Fakultätsbericht 2016-2017

Arbeitsgruppe für Photonische Materialien PD Dr. Alexander Schiller Juniorprofessor/ Heisenberg-Stipendiat bis 5/2017 Forschungsschwerpunkte Die AG Schiller forscht über biomimetische Signaltransduktion mit chemischen Modellen: Als Vorbild dienen neuronale Prozesse in Synapsen und deren Signalverarbeitung. Diese bestehen im Wesentlichen aus Signalgenerierung durch Freisetzung von kleinen Molekülen (Neurotransmitter), selektive Signalde- tektion und deren Prozessierung. In allen drei Gebieten entwickelt die AG Schiller Konzepte zur Model- lierung mit anorganisch-chemischen, sensorischen und materialwissenschaftlichen Werkzeugen: NO & CO freisetzende Moleküle und Materialien, supramolekulare analytische Chemie mit Boronsäurerezep- toren und molekulare Logik und Rechnen. Seit 2016 ist Dr. Schiller Coach bei der Agentur „Schiller & Mertens“. 40 — FORSCHUNG Es werden optimierte Nitrosyl/Carbonyl-Metall- komplexe hergestellt, die durch Bestrahlung mit Licht Stickstoffmonoxid oder Kohlenmonoxid freisetzen. Diese NO/CO-freisetzenden Moleküle (NORMs & CORMs) müssen bestimmte Anforde- rungen erfüllen, wie Wasserlöslichkeit, gesteuerte NO/CO-Abgabe und Unbedenklichkeit der Kom- plexe sowie ihrer Abbauprodukte. Um den Mecha- nismus der NO/CO-Abgabe zu untersuchen, wer- den die Nitrosyl/Carbonyl-Komplexe mit verschie- denen Metallen, Ligandenumgebungen und vari- ierenden NO/CO-Gehalten synthetisiert. Photoak- tive Nitrosyl/Carbonyl-Metallkomplexe werden durch ein Liganden-Design für die Anregung im sichtbaren Licht ausgestattet. Es werden NORMs und CORMs mit neuartigen Funktionalitäten ent- wickelt, wie z. B. eine schaltbare Löslichkeit oder lumineszierende und Raman-aktive Detektorsys- teme. Die Analyse der physikochemischen Pro- zesse während der NO/CO-Abgabe führt in einer NO & CO freisetzende Moleküle und Materialien Regelkreis-analogen Rückkopplung zu verbesser- ten NORMs & CORMs. Diese Komplexe werden in biologischen Systemen in der Forschergruppe FOR 1738 „Hämund Hämabbauprodukte“ verwendet. Im Gegensatz zu wasserlöslichen NORMs und CORMs ist es aber auch vorteilhaft, unlösli- che NO/CO-abgebende Materialien (NORMAs & CORMAs) einzusetzen, die nach der NO/CO-Abga- be zusammen mit den Zersetzungsprodukten entfernt werden können. Hierfür werden bekann- te und neue Nitrosyl/Carbonyl-Metallkomplexe für die Einbettung in Polymere genutzt, damit Nanofaser-Vliese mittels Electrospinning gene- riert werden können. [1] Askes, S.H.C., Gandra, U.R., Wyrwa, R., Bonnet, S., Schiller, A. (2017): Red Light-Triggered CORelease fromMn2(CO)10 using Triplet Sensitization in PolymerNon-Wovenfabrics.J.Am.Chem.Soc.,DOI:10.1021/jacs.1027b07427. [2]Reddy,G.U.,Axthelm,J.,Hoffmann,P.,Taye,N.,Gläser,S.,Görls,H.,Schiller,A. (2017):Co-RegisteredMolecular LogicGatewithaCO-ReleasingMolecule TriggeredbyLightandPeroxide.J.Am.Chem.Soc.DOI:10.1021/jacs.7b00867. [3] Reddy, G.U., Liu, J., Hoffmann, P., Steinmetzer, J., Görls, H., Askes, S.H.C., Schiller, A. (2017): Light-responsive paper strips as CO-releasing material with a colourimetric response. Chem. Sci. DOI: 10.1039/C7SC01692A. Die Boronsäure-Gruppe zusammen mit Fluores- zenz-Indikatoren wird sehr erfolgreich in Sensor- molekülen für die Erkennung von Zuckern, Nukle- otiden, Catecholen und Hydroxylcarbonsäuren eingesetzt. Ziel dieses Projekts ist die Synthese und Charakterisierung neuer fluorierter Boron- säuren ohne fluoreszierende Einheit. Diese wer- den zur Detektion und Diskriminierung von Diol- Verbindungen und anorganischen Anionen in physiologischem Medium mittels 19 F NMR ver- wendet. Die Anwesenheit eines Fluor-Atoms, z. B. in Fluorobenzenboronsäure, stellt einen sehr emp- Supramolekulare analytische Chemie mit Boronsäurerezeptoren findlichen NMR-Sensor für die Umgebung der Bo- ronsäure dar. Wenn ein Zucker im physiologischen Medium bindet, shiftet das 19 F NMR Signal auf- grund der entstandenen Zucker-Boronat-Verbindung. [4] Axthelm, J., Elstner, M., Reddy, G.U., Görls, H., Bellstedt, P., Schiller, A. (2017): Fluorinated Boronic Acid-Appended Pyridinium Salts and 19F NMR Spectroscopy for Diol Sensing J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b01167. [5] Axthelm, J., Görls, H., Schubert, U.S., Schiller, A. (2015): Fluorinated Boronic acid-appended Bipyridinium Salts for Diol Recognition & Discrimination via 19F NMR Barcodes, J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.5b10934. [6] Elstner, M., Schiller, A. (2015): Playing Tic-tac-toe with a Sugar- based Molecular Computer. J. Chem. Inf. Model., DOI: 10.1021/ acs.jcim.5b00324.