Atividade comparada da cefepima, cefpiroma e amicacina em amostras bacterianas hospitalares

The objective of this study was to evaluate the in vitro activity of cefepime, cefpirome and amikacin against the most prevalent nosocomial bacteria. Initially a prospective study was designed to compare the bacterial susceptibility to the three drugs using 1,022 pathogenic strains. The strains were isolated from hospitalized patients of the Hospital das Clinicas - Faculdade de Medicina de Botucatu, SP, from March to December of 1996, by using the Bauer-Kirby susceptibility diffusion controlled method. The activity of cefepime by the Kirby-Bauer method was significantly higher (χ2, p ≤ 0.05) than cefpirome and amikacin for the following bacteria: P. aeruginosa (72% x 56% x 64%, respectively), Enterobacter cloacae (98% x 88% x 80%) and total strains (79.5% x 74.3% x 76.8%). Cefpirome exhibited higher activity than cefepime only to Enterococcus faecalis (42% x 23%). In the 12 other bacterial groups studied the sensibility of the three drugs was similar (χ2, p ≥ 0.05). The minimal inhibitory concentration (MIC) for 127 bacterial strains - Enterobacter cloacae (12), Citrobacter sp (15), Pseudomonas aeruginosa (50), Acinetobacter baumannii (12), BGNF others (22) and Enterococcus faecalis (16)-from the same origin previously described and isolated during 1997, was determined by E-test. Ranges of MIC intervals, MIC(50%), MIC(90%) and the proportion of the sensitive bacterial strains were determined and permitted the following analysis: the activity of cefepime against Gram-negative bacteria was 2 or more times higher than that of cefpirome and amikacin, specially when CIM(90%) was considered; the activity of cefpirome was higher only against E. faecalis. This information must be considered in the rational use of antibiotic, specially in patients with nosocomial infections.

Non-isothermal study of the devitrification kinetics of fluoroindate glasses

The understanding of the kinetics of devitrification of a glass is important for anticipating its stability in a particular purpose, such as fiber-drawing processes. The crystallization kinetics of (BaF2)16(ZnF2)20(SrF 2)20(NaF)2 (GaF3)5(InF3)36(GdF 3)1 glass prepared by quenching were studied by differential scanning calorimetry (DSC). Avrami's exponent (n) obtained by a non-isothermal method was 4.3 for a solid and 2.4 for a powdered sample. According to the classical interpretation of n, these magnitudes correspond to an interface-controlled crystal growth and a diffusion-controlled crystal growth, respectively. The activation energies for crystallization (E) was 62 ± 1 kJ/mol for solid glass and 245 ± 2 kJ/mol for powdered glass. These results are discussed in terms of glass particle size. © 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

The electrochemical reduction of the purines guanine and adenine at platinum electrodes in several room temperature ionic liquids

The reduction of guanine was studied by microelectrode voltammetry in the room temperature ionic liquids (RTILs) N-hexyltriethylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide [N6,2,2,2][N(Tf)2], 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorosphosphate [C4mim][PF6], N-butyl-N-methyl-pyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide [C4mpyrr][N(Tf)2], 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide [C4mim][N(Tf)2], N-butyl-N-methyl-pyrrolidinium dicyanamide [C4mpyrr][N(NC)2] and tris(P-hexyl)-tetradecylphosphonium trifluorotris(pentafluoroethyl)phosphate [P14,6,6,6][FAP] on a platinum microelectrode. In [N6,2,2,2][NTf2] and [P14,6,6,6][FAP], but not in the other ionic liquids studied, guanine reduction involves a one-electron, diffusion-controlled process at very negative potential to produce an unstable radical anion, which is thought to undergo a dimerization reaction, probably after proton abstraction from the cation of the ionic liquid. The rate of this subsequent reaction depends on the nature of the ionic liquid, and it is faster in the ionic liquid [P14,6,6,6][FAP], in which the formation of the resulting dimer can be voltammetrically monitored at less negative potentials than required for the reduction of the parent molecule. Adenine showed similar behaviour to guanine but the pyrimidines thymine and cytosine did not; thymine was not reduced at potentials less negative than required for solvent (RTIL) decomposition while only a poorly defined wave was seen for cytosine. The possibility for proton abstraction from the cation in [N6,2,2,2][NTf2] and [P14,6,6,6][FAP] is noted and this is thought to aid the electrochemical dimerization process. The resulting rapid reaction is thought to shift the reduction potentials for guanine and adenine to lower values than observed in RTILs where the scope for proton abstraction is not present. Such shifts are characteristic of so-called EC processes where reversible electron transfer is followed by a chemical reaction. © 2009 Elsevier B.V.

Electrogravimetric Analysis by Quartz-Crystal Microbalance on the Consumption of the Neurotransmitter Acetylcholine by Acetylcholinesterase

Electrogravimetric analysis was performed on the consumption of the neurotransmitter Acetylcholine (ACh) by Acetylcholinesterase (AChE) in situ and in real time. Michaelis-Menten assumption was achieved by using an enzyme micro-reactor in which the total enzyme was anchored in a quartz crystal microbalance chip (QCM-chip) with a strategically engineered self-assembled monolayer (SAM) of alkanethiols, which can prevent diffusion-controlled or spatially restricted kinetics. The real-time frequency changes indicated the rate of the products formation from enzymatic reaction. The QCM-chip was tested showing that it could demonstrate AChE inhibition by physostigmine. © 2013 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Structure and kinetics of formation of APTS/GPTS-derived organic/inorganic hybrids

The structure and the kinetics of formation of APTS/GPTS-derived organic/inorganic hybrids were studied in situ by small-angle-X-ray scattering. The data were interpreted in terms of a process of primary particles formation and growth of mass-fractal clusters. At the very early stage, the population of the nonfractal primary particles (D = 3) increases with time. As the mass-fractal clusters appear (D < 3) as a result of the aggregation process, the radius of gyration, Rg, of the clusters increases on average. At advanced stages of aggregation, the clusters grow in a mechanism in which the number of particles per clusters increases while the number of clusters diminishes with time, in such a way that the correlation volume of the clusters, Vc, fulfills the relationship Vc â̂ R g D, in agreement with a mass-fractal character of the clusters. These results supporting a cluster-cluster aggregation process, together with the typically very low value found for the mass-fractal dimension D, are in favor of a diffusion-controlled cluster aggregation mechanism. © 2013 American Chemical Society.

Determination of tetradifon in brazilian green bell pepper by differential pulse voltammetry

Tetradifon, a potentially carcinogenic and mutagenic pesticide, can contribute to environmental and human contamination when applied to green bell pepper crops. In this context, in this work, a reliable and sensitive method for determination of tetradifon in Brazilian green bell pepper samples involving a differential pulse voltammetry (DPV) technique on a glassy carbon electrode is proposed. The electrochemical behavior of tetradifon as followed by cyclic voltammetry (CV) suggests that its reduction occurs via an irreversible five–electron transfer vs. Ag|AgCl, KCl 3 M reference electrode. Very well–resolved diffusion controlled voltammetric peaks have been obtained in a supporting electrolyte solution composed of a mixture of 40% dimethylformamide (DMF), 30% methanol, and 30% NaOH 0.3 mol L−1 at −1.43, −1.57, −1.73, −1.88, and −2.05 V. The proposed DPV method has a good linear response in the 3.00 – 10.0 μmol L−1 range, with a limit of detection (L.O.D) of 0.756 μmol L−1 and 0.831 μmol L−1 in the absence and in the presence of the matrix, respectively. Moreover, improved L.O.D results (0.607 μmol L−1) have been achieved in the absence of DMF from the supporting electrolyte solution. Recovery has been evaluated in five commercial green bell pepper samples, and recovery percentages ranging from 91.0 to 109 have been obtained for tetradifon determinations. The proposed voltammetric method has also been tested for reproducibility, repeatability, and potential interferents, and the results obtained for these three analytical parameters are satisfactory for electroanalytical purposes.

Estudo da cinética de precipitação de Ag na liga Cu-7% Al-4% Ag

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Bainitic precipitation in the Cu-9 wt.%Al-4 wt.%Mn-5 wt.%Ag alloy

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Determination of Tetradifon in Brazilian Green Bell Pepper by Differential Pulse Voltammetry

Tetradifon, a potentially carcinogenic and mutagenic pesticide, can contribute to environmental and human contamination when applied to green bell pepper crops. In this context, in this work, a reliable and sensitive method for determination of tetradifon in Brazilian green bell pepper samples involving a differential pulse voltammetry (DPV) technique on a glassy carbon electrode is proposed. The electrochemical behavior of tetradifon as followed by cyclic voltammetry (CV) suggests that its reduction occurs via an irreversible five-electron transfer vs. Ag vertical bar AgCl, KCl 3 M reference electrode. Very well-resolved diffusion controlled voltammetric peaks have been obtained in a supporting electrolyte solution composed of a mixture of 40% dimethylformamide (DMF), 30% methanol, and 30% NaOH 0.3 mol L-1 at -1.43, -1.57, -1.73, -1.88, and -2.05 V. The proposed DPV method has a good linear response in the 3.00 - 10.0 mu mol L-1 range, with a limit of detection (L.O.D) of 0.756 mu mol L-1 and 0.831 mu mol L-1 in the absence and in the presence of the matrix, respectively. Moreover, improved L.O.D results (0.607 mu mol L-1) have been achieved in the absence of DMF from the supporting electrolyte solution. Recovery has been evaluated in five commercial green bell pepper samples, and recovery percentages ranging from 91.0 to 109 have been obtained for tetradifon determinations. The proposed voltammetric method has also been tested for reproducibility, repeatability, and potential interferents, and the results obtained for these three analytical parameters are satisfactory for electroanalytical purposes. (C) 2012 The Electrochemical Society. [DOI: 10.1149/2.024207jes] All rights reserved.

Structuring of polymer surface by evaporation of sessile microdrops

In this thesis, we investigated the evaporation of sessile microdroplets on different solid substrates. Three major aspects were studied: the influence of surface hydrophilicity and heterogeneity on the evaporation dynamics for an insoluble solid substrate, the influence of external process parameters and intrinsic material properties on microstructuring of soluble polymer substrates and the influence of an increased area to volume ratio in a microfluidic capillary, when evaporation is hindered. In the first part, the evaporation dynamics of pure sessile water drops on smooth self-assembled monolayers (SAMs) of thiols or disulfides on gold on mica was studied. With increasing surface hydrophilicity the drop stayed pinned longer. Thus, the total evaporation time of a given initial drop volume was shorter, since the drop surface, through which the evaporation occurs, stays longer large. Usually, for a single drop the volume decreased linearly with t1.5, t being the evaporation time, for a diffusion-controlled evaporation process. However, when we measured the total evaporation time, ttot, for multiple droplets with different initial volumes, V0, we found a scaling of the form V0 = attotb. The more hydrophilic the substrate was, the more showed the scaling exponent a tendency to an increased value up to 1.6. This can be attributed to an increasing evaporation rate through a thin water layer in the vicinity of the drop. Under the assumption of a constant temperature at the substrate surface a cooling of the droplet and thus a decreased evaporation rate could be excluded as a reason for the different scaling exponent by simulations performed by F. Schönfeld at the IMM, Mainz. In contrast, for a hairy surface, made of dialkyldisulfide SAMs with different chain lengths and a 1:1 mixture of hydrophilic and hydrophobic end groups (hydroxy versus methyl group), the scaling exponent was found to be ~ 1.4. It increased to ~ 1.5 with increasing hydrophilicity. A reason for this observation can only be speculated: in the case of longer hydrophobic alkyl chains the formation of an air layer between substrate and surface might be favorable. Thus, the heat transport to the substrate might be reduced, leading to a stronger cooling and thus decreased evaporation rate. In the second part, the microstructuring of polystyrene surfaces by drops of toluene, a good solvent, was investigated. For this a novel deposition technique was developed, with which the drop can be deposited with a syringe. The polymer substrate is lying on a motorized table, which picks up the pendant drop by an upward motion until a liquid bridge is formed. A consecutive downward motion of the table after a variable delay, i.e. the contact time between drop and polymer, leads to the deposition of the droplet, which can evaporate. The resulting microstructure is investigated in dependence of the processes parameters, i.e. the approach and the retraction speed of the substrate and the delay between them, and in dependence of the intrinsic material properties, i.e. the molar mass and the type of the polymer/solvent system. The principal equivalence with the microstructuring by the ink-jet technique was demonstrated. For a high approach and retraction speed of 9 mm/s and no delay between them, a concave microtopology was observed. In agreement with the literature, this can be explained by a flow of solvent and the dissolved polymer to the rim of the pinned droplet, where polymer is accumulated. This effect is analogue to the well-known formation of ring-like stains after the evaporation of coffee drops (coffee-stain effect). With decreasing retraction speed down to 10 µm/s the resulting surface topology changes from concave to convex. This can be explained with the increasing dissolution of polymer into the solvent drop prior to the evaporation. If the polymer concentration is high enough, gelation occurs instead of a flow to the rim and the shape of the convex droplet is received. With increasing delay time from below 0 ms to 1s the depth of the concave microwells decreases from 4.6 µm to 3.2 µm. However, a convex surface topology could not be obtained, since for longer delay times the polymer sticks to the tip of the syringe. Thus, by changing the delay time a fine-tuning of the concave structure is accomplished, while by changing the retraction speed a principal change of the microtopolgy can be achieved. We attribute this to an additional flow inside the liquid bridge, which enhanced polymer dissolution. Even if the pendant drop is evaporating about 30 µm above the polymer surface without any contact (non-contact mode), concave structures were observed. Rim heights as high as 33 µm could be generated for exposure times of 20 min. The concave structure exclusively lay above the flat polymer surface outside the structure even after drying. This shows that toluene is taken up permanently. The increasing rim height, rh, with increasing exposure time to the solvent vapor obeys a diffusion law of rh = rh0  tn, with n in the range of 0.46 ~ 0.65. This hints at a non-Fickian swelling process. A detailed analysis showed that the rim height of the concave structure is modulated, unlike for the drop deposition. This is due to the local stress relaxation, which was initiated by the increasing toluene concentration in the extruded polymer surface. By altering the intrinsic material parameters i.e. the polymer molar mass and the polymer/solvent combination, several types of microstructures could be formed. With increasing molar mass from 20.9 kDa to 1.44 MDa the resulting microstructure changed from convex, to a structure with a dimple in the center, to concave, to finally an irregular structure. This observation can be explained if one assumes that the microstructuring is dominated by two opposing effects, a decreasing solubility with increasing polymer molar mass, but an increasing surface tension gradient leading to instabilities of Marangoni-type. Thus, a polymer with a low molar mass close or below the entanglement limit is subject to a high dissolution rate, which leads to fast gelation compared to the evaporation rate. This way a coffee-rim like effect is eliminated early and a convex structure results. For high molar masses the low dissolution rate and the low polymer diffusion might lead to increased surface tension gradients and a typical local pile-up of polymer is found. For intermediate polymer masses around 200 kDa, the dissolution and evaporation rate are comparable and the typical concave microtopology is found. This interpretation was supported by a quantitative estimation of the diffusion coefficient and the evaporation rate. For a different polymer/solvent system, polyethylmethacrylate (PEMA)/ethylacetate (EA), exclusively concave structures were found. Following the statements above this can be interpreted with a lower dissolution rate. At low molar masses the concentration of PEMA in EA most likely never reaches the gelation point. Thus, a concave instead of a convex structure occurs. At the end of this section, the optically properties of such microstructures for a potential application as microlenses are studied with laser scanning confocal microscopy. In the third part, the droplet was confined into a glass microcapillary to avoid evaporation. Since here, due to an increased area to volume ratio, the surface properties of the liquid and the solid walls became important, the influence of the surface hydrophilicity of the wall on the interfacial tension between two immiscible liquid slugs was investigated. For this a novel method for measuring the interfacial tension between the two liquids within the capillary was developed. This technique was demonstrated by measuring the interfacial tensions between slugs of pure water and standard solvents. For toluene, n-hexane and chloroform 36.2, 50.9 and 34.2 mN/m were measured at 20°C, which is in a good agreement with data from the literature. For a slug of hexane in contact with a slug of pure water containing ethanol in a concentration range between 0 and 70 (v/v %), a difference of up to 6 mN/m was found, when compared to commercial ring tensiometry. This discrepancy is still under debate.

Functional hydrogels: ferrogel thin films

Die Kombination magnetischer Nanopartikel (NP) mit temperatursensitiven Polymeren führt zur Bildung neuer Komposit-Materialien mit interessanten Eigenschaften, die auf vielfältige Weise genutzt werden können. Mögliche Anwendungsgebiete liegen in der magnetischen Trennung, der selektiven Freisetzung von Medikamenten, dem Aufbau von Sensoren und Aktuatoren. Als Polymerkomponente können z.B. Hydrogele dienen. Die Geschwindigkeit der Quellgradänderung mittels externer Stimuli kann durch eine Reduzierung des Hydrogelvolumens erhöht werden, da das Quellen ein diffusionskontrollierter Prozess ist. rnIm Rahmen dieser Arbeit wurde ein durch ultraviolettes Licht vernetzbares Hydrogel aus N-isopropylacrylamid, Methacrylsäure und dem Vernetzer 4-Benzoylphenylmethacrylat hergestellt (PNIPAAm-Hydrogel) und mit magnetischen Nanopartikeln aus Magnetit (Fe3O4) kombiniert. Dabei wurde die Temperatur- und die pH-Abhängigkeit des Quellgrades im Hinblick auf die Verwendung als nanomechanische Cantilever Sensoren (NCS) untersucht. Desweiteren erfolgte eine Charakterisierung durch Oberflächenplasmonen- und optischer Wellenleitermoden-Resonanz Spektroskopie (SPR/OWS). Die daraus erhaltenen Werte für den pKa-Wert und die lower critical solution Temperatur (LCST) stimmten mit den bekannten Literaturwerten überein. Es konnte gezeigt werden, dass eine stärkere Vernetzung zu einer geringeren LCST führt. Die Ergebnisse mittels NCS wiesen zudem auf einen skin-effect während des Heizens von höher vernetzten Polymeren hin.rnDie Magnetit Nanopartikel wurden ausgehend von Eisen(II)acetylacetonat über eine Hochtemperaturreaktion synthetisiert. Durch Variation der Reaktionstemperatur konnte die Größe der hergestellten Nanopartikel zwischen 3.5 und 20 nm mit einer Größenverteilung von 0.5-2.5 nm eingestellt werden. Durch geeignete Oberflächenfunktionalisierung konnten diese in Wasser stabilisiert werden. Dazu wurde nach zwei Strategien verfahren: Zum einen wurden die Nanopartikel mittels einer Silika-Schale funktionalisiert und zum anderen Zitronensäure als Tensid eingesetzt. Wasserstabilität ist vor allem für biologische Anwendungen wünschenswert. Die magnetischen Partikel wurden mit Hilfe von Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), und superconductive quantum interference device (SQUID) charakterisiert. Dabei wurde eine Größenabhängigkeit der magnetischen Eigenschaften sowie superparamagnetisches Verhalten beobachtet. Außerdem wurde die Wärmeerzeugung der magnetischen Nanopartikel in einem AC Magnetfeld untersucht. rnDie Kombination beider Komponenten in Form eines Ferrogels wurde durch Mischen Benzophenon funktionalisierter magnetischer Nanopartikel mit Polymer erreicht. Durch Aufschleudern (Spin-Coaten) wurden dünne Filme erzeugt und diese im Hinblick auf ihr Verhalten in einem Magnetfeld untersucht. Dabei wurde eine geringes Plastikverhalten beobachtet. Die experimentellen Ergebnisse wurden anschließend mit theoretisch berechneten Erwartungswerten verglichen und mit den unterschiedlichen Werten für dreidimensionale Ferrogele in Zusammenhang gestellt. rn

Enantioselektive Synthese von Tetrahydroprotoberberinen und anderen Benzylisochinolinalkaloiden aus alpha-Aminonitrilen

Ziel dieser Arbeit war es, ausgehend von alpha-Aminonitrilen verschiedene Tetrahydroisochinolin-Alkaloide darzustellen. Es wurde gezeigt, dass sich das alpha-Aminonitril unter kontrollierten Bedingungen quantitativ in alpha-Position deprotonieren lässt und durch anschließende C-1-Alkylierung mit substituierten Benzylbromiden zu 1 Benzyl-3,4-dihydroisochinolinen umsetzen lässt. Diese konnten im nächsten Schritt mittels asymmetrischer Transferhydrierung nach Noyori in Alkaloid-Vorläufer mit hoher optischer Reinheit umgewandelt werden. Zur Überführung der (S)-1-Benzylisochinoline in die natürlich vorkommenden Alkaloide wurden diese N-methyliert und entschützt. Auf diese Weise konnten (+)-Laudanosin, (+)-Laudanidin und (+)-Armepavin dargestellt werden. Pictet-Spengler-Cyclisierung der Benzylisochinoline erzeugte Alkaloide vom Protoberberin-Typ. Die Ullmann-Kupplung zum Aufbau der Diaryletherbrücke bildete den Schlüsselschritt bei der Darstellung von Bisbenzylisochinolinalkaloiden. Unter Verwendung von N,N-Dimethylglycin, CuI und dem Einsatz von Mikrowellen-Strahlen wurden im folgenden Schritt (+)-O-Methylthalibrin und (+)-O-Tetramethylmagnolamin in enantiomerenreiner Form und mit guten Ausbeuten dargestellt. Die Synthese von (−)-Tetrahydropalmatin unter Reaktionsbedingungen nach Pictet und Spengler über ein in C-2’ blockiertes (S)-1-Benzylisochinolin gelang nicht. Stattdessen erfolgte eine exocyclische [1,3]-Umlagerung der Benzyl-Gruppe des Iminium-Ions. Diese Umlagerung ist mit der von Knabe gefundenen endocyclischen Umlagerung von 1,2-disubstituierten 1,2-Dihydroisochinolinen verwandt. Der Nachweis über das Auftreten freier Radikale während der hier gefundenen [1,3]-Benzyl-Umlagerung erfolgte über ein Crossover-Experiment, Isotopen-Markierung sowie Studien zur Inhibierung bzw. Initiierung freier Radikale. Die experimentellen Befunde und DFT Berechnungen von Straub unterstützen die Theorie zum Verlauf über eine diffusionskontrollierte Radikal-Ketten-Reaktion.

Polykation-DNA-Komplexe : Eigenschaften und Anwendung in der Gentransfektion

Polykationen bilden mit DNA spontan Komplexe. Triebkraft ist der Entropiegewinn durch Freisetzung der Gegenionen auf den Polyelektrolyten. Solche Komplexe können in der Gentechnik verwendet werden, um fremde DNA in eine Zelle einzuschleusen. Dies bezeichnet man als Gentransfektion. In dieser Arbeit werden erstmals bürstenförmige Polykationen mit wurmförmiger Topologie zur Gentransfektion verwendet. Dazu wurde die Komplexierung von DNA mit Bürstenpolymeren mit Poly-L-Lysin- und Polyvinylpyridinium-Seitenketten und linearen Polykationen untersucht. Die Komplexbildung verläuft in allen Fällen kinetisch kontrolliert, alle Polykationen bilden sphärische Komplexe, die Topologie hat keinen Einfluss auf die Komplexgröße. Komplexe aus Bürstenpolymeren transfizieren mehr als 25% der gesamten Zellpopulation bei Schweinehirnendothelzellen. Gegenüber dem kommerziellen Transfektionsmittel Lipofektamin konnte eine deutliche Steigerung um bis zu 400% erreicht werden. Komplexe, die mit linearen Analoga gebildet wurden, zeigten bei gleicher Komplexgröße Transfektionsraten unter 5%. Freisetzungsversuche zeigen, dass die Komplexe, die gut transfizieren, recht labil sind, also die DNA unter Kompetitoreinfluss freisetzen können. Stabile Komplexe haben geringe Transfektionseffizienzen. Ebenso wichtig ist der Schutz der DNA vor Abbau durch DNase. Die PVP-Bürste bietet als einziges der untersuchten Polykationen diesen Schutz und zeigt auch die besten Transfektionsraten. Zusätzlich zu der medizinischen Anwendung wurde die Kinetik der Komplexbildung untersucht. Dazu wurde ein spezieller Aufbau entwickelt, der es ermöglicht die Streuintensität der Komplexlösung bei kleinen Streuwinkeln zeitaufgelöst im Millisekundenbereich zu detektieren. Die Komplexbildung verläuft diffusionskontrolliert, im Bereich von Ladungsverhältnissen (positive zu negativen Ladungen) von 1.8 bis 4.0 schließt sich ein fraktales Wachstum an.

Nonclassical crystallization of bivalent metal carbonates

Nichtklassische Kristallisationen tragen heutzutage einen entscheidenden Anteil zum Verständnis von Biomineralisationsprozessen und anspruchsvoller Morphogenese in vitro bei. Die vorliegende Dissertation stellt drei neue Vertreter nichtklassischer Kristallisationen vor, die während der Fällung von Calciumcarbonat und verwandten zweiwertigen Carbonaten auftreten.rn(a) Zum ersten Male wird eine Symmetrie-brechende Phasenselektion von Calciumcarbonat beschrieben, die auf einem subtilen Wechselspiel von verketteten Gleichgewichten basiert und deren Ursache letztendlich der paritätsverletzenden Energiedifferenz (PVED) zugeschrieben wird. rn(b) Die interkristalline Minoritätskomponente eines Mesokristalles, seien es z.B. eingeschlossenes Proteine oder polymere Additive, erfahren eine Morphogenese im Sinne einer Formpressung. Dieser bislang wenig beachtete Effekt in Mesokristallen wurde zur Herstellung von Nanoröhren eingesetzt, die aus verschiedensten Materialien bestehen können (z.B. Calciumcarbonat oder Cadmiumsulfid).rn(c) Das Hauptaugenmerk dieser Dissertation liegt auf dem Auftreten eines flüssig-amorphen Intermediates während der Metallcarbonat-Präzipitation. Durch diffusionskontrollierte und kontaktfreie Versuchsführung konnte die Existenz eines solchen nichtklassischen, flüssigen Intermediates, welches der kristallinen Phase bei neutralen pH vorangeht, sicher nachgewiesen werden. rn

Bio-inspired polymer-supported nitrido molybdenum(VI) complexes for ammonia synthesis − reactivity towards protons and electrons : EPR investigations on paramagnetic molybdenum(V) and copper(II) complexes

Die biologische Stickstofffixierung durch Molybdän-haltige Nitrogenasen sowie die Erforschung des zugrundeliegenden komplexen Mechanismus (N2-Aktivierung an Metall-Zentren, 6-fache Protonierung und Reduktion, N–N Bindungsspaltung unter Bildung von Ammoniak) ist von erheblichem Interesse. Insbesondere Molybdän-Komplexe wurden bereits erfolgreich als Modellverbindungen für die Untersuchung elementarer Einzelschritte der N2-Aktivierung eingesetzt. Durch die Verwendung von Triamidoamin-Liganden ist es Schrock et al. sogar gelungen mehrere Katalysezyklen zu durchlaufen und einen Mechanismus zu formulieren. Trotz der sterisch anspruchsvollen Substituenten in den Schrock-Komplexen ist die Umsatzrate dieses homogenen Katalysators, aufgrund Komplex-Deaktivierung infolge intermolekularer Reaktionen wie Dimerisierung und Disproportionierung, limitiert. In der vorliegenden Arbeit wurden einige dieser Herausforderungen angegangen und die aktiven Spezies auf einer Festphase immobilisiert, um intermolekulare Reaktionen durch räumliche Isolierung der Komplexe zu unterdrücken.rnEin Polymer-verankertes Analogon des Schrock Nitrido-Molybdän(VI)-Komplexes wurde auf einem neuen Reaktionsweg synthetisiert. Dieser beinhaltet nur einen einzigen Reaktionsschritt, um die funktionelle Gruppe „MoN“ einzuführen. Protonierung des immobilisierten Nitrido-Molybdän(VI)-Komplexes LMoVIN (L = Polymer-verankerter Triamidoamin-Ligand) mit 2,6-Lutidinium liefert den entsprechenden Imido-Molybdän(VI)-Komplex. Durch anschließende Ein-Elektronen-Reduktion mit Cobaltocen wird der Polymer-angebundene Imido-Molybdän(V)-Komplex erhalten, bewiesen durch EPR-Spektroskopie (g1,2,3 = 1.989, 1.929, 1.902). Durch die Immobilisierung und die effektive räumliche Separation der Reaktionszentren auf der Festphase werden bimolekulare Nebenreaktionen, die oft in homogenen Systemen auftreten, unterdrückt. Dies ermöglicht zum ersten Mal die Darstellung des Imido-Molybdän(V)-Intermediates des Schrock-Zyklus.rnEPR-Spektren des als Spin-Label eingeführten immobilisierten Nitrato-Kupfer(II)-Komplexes wurden unter verschiedenen Bedingungen (Lösungsmittel, Temperatur) aufgenommen, wobei sich eine starke Abhängigkeit zwischen der Zugänglichkeit und Reaktivität der immobilisierten Reaktionszentren und der Art des Lösungsmittels zeigte. Somit wurde die Reaktivität von LMoVIN gegenüber Protonen und Elektronen, welches zur Bildung von NH3 führt, unter Verwendung verschiedener Lösungsmittel untersucht und optimiert. Innerhalb des kugelförmigen Polymers verläuft die Protonierung und Reduktion von LMoVIN stufenweise. Aktive Zentren, die sich an der „äußeren Schale“ des Polymers befinden, sind gut zugänglich und reagieren schnell nach H+/e− Zugabe. Aktive Zentren im „Inneren des Polymers“ hingegen sind schlechter zugänglich und zeigen langsame diffusions-kontrollierte Reaktionen, wobei drei H+/e− Schritte gefolgt von einer Ligandenaustausch-Reaktion erforderlich sind, um NH3 freizusetzen: LMoVIN  LMoVNH  LMoIVNH2  LMoIIINH3 und anschließender Ligandenaustausch führt zur Freisetzung von NH3.rnIn einem weiteren Projekt wurde der Bis(ddpd)-Kupfer(II)-Komplex EPR-spektroskopisch in Hinblick auf Jahn−Teller-Verzerrung und -Dynamik untersucht. Dabei wurden die EPR-Spektren bei variabler Temperatur (70−293 K) aufgenommen. Im Festkörperspektrum bei T &lt; 100 K erscheint der Kupfer(II)-Komplex als gestreckter Oktaeder, wohingegen das EPR-Spektrum bei höheren Temperaturen g-Werte aufzeigt, die einer pseudo-gestauchten oktaedrischen Kupfer(II)-Spezies zuzuordnen sind. Diese Tatsache wird einem intramolekularen dynamischen Jahn−Teller Phänomen zugeschrieben, welcher bei 100 K eingefroren wird.