Stephen. Grundvoraussetzung: Die Moleküle müssen das Licht absorbieren! E = λ = Wellenlänge. Hashmi. ν = Frequenz

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1 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 otochemie, Farbstoffe Bedeutung in der atur: - otosynthese - Sehvorgang - Zellschädigung durch energiereiches Licht Grundvoraussetzung: Die Moleküle müssen das Licht absorbieren! Energie des Lichts: E = h c λ = h ν h = Plancksches Wirkungsquantum c = Lichtgeschwindigkeit λ = Wellenlänge ashmi ν = Frequenz - Ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) Wellenlänge ca nm => Energie ca kj/mol - Sichtbares Licht Wellenlänge ca nm => Energie ca kj/mol Verbindungen, die sichbares Licht absorbieren, sind farbig - Infrarot-Strahlung (I-Strahlung) Wellenlänge ca 750 nm - => Energie ca 160 kj/mol abwärts

2 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 Allgemeines Schema für eine otochemische eaktion: Molekül 1 h ν Molekül Molekül 2 angeregtes Molekül Die Energiemenge muß genau mit der Absorbtionswellenlänge des Moleküls übereinstimmen, die dafür erforderlichen Wellenlängen sind unten für einige Substrat-Typen angegeben: Alkene: Diene: Ketone: Aromaten: ca nm ca nm ca nm ca nm Beispiele für otochemische eaktionen: 1 E/Z-Isomerisierungen von Alkenen (vgl auch Sehprozess) ' ashmi h ν (200 nm) ' ein 1,2-Diradikal (E)-Alken otation um die zentrale C-C-Einfachbindung ' ' h ν (Z)-Alken Keine ückreaktion, da daß (Z)-Alken nicht bei der gleichen Wellenlänge absorbiert!!

3 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 2 [22]-Cycloadditionen: Cyclobutan-Derivate ' h ν (200 nm) ' energiereicher, deshalb reaktiv! (E)-Alken ' ' ' ( Konstitutionsund Stereoisomere) ashmi zb Acrylnitril (Acrylsäurenitril) 2 C h ν C C 80% Ausbeute cis-1,2-dicyanocyclobutan zb trans-stilben [(E)-1,2-Diphenlyethen] 2 h ν 90% Ausbeute 1,2,3,4-Tetraphenylcyclobutan

4 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 3 orrish-typ-i eaktion: α-spaltung h ν wieder entsteht ein 1,2-Diradikal - C ashmi Die beiden mesomeriestabilisierten adikale leben lange genug, um aufeinander zu treffen und zu dimerisieren (ekombination)

5 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 4 orrish-typ-ii eaktion: Cyclobutan-Derivate durch intramolekularen ingschluß h ν 5 Paterno-Büchi-eaktion: xetane durch [22]-Cycloaddition eines Ketons und eines lefins ashmi h ν ' ' " ' " ein xetan (ein xa-cyclobutan) ' "

6 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 Farbstoffe: Verbindungen, die im Bereich zwischen 400 und 800 nm absorbieren Grundvoraussetzung: ein ausgedehntes π-system In der atur: - Chlorophyll (siehe oben ) - ämoglobin (siehe oben ) - cis-etinal (siehe oben ) weitere natürliche Farbstoffe: -Indigo (blau, Jeans, zunächst aus indischer Pflanze gewonnen) ashmi - Purpur (in der Antike aus bedauernswerten Purpur-Schnecken (maritim) gewonnen) Br Br

7 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 Der Chemiker kann heute fast jede Farbnuance generieren, die wichtigste eaktion hierfür ist die Azokupplung, eine elektrophile aromatische Substitution an einem elektronenreichen Aromaten durch ein Diazoniumsalz als elektrophil: a - 2 / - 3 S 2-3 S "Diazotierung" a Me 2 elektrophile aromatische Substitution a - ashmi 3 S Methylorange (gelb) Me S Me 2 Methylorange (rot) a - 3 S => Verwendung als IDIKAT Me 2

8 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 Farbstoffe, die Ihnen im Verlauf Ihres Studiums bzw Ihrer Forschungsarbeiten begegnen werden: a) Ethidiumbromid 2 2 Br - Fluoreszenzfarbstoff, intercaliert in doppelsträngige DA und A b) Acridinorange 2 Cl Fluoreszenzfarbstoff, intercaliert in DA und A c) DAPI 2 ashmi Cl ',6-Diamidion-2-phenylindol Dihydrochlorid Fluoreszenzfarbstoff, assoziiert mit der kleinen Furche der DA, Selektivität für A-T-Basenpaare

9 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 d) oechst und = oechst = C 2 C 3 oechst Fluoreszenzfarbstoff, bindet an die kleine Furche der DA e) FITC S C Fluoreszenzfarbstoff, genutzt zum Protein-Labeling und in der "Fluorescent Antibody Technique" ashmi C 2 Fluoresceinisothiocyanat

10 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 f) hodamin Laserfarbstoff, C 2 Cl - bindet an die kleine Furche der DA g) Kristallviolett ashmi modifizierter Gram-Farbstoff Cl - zur Unterscheidung von Gram-positiven und Gram-negativen rganismen

11 Prof Dr ashmi, Sommersemester rganische Chemie für Technische Biologen, Teil 24 h) Methylenblau Cl - S i) ämatoxylin zum Anfärben von tierischem Gewebe j) Safranin ashmi allgemein zum Anfärben 2 2 Cl - und so weiter, und so fort