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Synthese und Anwendung neuartiger fluoreszierender Nitrone auf Naphthalsäureimid-Basis

  • Im Rahmen dieser Arbeit konnten 4-Pyrrolidin-1,8-naphthalimidomethylphenyl-N-tert-butylnitron (PNIMPN, 11), 4-Pyrrolidin-1,8-naphthalimidophenyl-N-tert-butylnitron (PNIPN, 34), 4-Pyrrolidin-1,8-naphthalimidomethyl-N-tert-butylnitron (PNIMN, 29) und das cyclische 4-Pyrrolidin-1,8-naphthalimidoethylpiperazin-N-oxid (PNIEPO, 24) synthetisiert werden. Die Synthese des 4-Pyrrolidin-1,8-naphthalimidophenyl-α-methyl-N-tert-butylnitron (21), ein Nitron mit einer α-Methyl-Gruppe zur Stabilitätserhöhung der gebildeten Radikale, wurde nicht erreicht. Diese Verbindungen ermöglichen die Identifizierung gebildeter Radikale, mittels ESR-Untersuchungen und gleichzeitig deren Entstehungsort innerhalb der Zelle, mittels in vitro-Messungen mit einem konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop (c-LSM). Dies beruht auf der Tatsache, dass die Nitrone fluoreszierend, aber ESR-inaktiv sind und nach der Reaktion mit Radikalen, ein persistentes Radikal bilden, welches nun keine Fluoreszenz aufweist, allerdings ESR-aktiv ist. Die ESR spektroskopischen Untersuchungen ergaben, dass die Verbindungen 24, 29 und 34, analog zum bereits von S. Hauck untersuchten p-Nitrostilbennitron, spin trapping-Eigenschaften besitzen. Der Nachweis und die Detektion von Hydroxyl-Addukten nach Arbeiten von Mitchell konnte nicht nachgewiesen werden. Als Grund kann eine zu geringe Enzymaktivität der eingesetzten Xanthinoxidase und/oder eine geringer Stabilität der radikalischen Addukte aufgeführt werden. Spätere Untersuchungen von A. Karbach unterstützen diese Annahmen. Messungen der Absorptionsmaxima der Verbindungen zeigten keine erwartete bathochrome Verschiebung nach Vergrößerung des π-Elektronensystems. Dies könnte durch eine mögliche sterische Hinderung der Rotation um die Imidbindung zurückzuführen sein. Kraftfeld- und ab initio-Berechnungen müssen dies noch bestätigen. Das PNIMPN (11) zeigt einen ungewöhnlichen „Pump-Effekt“ bei diesen Messungen. Dabei steigert sich die Intensität der Fluoreszenz bei einer Anregungswellenlänge von 488 nm, wenn zuvor mit 405 nm angeregt wurde. Dieser Effekt ist ebenfalls in Umgekehrter Reihenfolge zu beobachten. Genauere Untersuchungen zu dieser Beobachtung wurden nicht durchgeführt. Bei der Zytotoxizitätsmessung mittels des SRB-Tests, wurde festgestellt, dass alle synthetisierten Verbindungen innerhalb des eingesetzten Konzentrationsbereiches atoxisch für die verwendeten Zelllinien sind. Eine Ausnahme bildet hierbei, PNIMN (29) ist in einem Konzentrationsbereich ab 25 µM sehr toxisch. Alle getesteten Verbindungen akkumulieren vorwiegend in den Mitochondrien der Zellen, wodurch sie sich für die Untersuchung und Detektion von ROS innerhalb der Atmungskette eignen. PNIMN (29) und PNIEPO (24) akkumulieren zudem in den nucleoli im Zellkern. Die Versuche zur in vitro Fluoreszenzlöschung mittels c-LSM, dass alle Verbindungen eine Löschung der Fluoreszenz, nach Zugabe von Atmungsketteninhibitoren (Rotenon und Antimycin A), zeigen, die deutlich rascher erfolgt im Vergleich mit den bleaching Experimenten.
Metadaten
Author:Christian Kopp
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-42287
Advisor:Wolfgang E. Trommer
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2015/11/18
Year of Publication:2015
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2015/11/05
Date of the Publication (Server):2015/11/19
Number of page:XXV, 169
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
Licence (German):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vom 30.07.2015