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Analysis and control of structural changes in biological relevant systems in the condensed phase (Sfb 450 / Heyne B9)

Ziel des Projektes ist die Charakterisierung der primären Photoreaktionsdynamik schaltbarer Medikamente, die nach Lichtanregung reaktive Gruppen erzeugen und von Molekülen, deren Eigenschaften (z.B. die Chiralität) biologisch von Bedeutung sind. Mit Kenntnis der Reaktionsdynamik sollen funktionale Reaktionskanäle dieser Moleküle mit Zwei-Photonen Anregung und mit geformten Lichtimpulsen kontrolliert werden.  Zur umfassenden Charakterisierung der primären Photoreaktion werden sowohl die elektronischen als auch die Schwingungsübergänge untersucht. Wichtige Informationen liefert hierbei die polarisationsaufgelöste nichtlineare Schwingungsspektroskopie, die es ermöglicht strukturelle Änderungen auf der Femtosekundenzeitskala zu verfolgen. Neben caged compounds werden Photosensitizer und Moleküle mit Endoperoxidgruppen wie Anthracene-9,10-endoperoxid

(APO) und Artemisinin untersucht. In Molekülen mit Endoperoxidgruppe soll durch UV-Anrege-IR-Abtast-Experimente die strukturelle Dynamik, die zur homolytischen Trennung der Endoperoxidgruppe oder zur Abspaltung von Singlettsauerstoff führt in Echtzeit nachgewiesen werden. Weitere zentrale Fragestellungen sind die Aktivierung von Photosensitizern durch Zwei-Photonen-Prozesse und der Einfluss der chiralen Eigenschaften von Aminosäuren (z.B. von Tyrosin) auf die Reaktionsdynamik.

Hierbei werden auch die Wechselwirkungen zwischen Aminosäuren in kurzen Peptiden untersucht, um ein besseres Verständnis der anharmonischen Kopplung zu gewinnen. Durch Lichtanregung sollen einzelne Wechselwirkungen gezielt aufgehoben und Strukturänderungen induziert werden. Die experimentellen Untersuchungen sind eng mit den theoretischen Arbeiten der Teilprojekte C9, C5 und C2 verknüpft.