofer-Institut fuer Physikalische Messtechnik, Freiburg und dem Zentrum fuer Mikroelektronik der Univ. Lausanne (Schweiz): "Duennschichtstrukturen zur chemischen Sensorik." 14.BMFT-Verbund mit der KFK Karlsruhe, Universitaet Heidelberg, Universitaet Stuttgart und der Industrie: "Transportphaenomene in Polymersubstrat/Grenzschichten: Praeparation und Charakterisierung niederdimensionaler molekularer Systeme fuer elektronische Anwendungen." 15.BMFT-Verbundprojekt mit den Instituten fuer Organische Chemie und dem MPI fuer Biologie: "Biosensoren: Sensorsysteme auf Rezeptorbasis." 16.Materialforschungszentrum Univ. Tuebingen/Stuttgart (Materialforschungsprojekt 1): "Biohybride Organe." 17.Materialforschungszentrum Univ. Tuebingen/Stuttgart (Materialforschungsprojekt 4): "Biosensorik und Biokompatibilitaet." PHYSIOLOGISCH-CHEMISCHES INSTITUT Am Physiologisch-Chemischen Institut werden in 11 verschiedenen Arbeitskreisen neue Gebiete der Biochemie, darunter Anorganische Biochemie, Biochemie der Hormone, Enzymologie, Molekulargenetik, Neurobiochemie, Pathobiochemie, Physikalische Biochemie, Schadstoffbiochemie, Stoffwechselregulation und Zellbiochemie bearbeitet. Anorganisch-biochemische Fragestellungen umfassen: Die natuerliche Rolle von Schwermetallen im Organismus, Mechanismen der Toxizitaet von Cadmium, Quecksilber und Kupfer auf molekularer Ebene, Entgiftung (Dekontamination) von inkorporierten Schwermetallen durch endogene (vom Organismus selbst synthetisierte) Komplexbildner und deren moegliche Anwendungsbereiche, Pharmakologische Wirkung und Anwendung von Kupfer-Komplexen zur moeglichen Behandlung von Rheuma, Arthritis und anderen entzuendlichen Prozessen. Molekulare Mechanismen der Hormonwirkung werden im Zusammenhang von Insulin-Rezeptorbindungen untersucht. Aufgrund dieser Bindungsstudien wird die Synthese eines niedermolekularen Insulinfragmentes angestrebt, das noch alle zur Rezeptorbindung notwendigen Parameter enthaelt und volle biologische Wirkung zeigt. Die Wirkungsweise maennlicher Sexualhormone (Androgene) soll auf molekularer Ebene durch Untersuchung von Struktur, Wirkungsweise und Regulation spezifischer Hormon-Rezeptoren aufgeklaert werden. Multienzymkomplexe spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation des Zellstoffwechsels. Mit Hilfe enzymkinetischer, physikochemischer und elektronenoptischer Methoden wird versucht, diese Regulationsmechanismen zu entschluesseln. Die Arbeiten haben unter anderem das Ziel, kuenstliche Multienzymkomplexe zu entwickeln, die bei biotechnologischen Verfahren eingesetzt werden koennen. Molekulargenetische Methoden sind als neue Untersuchungstechniken hervorragend geeignet als Hilfsmittel zur Aufklaerung intrazellulaerer Regelvorgaenge bei Mikroorganismen. Es ist gelungen, Hefestaemme durch genetische Veraenderungen zu "konstruieren", in denen durch Ausfall spezifischer Regelsysteme einzelne Inhaltsstoffe in hoher Ausbeute gebildet werden, was deren industrielle Aufarbeitung wesentlich erleichtert. Untersuchungen mit analoger Zielsetzung werden derzeit an Streptomyceten durchgefuehrt. Durch gezieltes Einfuehren neuer peptidcodierender Gensequenzen sollen Hefestaemme hergestellt werden, die fuer die biotechnologische Produktion von Peptidhormonen verwendet werden koennen. Durch die Entwicklung von Methoden, die die Kultivierung von Zellen des Gehirns ermoeglichen, sowie Kreuzungen (Hybride) verschiedener Gehirnzellen und von Tumorzellen herzustellen vermoegen, ist es moeglich geworden, die Funktion der molekularen Mechanismen von Signaluebertragungen zwischen den einzelnen Gehirnzellen zu analysieren. So koennen beispielsweise die Wirkungsmechanismen von Neurohormonen an Zellkulturen mit biochemischen Methoden studiert werden. Weiterhin werden Zellkulturen fuer Untersuchungen zur unterschiedlichen Funktion der einzelnen im Gehirn vorkommenden Zelltypen eingesetzt. Es eroeffnen sich hier neue Wege, die komplexen, innerhalb des Gehirns wirkenden chemischen Vorgaenge aufzuklaeren. In der Physikalischen Biochemie werden Arbeiten auf dem Gebiet der Isolierung, Strukturaufklaerung und biologischen Wirkung von Peptidhormonen sowie der physiologischen Wirkung biologisch aktiver Verbindungen aus Heilpflanzen durchgefuehrt. Darueber hinaus werden biologisch aktive Peptide und Kohlenhydrate synthetisiert. Ausserdem werden Zellkulturen fuer Untersuchungen zum Stoffwechsel und zum Wirkungsmechanismus von Arzneimitteln entwickelt. Diese Untersuchungen haben unter anderem die Reduzierung von Tierversuchen bei der Entwicklung und Pruefung von Pharmaka zum Ziel. Kulturen von Leberzellen werden zur Charakterisierung von Kontrollmechanismen hoeherer Organismen eingesetzt. Hier koennen die Wirkungen von Hormonen auf den Zell-Stoffwechsel sowie pathobiochemische Mechanismen untersucht werden. Ebenso koennen Zell-Zell-Interaktionen und deren Auswirkungen auf biochemische Vorgaenge nur in Kulturen erfasst werden. Die Vorgaenge der Ausscheidung von Gallensaeuren und deren medikamentoese Beeinflussung werden untersucht. Weiterhin werden Methoden entwickelt, durch die Leberzellen ueber laengere Zeitraeume in Kultur gehalten werden koennen, so dass sie fuer Arbeiten zum Nachweis und zum Wirkungsmechanismus von Schadstoffen als Alternative zu Tierversuchen eingesetzt werden koennen. Im Bereich der Zellbiochemie werden verschiedene Aspekte der Gen-Verdopplung (DNA-Replikation) im Kern von tierischen Zellen, insbesondere von Krebszellen, untersucht. Die derzeitigen Projekte befassen sich insbesondere mit der Regulation der DNA-Replikation in Tumorzellen sowie mit ihrer zeitlichen und raeumlichen Organisation. Bei den Arbeiten werden biochemisch-molekular-biologische, zellbiologische und gentechnologische Methoden sowie Computermodelle eingesetzt. INSTITUT FUeR CHEMISCHE PFLANZENPHYSIOLOGIE Am Institut fuer Chemische Pflanzenphysiologie beschaeftigen sich derzeit vier Arbeitsgruppen mit Forschungen im Bereich der Pflanzenphysiologie und der pflanzlichen Biochemie. Dabei werden sowohl Themen der Grundlagenforschung als auch praxisorientierte Probleme bearbeitet. Eine der Gruppen studiert die Primaerprozesse der pflanzlichen Photosynthese und deren moegliche Simulation in kuenstlichen Systemen. Dabei interessieren besonders die Freisetzung molekularen Sauerstoffs durch belichtete Kristallsuspensionen und die Reduktion des Kohlendioxids an Halbleiter-Oberflaechen. Dieselbe Gruppe untersucht Stoffwechselstoerungen, die eine Begasung mit ozonreicher Luft in Fichtennadeln ausloest. Die seit Jahren laufenden Arbeiten ueber die Identifizierung von Schadstoffen aus Algen und deren Biogenese werden auch weiterhin fortgesetzt. Eine andere Gruppe kombiniert ueber Protoplasten, Protoplastenfusion und Pflanzenregeneration Sorteneigenschaften in Kartoffeln und untersucht, Resistenzen somatisch zu uebertragen und Resistenzmechanismen aufzuklaeren. In einem weiteren Projekt wird ueber die Photobiochemie von blaulicht-gesteuerten Reaktionen und Photorezeptoren bei niederen Pilzen gearbeitet. Eine vierte Arbeitsgruppe widmet sich Untersuchungen zur Osmoregulation von Pflanzen. Anknuepfend an fruehere Untersuchungen an der einzelligen Alge Dunaliella wurde mit Experimenten zu Wasserstress-Problemen bei landwirtschaftlichen Kulturpflanzen begonnen. PHARMAZEUTISCHES INSTITUT Der Bereich Pharmazie umfasst 9 Arbeitsgruppen, die an den Lehrstuehlen fuer Pharmazeutische Chemie, Pharmaz. Technologie, Pharmaz. Biologie sowie Pharmakologie fuer Naturwissenschaftler taetig sind. Aufgrund der unterschiedlichen Fachrichtungen ergibt sich ein sehr breites Arbeitsspektrum. Pharmazeutische Chemie Arzneistoffsynthese unter Verwendung dreidimensionaler Computergraphik/Molecular Modelling-Verfahren; in-vitro-Untersuchung zur Arachidonsaeurekaskade; Chirale Amphiphile, chirale Liposomen, Phospholipidanaloga; Entwicklung chemischer und physikalisch-chemischer Methoden zur Arzneimitteluntersuchung; Analytik herkoemmlicher und synthetischer Rausch- und Suchtmittel; Wirkungsmechanismus von Arzneistoffen (Antidepressiva, Biochemie der Signal- und Reizuebertragung). Pharmazeutische Technologie Als erster Arbeitsschwerpunkt sind feste Arzneiformen und insbesondere Fragen der Tablettierung zu nennen. Die Arbeiten umfassen sowohl die Instrumentierung von Tablettenpressen, die Entwicklung neuer Hilfsstoffe fuer die Tablettierung, die Optimierung von Tablettenrezepturen und Arbeiten zum Kompressionsvorgang. Der zweite Arbeitsschwerpunkt befasst sich mit der Stabilisierung von Arzneiformen vorzugsweise aus dem Gebiet der Loesungen und der pflanzlichen Arzneizubereitungen. Pharmazeutische Biologie Naturstoff-Isolierung und -Strukturaufklaerung (Biosynthese und Biotransformation), Techniken der Zellkulturproduktion. Pharmakologie fuer Naturwissenschaftler Mechanismus der Freisetzung von Insulin und ihre Beeinflussung; Neuropeptide und ihre Wirkungen; Rezeptortypen. Das Pharmazeutische Institut ist daneben massgeblich an der laufenden Bearbeitung der amtlichen Arzneibuecher beteiligt. Die Ergebnisse dieser umfangreichen Arbeiten erscheinen als Monographien im Europaeischen, Deutschen und Homoeopathischen Arzneibuch.