Synthese und physikochemische Charakterisierung von Modellsubstanzen der Archaebakterienlipide

Abstract

Archaebakteriellen Membranen und deren Lipiden wird in den letzten Jahren großes Interesse entgegengebracht. Sie zeichnen sich gegenüber den Membranlipiden der Eukarioten und Prokarioten durch ihre außergewöhnliche Stabilität aus, woraus verschiedene Anwendungsmöglichkeiten dieser Verbindungen im biotechnologischen oder pharmazeutisch-technologischen Bereich resultieren könnten. Bolaamphiphile gelten als wichtige Modelle für die bipolaren archaebakteriellen Membranlipide. Deren Synthese erlaubt es, gezielt den Einfluß einzelner Strukturmerkmale auf das physikochemische Verhalten zu untersuchen und so zu strukturell einfacheren Verbindungen mit gleichen Eigenschaften zu gelangen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden in Anlehnung an die natürlichen Strukturen verschiedene symmetrische sowie unsymmetrische einkettige Lipide synthetisiert und deren physikochemisches Verhalten im Vergleich zu früher erhaltenen unsymmetrischen Substanzen untersucht. Für die symmetrischen Verbindungen wurde zur Synthese der langen Kohlenwasserstoffketten unter Anwendung der Li2CuCl4-katalysierten Kupplung eine im Vergleich zu früheren Arbeiten wesentlich kürzere und effizientere Synthesestrategie über die entsprechenden Diene und Diole entwickelt. Die physikochemische Charakterisierung der erhaltenen Verbindungen erfolgte durch DSC- Röntgen- und gefrierbruchelektronenmikroskopische Messungen sowie Untersuchungen an der Wasser-Luft-Grenzfläche. Für das symmetrische einkettige Dotriacontan-1,1'-diyl-bis-[2-(trimethylammonio)ethylphosphat] (PC-C32-PC) wurde die Bildung kugelförmiger Partikel im nm-Bereich nachgewiesen und diese näher charakterisiert.

In the last few years great interest has been paid to archaebacterial membranes and their lipids because of their unusual high stability and the resulting possible biotechnological and pharmaceutic-technological applications . Bolaamphiphilic compounds represent an important tool for understanding the physicochemical and biophysical properties of archaebacterial lipid membranes. The synthesis of these model compounds offers the possibility to focus the investigation on special structural features and get structural simpler compounds having identical characteristics like the natural ones. This work includes the synthesis of different symmetric and unsymmetric compounds on the basis of the natural structures. I this respect the development of a short and efficient synthetic strategy for the long carbohydron chains of the symmetric compounds using the cupratcatalysed alkyl-alkyl coupling reaction was important. The physicochemical characterisation of the compounds was carried out by DSC- and X-ray-measuremtents as well as freeze-fracture electron microscopy and investigation of the behaviour at the air-water interface. For the symmetrical dotriacontan-1,1'-diyl-bis-[2-(trimethyl-ammonio)-ethylphosphat] (PC-C32-PC) the formation of spherical particles of a size within the nm-range could be shown.