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Untersuchungen an neuartigen sauerstoffsubstituierten Donoren und Akzeptoren für Singulettsauerstoff

Investigations of novel oxygen substituted donors and acceptors of singlet oxygen

  • Im Verlauf dieser Arbeit wurden Aromaten wie Naphthaline und Anthracene mit Singulettsauerstoff, einer reaktiven Form des gewöhnlichen Sauerstoffs, zu sogenannten Endoperoxiden umgesetzt. Die hier eingesetzten Systeme wurden mit funktionellen Gruppen modifiziert, die über eine Sauerstoffbrücke mit dem Aromaten verknüpft sind. Die daraus entstandenen Endoperoxide sind meist besonders labil und konnten in dieser Arbeit isoliert und umfassend untersucht werden. Hierbei wurde zum einen das Reaktionsverhalten untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Aromaten in Abhängigkeit ihrer funktionellen Gruppen unterschiedlich schnell mit Singulettsauerstoff reagieren. Die so ermittelten Reaktivitäten wurden zusätzlich durch theoretische Berechnungen gestützt. Die resultierenden Endoperoxide wurden unter verschiedenen Bedingungen wie erhöhter Temperatur oder einem sauren bzw. basischen Milieu auf ihre Stabilität hin untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die auf Naphthalinen basierenden Endoperoxiden den gebundenenIm Verlauf dieser Arbeit wurden Aromaten wie Naphthaline und Anthracene mit Singulettsauerstoff, einer reaktiven Form des gewöhnlichen Sauerstoffs, zu sogenannten Endoperoxiden umgesetzt. Die hier eingesetzten Systeme wurden mit funktionellen Gruppen modifiziert, die über eine Sauerstoffbrücke mit dem Aromaten verknüpft sind. Die daraus entstandenen Endoperoxide sind meist besonders labil und konnten in dieser Arbeit isoliert und umfassend untersucht werden. Hierbei wurde zum einen das Reaktionsverhalten untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Aromaten in Abhängigkeit ihrer funktionellen Gruppen unterschiedlich schnell mit Singulettsauerstoff reagieren. Die so ermittelten Reaktivitäten wurden zusätzlich durch theoretische Berechnungen gestützt. Die resultierenden Endoperoxide wurden unter verschiedenen Bedingungen wie erhöhter Temperatur oder einem sauren bzw. basischen Milieu auf ihre Stabilität hin untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die auf Naphthalinen basierenden Endoperoxiden den gebundenen Singulettsauerstoff in guten Ausbeuten oft schon bei sehr niedrigen Temperaturen (−40 bis 0 °C) freisetzen. Diese Verbindungen können daher als milde Quellen dieser reaktiven Sauerstoffspezies eingesetzt werden. Weiterhin konnten bei den Anthracenendoperoxiden Zerfallsmechanismen aufgeklärt und andere reaktive Sauerstoffspezies wie Wasserstoffperoxid oder Persäuren nachgewiesen werden. Zu den Modifikationen der Aromaten gehören auch Glucosereste. Dadurch könnten sich die hier hergestellten Endoperoxide als vielversprechende Verbindungen in der Krebstherapie herausstellen, da Krebszellen deutlich stärker als gesunde Zellen kohlenhydratreiche Verbindungen für ihren Stoffwechsel benötigen. Bei der Spaltung von Endoperoxiden mit Glucosesubstituenten werden ebenfalls reaktive Sauerstoffspezies frei, die so zum Zelltod führen könnten.show moreshow less
  • During the course of this work aromatic compounds like naphthalenes and anthracenes have been converted to so-called endoperoxides which are products of the reaction with a highly reactive form of oxygen: singlet oxygen. Beforehand the applied systems have been modified with several substituents that are linked via an oxygen-bridge to the aromatic core. The resulting endoperoxides are usually quite labile. In this work those labile compounds could be isolated and thoroughly investigated. At first, the manner of reaction was studied. The aromats showed different reactions rates with singlet oxygen, depending on their functional groups. Furthermore, the determined rate constants as well as certain trends could be supported and verified by theoretical calculations. The resulting endoperoxides have been examined for their stability under certain conditions like acids, bases and elevated temperature. Here it could be shown that naphthalene endoperoxides are able to release the bound endoperoxide in good yields at very low temperatures toDuring the course of this work aromatic compounds like naphthalenes and anthracenes have been converted to so-called endoperoxides which are products of the reaction with a highly reactive form of oxygen: singlet oxygen. Beforehand the applied systems have been modified with several substituents that are linked via an oxygen-bridge to the aromatic core. The resulting endoperoxides are usually quite labile. In this work those labile compounds could be isolated and thoroughly investigated. At first, the manner of reaction was studied. The aromats showed different reactions rates with singlet oxygen, depending on their functional groups. Furthermore, the determined rate constants as well as certain trends could be supported and verified by theoretical calculations. The resulting endoperoxides have been examined for their stability under certain conditions like acids, bases and elevated temperature. Here it could be shown that naphthalene endoperoxides are able to release the bound endoperoxide in good yields at very low temperatures to -40 to 0 °C). Hence, those compounds can be used as very mild sources of the reactive oxygen species. Moreover, the mechanisms referring to the decomposition of the anthracene endoperoxides could be clarified while other reactive oxygen species like hydrogen peroxide or peracids could be identified. A special modification of the aromats have been glucose substituents. The resulting aryl glycosides have been converted to promising endoperoxides. Such compounds could be used in cancer therapy, because cancer cells tend to need carbohydrate-based energy in a higher degree than healthy cells. During the cleavage of those glycoside endoperoxides reactive oxygen species are released, which might lead to cell death.show moreshow less

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Metadaten
Author:Marcel BauchORCiD
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus4-425140
DOI:https://doi.org/10.25932/publishup-42514
Referee:Torsten LinkerORCiDGND, Pablo WessigORCiDGND, Axel Georg GriesbeckORCiDGND
Advisor:Torsten Linker
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2019
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2019/02/07
Release Date:2019/03/08
Tag:Aromaten; Endoperoxide; Singulettsauerstoff
aromats; endoperoxides; singlet oxygen
Pagenumber:VI, 196, xiv, A-27
RVK - Regensburg Classification:VK 7107
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Chemie
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
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