Cuny, E., & Jaeger, R.

An heutzutage anzuwendende pharmazeutische Produkte werden hohe Anforderungen gestellt, wenn sie physiologisch adaptabel sein sollen. Anhand der hier vorgestellten Synthesemethoden wird aufgezeigt, wie die notwendigen Enantiomerenreinheiten chemisch erreicht werden können. Die meisten dieser Reaktionen verlaufen nach einem SN2-Mechanismus. Die Mechanismen des Isoharnstoff-Verfahrens, der Mitsunobu-Inversion und des Cäsium-Effektes werden dargestellt bzw. erläutert. Die Verfahren werden vergleichend bewertet.

Krachler, M.

Die vertrauensvolle Bestimmung von (Ultra-)Spurenelementen in Umweltproben ist alles andere als trivial. Spurenelementanalysen extrem sauberer Umweltproben (Grundwasser, Schnee, Eis) erfordern ein Höchstmaß an Sauberkeit bei der Probennahme und -vorbereitung, die nachweis stärksten Analysenverfahren, sowie hochmotiviertes und erfahrenes Laborpersonal. Nur durch das perfekte Zusammenspiel aller dieser Komponenten können mithilfe moderner Analysenstrategien Fragen von gesellschaftspolitischer Relevanz erfolgreich beantwortet werden. Somit erlaubt z.B. der Blick zurück in die Vergangenheit – durch die Analyse alter Eisbohrkerne – die gegenwärtige Schwermetallbelastung der Umwelt in Perspektive zu setzen und zukünftige Entwicklungen besser einschätzen zu können. Leitungs- oder Mineralwasser? Was ist besser? Auch hier eröffnet die moderne Ultraspurenanalytik neue Perspektiven.

Bensch, W.

In den gängigen DVDs und Blu-Ray-Disks sind die Informationen in eine dünne Schicht tellurbasierter Verbindungen geschrieben, welche im Nanosekundenbereich mit Laserpulsen geeigneter Energie zwischen dem kristallinen und amorphen Zustand hin- und hergeschaltet werden können. Diese beiden Zustände weisen einen signifikanten optischen und elektrischen Kontrast auf, was diese Verbindungsklasse, die als Phasenwechselmaterialien bezeichnet werden, nahezu einmalig macht.

Busch, U., Block, A., & Meißner, E.

Gentechnisch veränderte (gv-)Pflanzen werden weltweit im großen Maßstab angebaut. Wenn gv-Pflanzen sowie transgene Lebens- und Futtermittelmittel in Europa in den Verkehr gebracht werden sollen, müssen diese sicherheitsüberprüft, zugelassen und entsprechend gekennzeichnet werden. Für die Überwachung der gesetzlichen Vorschriften ist die Lebens- und Futtermittelüberwachung zuständig, die entsprechende Nachweisverfahren anwendet. Die Echtzeit-PCR hat sich zum Standard für den Nachweis und die Quantifizierung von GVO etabliert. DNA-Chips haben das Potenzial, als Screnningverfahren schnell und sicher eine große Anzahl von GVO zu detektieren.

Körtzinger, A.

Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe werden durch die Menschheit jährlich über 8 Milliarden Tonnen Kohlenstoff (Gt C) in Form von CO2 in die Atmosphäre emittiert. Die kumulativen Emissionen seit Beginn der industriellen Revolution haben zu einem Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration geführt, die einen zusätzlichen anthropogenen Treibhauseffekt zur Folge hat. Von den drei auf der Zeitskala von Jahrhunderten austauschenden Kohlenstoffreservoiren Atmosphäre, terrestrische Biosphäre und Ozean ist der Ozean bei weitem das größte. Das CO2-System des Meerwassers umfasst die chemischen Spezies HCO3–, CO32– und CO2(aq). Daraus resultiert die pH-puffernde Eigenschaft des Meerwassers sowie seine hohe Aufnahmekapazität für anthropogenes CO2. Mit Hilfe von vier chemischen Messgrößen kann das marine CO2-System analytisch sehr präzise beschrieben werden. Diese Messgrößen dienen als sensitive “Sensoren” für physikalische, chemische und biologische Vorgänge im Meer.

Arndt, H., Hackenberger, C., & Schwarzer, D.

In der Semisynthese müssen komplexe Moleküle chemoselektiv, regioselektiv und stereoselektiv manipuliert werden, was pfiffige Schutzgruppenoperationen und innovative Syntheseentwicklung erforderlich macht. Entscheidend sind in jedem Fall leicht zugängliche und geeignete Ausgangsmaterialien, insbesondere biotechnologisch unbegrenzt herstellbare Zwischenstufen. Da eine möglichst weitreichende synthetische Bearbeitung von Wirkstoffkandidaten das größte Innovations- und Patentschutzpotenzial hat, sind auch vielstufige Semi- und sogar Totalsynthesen Bestandteil moderner industrieller Forschung und Wirkstoffentwicklung. Die dabei realisierte Komplexität wäre vor noch gar nicht langer Zeit undenkbar gewesen, was den Fortschritt in der Synthesemethodik eindrucksvoll verdeutlicht. Die Semisynthese zielt vornehmlich auf konkrete Anwendungen ab, wobei der forscherisch-innovative Aspekt in der Klärung molekularer Zusammenhänge besteht. Gerade für das Studium zellulärer Prozesse und ihrer Quantifizierung sind in Zukunft wichtige Impulse zu erwarten. Die Semisynthese wird so auch weiterhin eine tragfähige Brücke zwischen den Zukunftsfeldern Syntheseforschung und Chemischer Biologie bilden.

Roth, K.

Überall auf der Welt sind die Arten der Gattung Paprika (Capsicum) beliebte Bestandteile der Nahrung. Die Biochemie von Paprika und Chili bietet uns viele Überraschungen. So beruht die brillante rote Farbe auf den “Paprika-ketonen”, die nur von Paprika synthetisiert werden. Die von vielen Menschen so geschätzte Schärfe beruht auf Capsaicin und Dihydrocapsaicin, auch diese kann nur Paprika herstellen. In Anbetracht der außerordentlichen Biochemie sollten wir in Zukunft Paprika, Chilis, Jalapeños und Habaneros mit mehr Respekt vor deren chemischen Syntheseleistungen genießen.

Wöhrle, D., & Hild, O.

Photovoltaischen Solarzellen kommt bei der zunehmenden Nutzung erneuerbarer Energien durch das hohe Angebot an solarer Einstrahlung besondere Bedeutung zu. Daher wird neben den bewährten anorganischen Solarzellen auch an der Entwicklung von preiswerteren Solarzellen gearbeitet, die organische Materialien als aktive Verbindungen für die Energieumwandlung verwenden. Der Artikel beschreibt Aufbau und Funktionsweise von Farbstoffsensibilisierungs-Solarzellen und organischen Feststoff-Solarzellen. Für Vergleiche und zum Verständnis dieser Zellen ist es notwendig, auch einige Aspekte der Photosynthese und der anorganischen Solarzellen kurz zu behandeln. Damit wird insgesamt ein Einblick in solare Energieumwandlungssysteme unter Berücksichtigung aktueller Entwicklungen gegeben.

Braun, D., & Collin, G.

Auf der Suche nach einem Ersatz für das Naturprodukt Schellack entstand vor rund 100 Jahren mit dem synthetischen “Bakelit” eine neue und die zugleich jüngste Werkstoffklasse der Menschheit, die unserer Zeit technisch und kulturell ihren Stempel aufgedrückt hat. Die Erfindung der duroplastischen (härtbaren) Bakelite-Harze durch dem flämischen Chemiker Leo Hendrik Baekeland aus Steinkohlenteer-Phenol und Formaldehyd markiert den Beginn des “Zeitalters der Kunststoffe” im 20. Jahrhundert.

Arndt, H., Hackenberger, C., & Schwarzer, D.

Semisynthetische Verfahren haben einen großen Beitrag zu der rasanten Entwicklung geleistet, die auf dem noch jungen Feld der Chemischen Biologie in den letzten Jahren stattgefunden haben. Dabei haben beeindruckende Beispiele für die Semisynthese von komplexen modifizierten Proteinen sowie die Derivatisierung von Naturstoffen für biologische Studien nicht nur die Grenzen des Machbaren immer weiter verschoben, sondern auch tatsächlich effiziente Werkzeuge zur Erforschung von Proteinfunktionen etabliert. Gerade für Anwendungen in der Proteomik, das Studium zellulärer Zusammenhänge und ihrer Quantifizierung sind von semisynthetischen Ansätzen weitere Impulse zu erwarten. Dabei zeichnet sie besonders ein interdisziplinärer Charakter aus, der Chemie und Biologie verknüpft. Es ist zu erwarten, dass die wissenschaftliche Bedeutung dieser Verfahren weiter zunehmen wird.