Synthesis and physical properties of lipid-based poly(ester-urethane)s, I: Effect of varying polyester segment length

Four aliphatic thermoplastic poly(ester-urethane)s (PEUs) with similar molecular weights but varying polyesters molecular weight (534-1488 g/mol) were prepared from polyester diols, obtained by melt condensation of Azelaic acid and 1,9-Nonanediol, and 1,7-heptamethylene di-isocyanate (HPMDI) all sourced from vegetable oil feedstock. The thermal, and mechanical properties, and crystal structure of PEUs were investigated using DSC, TGA, DMA, tensile analysis and WAXD. For sufficiently long polyester chain, WAXD data indicated no hydrogen bonds polyethylene (PE)-like crystalline packing and for short polyester chains, small crystal domains with significant H-bonded polyamide (PA)-like packing. Crystallinity decreased with decreasing polyester molecular weights. The polymorphism of PEUs and consequently their melting characteristics were found to be largely controlled by polyester segment length. TGA of the PEUs indicated improved thermal stability with decreasing polyester chain length, suggesting a stabilization effect by urethane groups. Mechanical properties investigated by DMA and tensile analysis were found to scale predictably with the overall crystallinity of PEUs. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Nicht-wässrige Emulsionspolymerisationen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Darstellung von Latexpartikeln in nicht-wässrigen Emulsionssystemen. Hintergrund der Untersuchungen war die Frage, ob es durch die Anwendung von nicht-wässrigen Emulsionen ermöglicht werden kann, sowohl wassersensitive Monomere als auch feuchtigkeitsempfindliche Polymerisationen zur Darstellung von Polymer-Latexpartikeln und deren Primärdispersionen einzusetzen. Das Basiskonzept der Arbeit bestand darin, nicht-wässrige Emulsionen auf der Basis zweier nicht mischbarer organischer Lösungsmittel unterschiedlicher Polarität auszubilden und anschließend die dispergierte Phase der Emulsion zur Synthese der Latexpartikel auszunutzen. Hierzu wurden verschiedene nicht-wässrige Emulsionssysteme erarbeitet, welche als dispergierte Phase ein polares und als kontinuierliche Phase ein unpolares Lösungsmittel enthielten. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde in den nachfolgenden Untersuchungen zunächst die Anwendbarkeit solcher Emulsionen zur Darstellung verschiedener Acrylat- und Methacrylatpolymerdispersionen mittels radikalischer Polymerisation studiert. Um zu zeigen, dass die hier entwickelten nicht-wässrigen Emulsionen auch zur Durchführung von Stufenwachstumsreaktionen geeignet sind, wurden ebenfalls Polyester-, Polyamid- und Polyurethan-Latexpartikel dargestellt. Die Molekulargewichte der erhaltenen Polymere lagen bei bis zu 40 000 g/mol, im Vergleich zu wässrigen Emulsions- und Miniemulsions¬polymerisationssystemen sind diese um den Faktor fünf bis 30 höher. Es kann davon ausgegangen werden, dass hauptsächlich zwei Faktoren für die hohen Molekulargewichte verantwortlich sind: Zum einen die wasserfreien Bedingungen, welche die Hydrolyse der reaktiven Gruppen verhindern, und zum anderen die teilweise erfüllten Schotten-Baumann-Bedingungen, welche an der Grenzfläche zwischen dispergierter und kontinuierlicher Phase eine durch Diffusion kontrollierte ausgeglichene Stöchiometrie der Reaktionspartner gewährleisten. Somit ist es erstmals möglich, hochmolekulare Polyester, -amide und -urethane in nur einem Syntheseschritt als Primär¬dispersion darzustellen. Die Variabilität der nicht-wässrigen Emulsionen wurde zudem in weiteren Beispielen durch die Synthese von verschiedenen elektrisch leitfähigen Latices, wie z.B. Polyacetylen-Latexpartikeln, aufgezeigt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die entwickelten nicht-wässrigen Emulsionen eine äußerst breite Anwendbarkeit zur Darstellung von Polymer-Latexpartikeln aufweisen. Durch die wasserfreien Bedingungen erlauben die beschriebenen Emulsionsprozesse, Latexpartikel und entsprechende nicht-wässrige Dispersionen nicht nur traditionell radikalisch, sondern auch mittels weiterer Polymerisationsmechanismen (katalytisch, oxidativ oder mittels Polykondensation bzw. -addition) darzustellen.

Synthesis and applications of N-Metallo ketene imines

N-metallo ketene imines are attractive for the preparation of a wide range of organic compounds. Our research group has been engaged in the preparation and application of the N-metallo imines (SKIs). In this frame we have studied the uncatalyzed reaction of SKIs with isocyanates to give the corresponding malonamides with good yields. It has been demonstrated that the use of SKIs, instead of simple lithium anion of nitriles, is essential for the success of the reaction. A possible explanation assumes that this new reaction proceeds via a silatropism. In the course of our studies, reported in this thesis, the synthesis and the reactivity of N-silyl ketene imines in the preparation of 2,2-diaryl-3,4- dihydroxy- alcanonitrile in an uncatalyzed adol-type reaction has been performed. Our conception has been to use a chiral aldehyde to introduce asymmetric induction at the β-position and at the α-quaternary stereogenic center in the new forming diols. To achieve this goal, we used diarylacetonitrile as the substrate to form the corresponding N-trimethylsylilketene-imines to be reacted with (S)–lactic aldehyde with different protecting groups on the hydroxyl functionality. A number of 2,2-diaryl-3,4-dihydroxy-pentanenitrile were prepared with good to excellent stereo-control and satisfactory yields. Extension of this protocol to other metallo-ketene imines was performed. Accordingly, the preparation of tin ketene imines was attempted in analogy of the corresponding silyl ketene imine. The reaction of tin ketene imines with aldehydes was tested as a new tool for the synthesis of beta-hydroxynitriles starting from carbonyl compounds (aldehydes and/or ketones). Dialkyl(aryl)silyl nitriles and dialkyl(aryl)tin nitriles presents different reactivity. Finally, N-aluminium-ketene imines, as nucleophilic partner in the opening reaction of epoxides were studied. Preliminary positive results foster us to continue our studies in enlightening the scope and the limitations of this new reaction.

Biochemical analysis of the phosphatase domain of the human soluble epoxide hydrolase (sEH)

Die lösliche Epoxidhydrolase (sEH) gehört zur Familie der Epoxidhydrolase-Enzyme. Die Rolle der sEH besteht klassischerweise in der Detoxifikation, durch Umwandlung potenziell schädlicher Epoxide in deren unschädliche Diol-Form. Hauptsächlich setzt die sEH endogene, der Arachidonsäure verwandte Signalmoleküle, wie beispielsweise die Epoxyeicosatrienoic acid, zu den entsprechenden Diolen um. Daher könnte die sEH als ein Zielenzym in der Therapie von Bluthochdruck und Entzündungen sowie diverser anderer Erkrankungen eingesetzt werden. rnDie sEH ist ein Homodimer, in dem jede Untereinheit aus zwei Domänen aufgebaut ist. Das katalytische Zentrum der Epoxidhydrolaseaktivität befindet sich in der 35 kD großen C-terminalen Domäne. Dieser Bereich der sEH s wurde bereits im Detail untersucht und nahezu alle katalytischen Eigenschaften des Enzyms sowie deren dazugehörige Funktionen sind in Zusammenhang mit dieser Domäne bekannt. Im Gegensatz dazu ist über die 25 kD große N-terminale Domäne wenig bekannt. Die N-terminale Domäne der sEH wird zur Haloacid Dehalogenase (HAD) Superfamilie von Hydrolasen gezählt, jedoch war die Funktion dieses N-terminal Domäne lange ungeklärt. Wir haben in unserer Arbeitsgruppe zum ersten Mal zeigen können, dass die sEH in Säugern ein bifunktionelles Enzym ist, welches zusätzlich zur allgemein bekannten Enzymaktivität im C-terminalen Bereich eine weitere enzymatische Funktion mit Mg2+-abhängiger Phosphataseaktivität in der N-terminalen Domäne aufweist. Aufgrund der Homologie der N-terminalen Domäne mit anderen Enzymen der HAD Familie wird für die Ausübung der Phosphatasefunktion (Dephosphorylierung) eine Reaktion in zwei Schritten angenommen.rnUm den katalytischen Mechanismus der Dephosphorylierung weiter aufzuklären, wurden biochemische Analysen der humanen sEH Phosphatase durch Generierung von Mutationen im aktiven Zentrum mittels ortsspezifischer Mutagenese durchgeführt. Hiermit sollten die an der katalytischen Aktivität beteiligten Aminosäurereste im aktiven Zentrum identifiziert und deren Rolle bei der Dephosphorylierung spezifiziert werden. rnrnAuf Basis der strukturellen und möglichen funktionellen Ähnlichkeiten der sEH und anderen Mitgliedern der HAD Superfamilie wurden Aminosäuren (konservierte und teilweise konservierte Aminosäuren) im aktiven Zentrum der sEH Phosphatase-Domäne als Kandidaten ausgewählt.rnVon den Phosphatase-Domäne bildenden Aminosäuren wurden acht ausgewählt (Asp9 (D9), Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124), Lys160 (K160), Asp184 (D184), Asp185 (D185), Asn189 (N189)), die mittels ortsspezifischer Mutagenese durch nicht funktionelle Aminosäuren ausgetauscht werden sollten. Dazu wurde jede der ausgewählten Aminosäuren durch mindestens zwei alternative Aminosäuren ersetzt: entweder durch Alanin oder durch eine Aminosäure ähnlich der im Wildtyp-Enzym. Insgesamt wurden 18 verschiedene rekombinante Klone generiert, die für eine mutante sEH Phosphatase Domäne kodieren, in dem lediglich eine Aminosäure gegenüber dem Wildtyp-Enzym ersetzt wurde. Die 18 Mutanten sowie das Wildtyp (Sequenz der N-terminalen Domäne ohne Mutation) wurden in einem Expressionsvektor in E.coli kloniert und die Nukleotidsequenz durch Restriktionsverdau sowie Sequenzierung bestätigt. Die so generierte N-terminale Domäne der sEH (25kD Untereinheit) wurde dann mittels Metallaffinitätschromatographie erfolgreich aufgereinigt und auf Phosphataseaktivität gegenüber des allgemeinen Substrats 4-Nitophenylphosphat getestet. Diejenigen Mutanten, die Phosphataseaktivität zeigten, wurden anschließend kinetischen Tests unterzogen. Basiered auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen wurden kinetische Parameter mittels vier gut etablierter Methoden berechnet und die Ergebnisse mit der „direct linear blot“ Methode interpretiert. rnDie Ergebnisse zeigten, dass die meisten der 18 generierten Mutanten inaktiv waren oder einen Großteil der Enzymaktivität (Vmax) gegenüber dem Wildtyp verloren (WT: Vmax=77.34 nmol-1 mg-1 min). Dieser Verlust an Enzymaktivität ließ sich nicht durch einen Verlust an struktureller Integrität erklären, da der Wildtyp und die mutanten Proteine in der Chromatographie das gleiche Verhalten zeigten. Alle Aminosäureaustausche Asp9 (D9), Lys160 (K160), Asp184 (D184) und Asn189 (N189) führten zum kompletten Verlust der Phosphataseaktivität, was auf deren katalytische Funktion im N-terminalen Bereich der sEH hindeutet. Bei einem Teil der Aminosäureaustausche die für Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124) und Asn185 (D185) durchgeführt wurden, kam es, verglichen mit dem Wildtyp, zu einer starken Reduktion der Phosphataseaktivität, die aber dennoch für die einzelnen Proteinmutanten in unterschiedlichem Ausmaß zu messen war (2 -10% and 40% of the WT enzyme activity). Zudem zeigten die Mutanten dieser Gruppe veränderte kinetische Eigenschaften (Vmax allein oder Vmax und Km). Dabei war die kinetische Analyse des Mutanten Asp11  Asn aufgrund der nur bei dieser Mutanten detektierbaren starken Vmax Reduktion (8.1 nmol-1 mg-1 min) und einer signifikanten Reduktion der Km (Asp11: Km=0.54 mM, WT: Km=1.3 mM), von besonderem Interesse und impliziert eine Rolle von Asp11 (D11) im zweiten Schritt der Hydrolyse des katalytischen Zyklus.rnZusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass alle in dieser Arbeit untersuchten Aminosäuren für die Phosphataseaktivität der sEH nötig sind und das aktive Zentrum der sEH Phosphatase im N-terminalen Bereich des Enzyms bilden. Weiterhin tragen diese Ergebnisse zur Aufklärung der potenziellen Rolle der untersuchten Aminosäuren bei und unterstützen die Hypothese, dass die Dephosphorylierungsreaktion in zwei Schritten abläuft. Somit ist ein kombinierter Reaktionsmechanismus, ähnlich denen anderer Enzyme der HAD Familie, für die Ausübung der Dephosphorylierungsfunktion denkbar. Diese Annahme wird gestützt durch die 3D-Struktur der N-terminalen Domäne, den Ergebnissen dieser Arbeit sowie Resultaten weiterer biochemischer Analysen. Der zweistufige Mechanismus der Dephosphorylierung beinhaltet einen nukleophilen Angriff des Substratphosphors durch das Nukleophil Asp9 (D9) des aktiven Zentrums unter Bildung eines Acylphosphat-Enzym-Zwischenprodukts, gefolgt von der anschließenden Freisetzung des dephosphorylierten Substrats. Im zweiten Schritt erfolgt die Hydrolyse des Enzym-Phosphat-Zwischenprodukts unterstützt durch Asp11 (D11), und die Freisetzung der Phosphatgruppe findet statt. Die anderen untersuchten Aminosäuren sind an der Bindung von Mg 2+ und/oder Substrat beteiligt. rnMit Hilfe dieser Arbeit konnte der katalytischen Mechanismus der sEH Phosphatase weiter aufgeklärt werden und wichtige noch zu untersuchende Fragestellungen, wie die physiologische Rolle der sEH Phosphatase, deren endogene physiologische Substrate und der genaue Funktionsmechanismus als bifunktionelles Enzym (die Kommunikation der zwei katalytischen Einheiten des Enzyms) wurden aufgezeigt und diskutiert.rn

Abbaubare Polymere und Kupfer-katalysierte Reaktionen in Miniemulsion zum Aufbau funktioneller Nanopartikel und –kapseln

Die vorliegende Dissertation zeigte die Anwendung von funktionellen Monomeren um Nanokapseln und Nanopartikeln, die mit der Miniemulsionstechnik hergestellt wurden, eine Vielzahl von Eigenschaften zu verleihen. Hierbei wurden zum einen die Vorteile der Miniemulsionstechnik genutzt, die vor allem eine sehr große Bandbreite von Methoden und Monomeren erlaubt. Zum anderen wurden durch das Design der Monomere neue Polymere mit speziellen Eigenschaften synthetisiert.rnEs wurden abbaubare Polymere synthetisiert, die für Freisetzungs- und Sensorapplikationen verwendet werden konnten. Hierzu wurde durch die Verwendung von Dioxepanen die einfache Synthese von abbaubaren Polyester- und Copolyester-Nanopartikeln ermöglicht. Es konnte weiterhin gezeigt werden, das diese Partikel einen hydrophoben Wirkstoff, Paclitaxel, in eine Zelle schleusen können und ihn dort freisetzen.rnDurch die Verwendung tertiärer Diole konnten funktionale Polyurethane hergestellt werden, die eine einzigartige Abbaubarkeit durch die Zugabe von Säuren oder durch thermische Behandlung aufwiesen. Diese bisher in der Literatur unbekannte Klasse von Polyurethanen kann als Sensormaterial und für Opferschichten verwendet werden. rnWeiterhin wurde die Strukturbildung von Hybridblockcopolymeren in Nanopartikeln und Nanokapseln untersucht. Es wurden hierzu neuartige, aminfunktionalisierte Azoinitiatoren hergestellt, die zu Polyurethan-Makroazoinitiatoren weiterreagiert wurden. rnim Folgenden wurden mittels kontrollierten radikalische Polymerisationstechniken Basis der tertiären Carbamate Polyurethan-ATRP-Makroinitiatoren hergestellt. Diese wurden sowohl in Lösung wie auch in inverser Miniemulsion dazu verwendet, Blockterpolymere herzustellen. Es wurden durch unterschiedliche Miniemulsionstechniken Nanopartikel und Nanokapseln hergestellt, die allesamt eine Mikrophasenseparation zeigten, wodurch Kern-Schale-Strukturen erhalten wurden. rnDie Huisgen-Zykloaddition von Aziden und terminalen Alkinen wurde dazu ausgenutzt, um durch die Verwendung von Dialkinen und Diaziden an der Grenzfläche von Topfen in inverser Miniemulsion eine Polymerisation durchzuführen. Es wurden sehr hohe Polymerisationsgrade bei sehr milden Temperaturen durch den Einsatz eines grenzflächenaktiven Kupferkatalysators erreicht. Die hergestellten Nanokapseln wurden Des Weiteren konnte durch die Herstellung eines neuartigen Dipropiolatesters ein System beschrieben werden, das eine Polymerisation mit Diaziden an der Grenzfläche bei Raumtemperatur eingeht. rnWeiterhin wurde die kupferkatalysierte 1,3-Dipolare Zykloaddition von terminalen Alkinen und Aziden (Clickreaktion) dazu ausgenutzt, um Nanokapseln an der Oberfläche zu funktionalisieren. Hierzu wurden Azid- und Alkin funktionalisierte Monomere verwendet, die in inverser Miniemulsion an der Grenzfläche polymerisiert wurden. Die kovalente Anbindung und der Umsatz der von Alkinfunktionen an der Oberfläche wurde mittels eines fluorogenen Click-Farbstoffes (9-Azidomethylen-Anthracen) untersucht und durch Messung der Fluoreszenzverstärkung konnte eine Aussage über die umgesetzten Alkinfunktionen getroffen werden. rnAzidfunktionen konnten mit einem neuartigen kupferfreien System adressiert werden. Hierbei wurde durch den Umsatz mit Acetylensäure eine sehr einfache Funktionalisierung der Polyurethan-Nanokapseloberfläche mit Carboxylgruppen bei Raumtemperatur ohne den Einsatz von Katalysatoren oder einer inerten Atmosphäre erreicht. Die erfolgreiche Anbindung konnte mit Partikelladungsmessungen sowie Bestimmung des Zetapotentials verifiziert werden.rn

Synthesis and Biological Activity of 7,8,9-Trideoxy- and 7 R DesTHP-Peloruside A

The stereoselective syntheses of 7,8,9-trideoxypeloruside A (4) and a monocyclic peloruside A analogue lacking the entire tetrahydropyran moiety (3) are described. The syntheses proceeded through the PMB-ether of an ω-hydroxy β-keto aldehyde as a common intermediate which was elaborated into a pair of diastereomeric 1,3-syn and -anti diols by stereoselective Duthaler–Hafner allylations and subsequent 1,3-syn or anti reduction. One of these isomers was further converted into a tetrahydropyran derivative in a high-yielding Prins reaction, to provide the precursor for bicyclic analogue 4. Downstream steps for both syntheses included the substrate-controlled addition of a vinyl lithium intermediate to an aldehyde, thus connecting the peloruside side chain to C15 (C13) of the macrocyclic core structure in a fully stereoselective fashion. In the case of monocyclic 3 macrocyclization was based on ring-closing olefin metathesis (RCM), while bicyclic 4 was cyclized through Yamaguchi-type macrolactonization. The macrolactonization step was surprisingly difficult and was accompanied by extensive cyclic dimer formation. Peloruside A analogues 3 and 4 inhibited the proliferation of human cancer cell lines in vitro with micromolar and sub-micromolar IC50 values, respectively. The higher potency of 4 highlights the importance of the bicyclic core structure of peloruside A for nM biological activity.

Organic geochemistry of sediments from North Alex Mud Vulcano

Hydrocarbon seeps are ubiquitous at gas-prone Cenozoic deltas such as the Nile Deep Sea Fan (NDSF) where seepage into the bottom water has been observed at several mud volcanoes (MVs) including North Alex MV (NAMV). Here we investigated the sources of hydrocarbon gases and sedimentary organic matter together with biomarkers of microbial activity at four locations of NAMV to constrain how venting at the seafloor relates to the generation of hydrocarbon gases in deeper sediments. At the centre, high upward flux of hot (70 °C) hydrocarbon-rich fluids is indicated by an absence of biomarkers of Anaerobic Oxidation of Methane (AOM) and nearly constant methane (CH4) concentration depth-profile. The presence of lipids of incompatible thermal maturities points to mixing between early-mature petroleum and immature organic matter, indicating that shallow mud has been mobilized by the influx of deep-sourced hydrocarbon-rich fluids. Methane is enriched in the heavier isotopes, with values of d13C ~-46.6 per mil VPDB and dD ~-228 per mil VSMOW, and is associated with high amounts of heavier homologues (C2+) suggesting a co-genetic origin with the petroleum. On the contrary at the periphery, a lower but sustained CH4 flux is indicated by deeper sulphate-methane transition zones and the presence of 13C-depleted biomarkers of AOM, consistent with predominantly immature organic matter. Values of d13C-CH4 ~-60 per mil VPDB and decreased concentrations of 13C-enriched C2+ are typical of mixed microbial CH4 and biodegraded thermogenic gas from Plio-Pleistocene reservoirs of the region. The maturity of gas condensate migrated from pre-Miocene sources into Miocene reservoirs of the Western NDSF is higher than that of the gas vented at the centre of NAMV, supporting the hypothesis that it is rather released from the degradation of oil in Neogene reservoirs. Combined with the finding of hot pore water and petroleum at the centre, our results suggest that clay mineral dehydration of Neogene sediments, which takes place posterior to reservoir filling, may contribute to intense gas generation at high sedimentation rate deltas.

Organic temperature proxies in the subpolat region around Iceland

Subpolar regions are key areas to study natural climate variability, due to their high sensitivity to rapid environmental changes, particularly through sea surface temperature (SST) variations. Here, we have tested three independent organic temperature proxies (UK'37, TEX86 and LDI) on their potential applicability for SST reconstruction in the subpolar region around Iceland. UK'37, TEX86 and TEXL86 temperature estimates from suspended particulate matter showed a substantial discrepancy with instrumental data, while long chain alkyl diols were below detection limit in most of the stations. In the northern Iceland Basin, sedimenting particles revealed a seasonality in lipid fluxes i.e. high fluxes of alkenones and GDGTs were measured during late spring-summer, and high fluxes of long chain alkyl diols during late summer. The flux-weighted average temperature estimates had a significant negative (ca. 2.3°C for UK'37) and positive (up to 5°C for TEX86) offset with satellite-derived SSTs and temperature estimates derived from the underlying surface sediment. UK'37 temperature estimates from surface sediments around Iceland correlate well with summer mean sea surface temperatures, while TEX86 derived temperatures correspond with both annual and winter mean 0-200 m temperatures, suggesting a subsurface temperature signal. Anomalous LDI-SST values in surface sediments, and low mass flux of 1,13- and 1,15-diols compared to 1,14-diols, suggest that Proboscia diatoms are the major sources of long chain alkyl diols in this area rather than eustigmatophyte algae, and therefore the LDI cannot be applied in this region.

Sedimentary lipids and palynomorphs of sediment core ABC26 from the Eastern Mediterranean

Selective degradation of organic matter in sediments is important for reconstructing past environments and understanding the carbon cycle. Here, we report on compositional changes between and within lipid classes and kerogen types (represented by palynomorph groups) in relation to the organic matter flux to the sea floor and oxidation state of the sediments since the early Holocene for central Eastern Mediterranean site ABC26. This includes the initially oxic but nowadays anoxic presapropelic interval, the still unoxidised lower part of the organic rich S1 sapropel, its postdepositionally oxidised and nowadays organic-poor upper part as well as the overlying postsapropelic sediments which have always been oxic. A general ~ 2.3 times increase in terrestrial and marine input during sapropel formation is estimated on the basis of the total organic carbon (TOC), pollen, spore, dinoflagellate cyst, n-alkane, n-alkanol and n-alkanoic acid concentration changes in the unoxidised part of the sapropel. The long-chain alkenones, 1,15 diols and keto-ols, loliolides and sterols indicate that some plankton groups, notably dinoflagellates, may have increased much more. Apart from the terrestrial and surface water contributions to the sedimentary organic matter, anomalous distributions and preservation of some C23-C27 alkanes, alkanols and alkanoic acids have been observed, which are interpreted as a contribution by organisms living in situ. Comparison of the unoxidised S1 sapropel with the overlying oxidised sapropel and the organic matter concentration profiles in the oxidised postsapropelic sediments demonstrates strong and highly selective aerobic degradation of lipids and palynomorphs. There seems to be a fundamental difference in degradation kinetics between lipids and pollen which may be possibly related with the absence of sorptive preservation as a protective mechanism for palynomorph degradation. The n-alkanes, Impagidinium, and Nematosphaeropsis are clearly more resistant than TOC. The n-alkanols and n-carboxylic acids are about equally resistant whereas the pollen, all other dinoflagellate cysts and other lipids appear to degrade considerably faster, which questions the practice of normalising to TOC without taking diagenesis into account. Selective degradation also modifies the relative distributions within lipid classes, whereby the longer-chain alkanes, alcohols and fatty acids disappear faster than their shorter-chain equivalents. Accordingly, interpretation of lipid and palynomorph assemblages in terms of pre- or syndepositional environmental change should be done carefully when proper knowledge of the postdepositional preservation history is absent. Two lipid-based preservation proxies are tested the diol-keto-ol oxidation index based on the 1,15C30 diol and keto-ols (DOXI) and the alcohol preservation index (API) whereby the former seems to be the most promising.

Temperature proxies of sediment cores from the Sea of Marmara

Reconstructing ocean temperature values is a major target in paleoceanography and climate research. However, most temperature proxies are organism-based and thus suffer from an "ecological bias". Multiproxy approaches can potentially overcome this bias but typically require more investment in time and resources, while being susceptible to errors induced by sample preparation steps necessary before analysis. Three lipid-based temperature proxies are widely used: UK'37 (based on long chain alkenones from phytoplanktonic haptophytes), TEX86 [based on glycerol dialkyl glycerol tetraethers (GDGTs) from pelagic archaea] and LDI (based on long chain diols from phytoplanktonic eustigmatophytes). So far, separate analytical methods, including gas chromatography (GC) and liquid chromatography (LC), have been used to determine these proxies. Here we present a sensitive method for determining all three in a single normal phase high performance LC-atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry (NP-HPLC-APCI-MS) analysis. Each of the long chain alkenones and long chain diols was separated and unambiguously identified from the accurate masses and characteristic fragmentation during multiple stage MS analysis (MS2). Comparison of conventional GC and HPLC-MS methods showed similar results for UK'37 and LDI, respectively, using diverse environmental samples and an Emiliania huxleyi culture. Including the three sea surface temperature (SST) proxies; the NP-HPLC-APCI-MS method in fact allows simultaneous determination of nine paleoenvironmental proxies. The extent to which the ecology of the source organisms (ecological bias) influences lipid composition and thereby the reconstructed temperature values was demonstrated by applying the new method to a sediment core from the Sea of Marmara, covering the last 21 kyr BP. Reconstructed SST values differed considerably between the proxies for the Last Glacial Maximum (LGM) and the period of Sapropel S1 formation at ca. 10 kyr BP, whereas the trends during the late Holocene were similar. Changes in the composition of alkenone-producing species at the transition from the LGM to the Bølling/Allerød (B/A) were inferred from unreasonably high UK'37-derived SST values (ca. 20 °C) during the LGM. We ascribe discrepancies between the reconstructed temperature records during S1 deposition to habitat change, e.g. a different depth due to changes in nutrient availability.

Lipid biomarkers in urface sediments of the Southeast Atlantic

Surface sediments from the eastern South Atlantic were investigated for their lipid biomarker contents and bulk organic geochemical characteristics to identify sources, transport pathways and preservation processes of organic components. The sediments cover a wide range of depositional settings with large differences in mass accumulation rates. The highest marine organic carbon (OC) contributions are detected along the coast, especially underlying the Benguela upwelling system. Terrigenous OC contributions are highest in the Congo deep-sea fan. Lipid biomarker fluxes are significantly correlated to the extent of oxygen exposure in the sediment. Normalization to total organic carbon (TOC) contents enabled the characterization of regional lipid biomarker production and transport mechanisms. Principal component analyses revealed five distinct groups of characteristic molecular and bulk organic geochemical parameters. Combined with information on lipid sources, the main controlling mechanisms of the spatial lipid distributions in the surface sediments are defined, indicating marine productivity related to river-induced mixing and oceanic upwelling, wind-driven deep upwelling, river-supply of terrigenous organic material, shallow coastal upwelling and eolian supply of plant-waxes.

Sea surface temperature variations in the western Mediterranean Sea

A high-resolution sea surface temperature (SST) reconstruction of the western Mediterranean was accomplished using two independent, algae-based molecular organic proxies, i.e. the UK'37 index based on long-chain unsaturated ketones and the novel long-chain diol index (LDI) based on the relative abundances of C28 and C30 1,13- and 1,15-diols. Two marine records, from the western and eastern Alboran Sea basin, spanning the last 14 and 20 kyr, respectively, were studied. Results from the surface sediments suggest that the two proxies presently reflect seasons with similar SST, or simply annual mean SST. Both proxy records reveal the transition from the Last Glacial Maximum to the Holocene in the eastern Alboran Sea with an SST increase of ca. 7 °C for UK'37 and 9 °C for LDI. Minimum SSTs (10-12 °C) are reached at the end of the Last Glacial Maximum and during the last Heinrich event with a subsequent rapid SST increase in LDI-SST towards the beginning of the Bölling period (20 °C), while UK'37-SST remains constantly low (~12 °C). The Bölling-Alleröd is characterized by a rapid increase and subsequent decrease in UK'37-SST, while the LDI-SST decrease continuously. Short-term fluctuations in UK'37-SST are probably related to availability of nutrients and seasonal changes. The Younger Dryas is recorded as a short cold interval followed by progressively warmer temperatures. During the Holocene, the general lower UK'37-derived temperature values in the eastern Alboran (by ca. 1.5-2 °C) suggest a southeastward cold water migration by the western Alboran gyre and divergence in the haptophyte blooming season between both basins.