Kristallisation, Polymorphie und Kristallstrukturen von industriellen organischen Pigmenten, deren Vorprodukten sowie von pharmazeutischen Wirkstoffen / Karl Jürgen Brüning

Die Röntgenstrukturanalyse ist eine der wichtigsten analytischen Methoden zur Bestimmung der Kristallstrukturen und zur Aufklärung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen. Voraussetzung für eine Röntgenstrukturanalyse ist ein Einkristall mit einer Größe von ca. 1-10 mikro m. Jedoch gibt es eine Vielzahl an Verbindungen, bei denen es aufgrund ihrer geringen Löslichkeit nicht gelingt, hinreichend große Kristalle zu erzeugen. In dieser Arbeit konnte aufgezeigt werden, dass die Kristallstrukturen solcher schwerlöslichen Verbindungen aus Röntgenpulverdaten bestimmt werden können. Organische Pigmente haben eine geringe Löslichkeit. Sie werden daher im Anwendungsmedium nicht gelöst, sondern fein dispergiert. Die Teilchengrößen liegen typischerweise im Bereich von 50-500 nm. Bedingt durch die Schwerlöslichkeit lassen sich nur selten Einkristalle züchten. Jedoch kann die Kristallinität häufig durch Lösungsmittelbehandlung verbessert werden. Dies ermöglicht die Strukturbestimmung aus den Röntgenpulverdaten. Die untersuchten organischen Pigmente haben allesamt ungewöhnliche Eigenschaften: So zeigen beispielsweise Pigment Yellow 101 und einige seiner Derivate sowie einige mesoionischen Pigmente Fluoreszenz im Festkörper. Die Fluoreszenz-Eigenschaften dieser Verbindungen waren bisher nur begrenzt verstanden. In dieser Arbeit konnten sieben Kristallstrukturen von festkörperfluoreszenten Pigmenten bestimmt und so ein Beitrag zum Verständnis der Festkörper-Fluoreszenz geleistet werden. Pigment Yellow 183 und Pigment Yellow 191 sind gelbe verlackte Azopigmente, die großtechnisch zur Einfärbung von Kunststoffen verwendet werden. Hier konnten erstmals Einkristalle erhalten werden, und drei Kristallstrukturen bestimmt werden. Alle drei Kristallstrukturen weisen ungewöhnliche Strukturmerkmale auf: eine der beiden Sulfonatgruppen koordiniert nicht an das Ca2+-Ion oder an ein Lösungsmittelmolekül, sondern bildet nur intermolekulare van der Waals-Wechselwirkungen. Wodurch elektrostatisch ungünstige Separation von Kation (Ca2+) und Anion (RSO3-) verursacht wird, bleibt unklar. Die Benzimidazolon-Pigmente sind industriell sehr wichtige Azo-Pigmente mit exzellenter Lichtstabilität und hervorragender thermischer Stabilität. Im Rahmen dieser Arbeit gelang es erstmals, Einkristalle eines Solvates eines kommerziellen Benzimidazolon-Pigmentes zu züchten und die Struktur durch Röntgenstrukturanalyse zu bestimmen. Bei zwei weiteren kommerziellen Benzimidazolon-Pigmenten wurden die Kristallstrukturen aus Röntgenpulverdiagrammen bestimmt, wobei die Strukturlösung mit simulated-annealing-Methoden (Programm DASH) erfolgte. Das Pigment Yellow 213 ist ein neu entwickeltes Pigment für Wasserbasislacke, welches sich durch seine hohe Lichtechtheit auszeichnet. Mithilfe der Kristallstruktur konnten Eigenschaften dieser Verbindungen erklärt werden. Alle kommerziellen Azo-Pigmente liegen im Festkörper nicht in der Azoform, sondern in der hydrazon-tautomeren Form vor. Die Pigmente sind daher, streng genommen, keine Azo-Pigmente, sondern Hydrazon-Pigmente. Es gibt jedoch Ausnahmen: Für zwei p-dialkylamino-substitutierte Azopigmente auf beta-Naphthol-Basis konnte durch Einkristallstrukturanalysen aufgezeigt werden, dass die Azoform im Festkörper überwiegt. Es handelt sich hierbei also um den seltenen Fall „wirklicher Azo-Pigmente“. Die in dieser Arbeit untersuchten Verbindungen Bis-(acetoacetyl)-p-phenylen-diamin (DAEP) und 5-(Acetoacetylamino)benzimidazolon sind Vorprodukte für die Synthesen verschiedener industrieller Azo-Pigmente. Bei beiden Verbindungen gelang es, die Kristallstrukturen aus Röntgenpulverdiagrammen zu lösen. Die Orientierung der endständigen -COCH3-Gruppen lässt sich allerdings nicht mit Sicherheit feststellen (weil ein O-Atom fast die gleiche Streukraft besitzt wie eine CH3-Gruppe). Die Pulverstrukturlösungen wurden daher mit Gitterenergieberechnungen mittels dispersion-korrigierten Dichtefunktionalrechnungen kombiniert. Derartige dispersions-korrigierte DFT-Rechnungen im Festkörper könnten zukünftig auch in anderen Fällen zur Validierung von Kristallstrukturen, die aus Röntgenpulverdaten bestimmt wurden, dienen. Die Verbindungen Omeprazol, Rasagilin und Risedronat sind pharmazeutische Wirkstoffe. An verschiedenen Salzen dieser pharmazeutischen Wirkstoffe wurden Polymorphieuntersuchungen durchgeführt. Dabei wurden für Omeprazol vier, für Rasagilin eine und für Risedronat vier neue Phasen gefunden. Zudem konnten für Rasagilin und Omeprazol jeweils eine und für Risedronat drei Kristallstrukturen bestimmt werden, die es erlauben Eigenschaften wie außergewöhnliche Feuchtigkeitsbeständigkeit oder Bioverfügbarkeiten zu erklären. Für Risedronat wurde ein bisher unbekanntes Solvat gefunden (Essigsäure Disolvat), das patentiert wurde. Auch hier konnte die Kristallstruktur aufgeklärt werden. In dieser Arbeit wird aufzeigt, dass es bei schwerlöslichen Pigmenten, deren Vorprodukten sowie von pharmazeutischen Wirkstoffen in etlichen Fällen möglich ist, Einkristalle zu züchten (wenn auch mit großem Aufwand), sodass man die Kristallstrukturen durch Röntgenstrukturanalyse ermitteln kann. Für die Verbindungen, bei denen keine hinreichend großen Einkristalle erhalten werden konnten, gelang es in den meisten Fällen, die Kristallstrukturen aus Röntgenpulverdiagrammen zu bestimmen, und anschließend Struktur-Eigenschaftsbeziehungen abzuleiten

2-Aminoterephthalic acid dimethyl ester

Single crystals of the title compound, C10H11NO4, an inter­mediate in the industrial synthesis of yellow azo pigments, were obtained from the industrial production. The mol­ecules crystallize as centrosymmetic dimers connected by two symmetry-related N—H⋯O=C hydrogen bonds. Each mol­ecule also contains an intra­molecular N—H⋯O=C hydrogen bond. The dimers form stacks along the a-axis direction. Neighbouring stacks are arranged into a herringbone structure

Gletscherschrammen auf dem Piesberg bei Osnabrück : mit 1 Tabelle

Auf dem Piesberg bei Osnabrück konnten Gletscherschrammen beobachtet werden. Sie verlaufen überwiegend von NNE nach SSW. Diese Richtung stimmt gut mit Einregelungsmessungen an Geschiebe-Längsachsen in dem die Schrammenfläche bedeckenden Geschiebelehm überein. Gletscherschrammen und Geschiebelehm haben saalezeitliches Alter (Drenthe-Stadium)

Application of parelectric spectroscopy to detect skin cancer—A pilot study

Background: The early detection of skin cancer is still challenging and calls for objective, fast diagnostic, and ideally non-invasive methods in order to leave the potentially malignant tumor cells unaltered. In this paper, the parelectric spectroscopy was applied to evaluate the potential of a non-invasive detection of basal cell carcinoma (BCC) and malignant melanoma. Materials and methods: A prototype of parelectric spectroscopy was used to investigate non-invasively dipole density and mobility of suspicious skin lesions. The differences in investigated tissue were analyzed compared to pathohistological findings in a clinical study on 51 patients with suspected BCC and malignant melanoma. Results: The non-invasive parelectric spectroscopy could differentiate between normal skin, BCC, and melanoma but failed to distinguish between different types of skin cancer. The data were normalized to unsuspected nearby skin because the different skin locations influence dipole density and mobility. Conclusion: The results of the pilot study indicate that the parelectric spectroscopy might be an additional, useful non-invasive diagnostic procedure to distinguish between normal skin and skin cancer

Sleep-wake cycles drive daily dynamics of synaptic phosphorylation

The circadian clock drives daily changes of physiology, including sleep-wake cycles, through regulation of transcription, protein abundance, and function. Circadian phosphorylation controls cellular processes in peripheral organs, but little is known about its role in brain function and synaptic activity. We applied advanced quantitative phosphoproteomics to mouse forebrain synaptoneurosomes isolated across 24 hours, accurately quantifying almost 8000 phosphopeptides. Half of the synaptic phosphoproteins, including numerous kinases, had large-amplitude rhythms peaking at rest-activity and activity-rest transitions. Bioinformatic analyses revealed global temporal control of synaptic function through phosphorylation, including synaptic transmission, cytoskeleton reorganization, and excitatory/inhibitory balance. Sleep deprivation abolished 98% of all phosphorylation cycles in synaptoneurosomes, indicating that sleep-wake cycles rather than circadian signals are main drivers of synaptic phosphorylation, responding to both sleep and wake pressures