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Die Sialat-Pyruvat-Lyase (EC 4.1.3.3) katalysiert die Spaltung von Sialinsäuren in Pyruvat und das entsprechende Mannosamin. Die Sialat-Pyruvat-Lyase von Clostridium perfringens wurde in E. coli exprimiert, bis zur Homogenität gereinigt und charakterisiert. Das rekombinante Enzym besitzt ein pH-Optimum von 7,6 und ein Temperaturoptimum von 65-70 °C. In Gegenwart von Pyruvat ist es moderat thermostabil bis etwa 70 °C. Das Enzym besitzt in 50 mM Kaliumphosphatpuffer bei pH 7,2 eine spezifische Aktivität von 22 U/mg und einen KM-Wert für Neu5Ac von 2,1 mM. Beide Werte erhöhen sich in 250 mM Kaliumphosphatpuffer auf dann 27 U/mg und 3,2 mM. Steigende Salzkonzentrationen hemmen dagegen die Enzymaktivität. Durch zielgerichtete Mutagenese konnte gezeigt werden, dass Lysin 161 während der Katalyse eine Schiff'sche Base mit dem Substrat ausbildet. Tyrosin 133 hat ebenfalls große Bedeutung für die Enzymkatalyse, die genaue Funktion von Tyrosin 133 ist allerdings unklar. Vermutlich stabilisiert dieser Tyrosinrest die Seitenkette von Lysin 161 und/oder das gebundene Substrat und ermöglicht dadurch eine optimale Katalyse. Aspartat 187 und Glutamat 188 sind an der Bindung des Substrates im aktiven Zentrum beteiligt. Sie bilden Wasserstoffbrückenbindungen zu den Hydroxylgruppen an C8 und C9 der Sialinsäure aus. Anhand der Ergebnisse aus den Mutagenesestudien wurde das Modell zum Reaktionsmechanismus der Sialat-Pyruvat-Lyasen modifiziert.

The carbothermal reduction process of TiO2, SiO2, ZrO2, SiO2/ZrO2, and ZrSiO4 was investigated using three different types of carbon: carbon black, active carbon, and graphite. The progress of each reaction was investigated by a new thermoanalytical method consisting of dynamic and isothermal heating procedures accompanied by quantitative in situ gas detection (CO). The solid products of eleven starting mixtures of oxide/carbon variations were characterised ex-situ by chemical, phase, and morphological analyses. The results for the reduction of TiO2 and SiO2 are in agreement with known reaction mechanisms. Contrary to earlier assumptions, the carbothermal reduction of ZrO2 represents neither of the two boundary mechanisms. A comparative discussion of the crystallographic structures of the oxides and the carbides supports these experimental findings. ZrSiO4 decomposes to ZrO2 and SiO2 and reacts as a mixture of them. The type of carbon used influen ces the reaction rate (in the case where no volatile oxide intermediates exist, i. e., for TiO2) or the morphology of the reaction products (in the case where volatile oxide intermediates exist, i. e., for SiO2).

Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Teilen, die sich mit der Aufklärung der Reaktionsmechanismen der Nitrierung elektronenreicher Aromaten beschäftigen. Im einzelnen handelt es sich bei den aromatischen Substraten um unterschiedlich reaktive methyl- und methoxy-substituierte Phenole und Anisole. Zum einen wird die photochemische Nitrierung mit Tetranitromethan in Acetonitril untersucht, und zum anderen werden thermische Reaktionen mit Salpetersäure in Acetonitril durchgeführt. Da vermutet wird, daß bein einem großen Teil der untersuchten Systeme die Produktbildung auf radikalischem Wege erfolgt, wird der Reaktionsverlauf wird mittels 15N-NMR-Spektroskopie näher untersucht. Der radikalische Charakter einer Reaktion läßt sich auf die in den NMR-Spektren auftretenden CIDNP-Signale (Chemisch induzierte dynamische Kernpolarisation) der Nitrierungsprodukte zurückführen. Darunter sind sowohl intermediär gebildete Verbindungen als auch Haupt-, Neben- und Folgeprodukte der Nitrierung zu verstehen, die auf radikalischem Wege entstehen. Dabei spielen Elektronentransferreaktionen eine große Rolle. Die durch den CIDNP-Effekt hervorgerufene Signalverstärkung wird in Form von Verstärkungsfaktoren quantifiziert und mit theoretisch berechneten Werten verglichen. Die photochemischen Systeme bieten dabei die Möglichkeit der Kalibrierung, da hier ausschließlich radikalische Reaktionen vorliegen. Durch einen Vergleich der Verstärkungsfaktoren mit den bei thermischen Reaktionen ermittelten, kann im Idealfall der radikalische Charakter der thermischen Reaktion bestimmt werden. Mit diesen Informationen werden dann sowohl Rückschlüsse auf die Reaktionsmechanismen als auch auf den Anteil der Radikalreaktion am Gesamtreaktionsverlauf einer thermischen Reaktion möglich., In this work the nitration mechanisms of the nitration of substituted and unsubstituted aromatic compuonds is investigated. Methyl- and methoxy- substituted phenols and anisoles in acetonitrile solution were used for photochemcal nitration with tetranitromethane and nitric acid is used for thermal nitration. A radical pathway is proposed for the nitration with both reagents but no direct evidence is given yet. The reactions were followed by 15N-NMR spectroscopy. The radical character of the reactions is indicated by the appearance of CIDNP-signals (chemically induced dynamic nuclear polarisation) during the reaction which belong to the nitration products. A qualitative interpretation of the CIDNP-spectra was performed to identify unstable intermediates as well as main products and consecutive products which were formed in a radical manner. Electron transfer reactions play an important role during nitration of electronrich aromatic compounds which lead to CIDNP. A quantitative analysis of the reactions was carried out by measuring the magnitudes of the CIDNP-effects by enhancement factors which were compared to calculated ones. A calibration of the radical character of both reaction types was performed by comparison of the enhancement factors of the photochemical and the thermal nitration reactions, because the photochemical systems react exclusively in a radical manner.

In the experiments described in the paper three mixtures of titanium dioxide with three different types of carbon (carbon black, graphite, active carbon) were monitored directly by TG and coupled TG and MS. The first and second reaction step of the overall reaction can be investigated by these methods. Gaseous Ti-containing species were detected only in the case of the mixture with active carbon, and are probably limited for the case of a slow reaction rate in the second reaction step. Therefore, the mechanism of mass transfer is realized as a rule only by the CO/CO2 mass transfer mechanism. The titanium dioxide particles are the precursor of the hard phase particle formed.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Reaktionen von Nitrenen und Dinitrenen, die durch die Photolyse ihrer aromatischen Azide und Bisazide in einer Novolakmatrix generiert wurden. Ein Reaktionsmechanismus wird vorgestellt. Eine Reihe von aromatischen Aziden und Bisaziden wurden synthetisiert und spektroskopisch charakterisiert. Die Vergrößerung des konjugierten -Systems im Molekül durch die Einführung entsprechender Gruppen zwischen den beiden Phenylringen zeigt sich in der bathochromen Verschiebung der langwelligsten Absorptionsbande zur i-Linie (365 nm) der Quecksilberbestrahlungsquelle. Gleichzeitig wird die Quantenausbeute der Photolyse der Azidgruppen in ein Nitren unter Abspaltung von molekularem Stickstoff reduziert. Novolakdimere und Trimere wurden als Modellverbindungen für ein Novolak mit geringem Molekulargewicht synthetisiert. Struktur-Eigenschafts-Beziehungen dieser Oligomere wurden durch den Einsatz von spektroskopischen und chromatographischen Methoden aufgestellt. Die Photolyse aller untersuchten Bisazide erfolgt ausschließlich biphotonisch, d.h. die Abspaltung der beiden Stickstoffmoleküle erfolgt sequentiell durch die Absorption von zwei Photonen. Die Hauptreaktionsprodukte der in der Novolakmatrix photolytisch generierten Nitrene sind erstens, die primären Amine Aminoazid und Diamin. Zweitens, entstehen sekundäre Amine durch die H-Abstraktion der Nitrene an den Methylenbrücken vom Novolakoligomer und der anschließenden Rekombination der gebildeten Imino- und Kohlenstoffradikale. Aus der Wasserstoffabstraktion der Nitrene an den Hydroxygruppen vom Novolak resultiert die Bildung von Chinoniminderivaten. Die Rekombination von Oligomerradikalen führt zu einem Novolak mit erhöhtem Molekulargewicht. Durch die Anwendung von chromatographischen und spektroskopischen Methoden und der Synthese von Modellverbindungen wurde sowohl die Bildung der Aminoazide in der photochemischen Reaktion der Bisazide, als auch die Reaktion der Nitrene an den Hydroxygruppen des Novolakes erstmalig bewiesen. In this thesis experimental investigations of the reactions of aromatic nitrenes and bisnitrenes generated by photolysis of azides and bisazides in a novolak matrix are presented and a reaction mechanism is proposed. Various bisazides and aminoazides were synthesized and characterized using spectroscopic methods. The extension of the conjugated -system in the molecules attained by introducing appropriate linkage groups between the two phenyl rings is reflected by a bathochromic shift of the absorption maximum towards the i-line (365 nm) of the mercury lamp. At the same time the quantum yield of the photolysis of the azido group leading to a nitrene by extrusion of molecular nitrogen (N2) is reduced. Novolak dimers and trimers used as model compounds for low molecular weight novolaks were synthesized. The relationship between structure and properties of these oligomers was established by means of spectroscopic and chromatographic methods. The photolysis of all investigated bisazides exclusively proceeds by a biphotonic mechanism, i.e. the two nitrogen molecules are sequentially extruded by absorption of two photons. Main reaction products of the photochemically generated nitrenes in the novolak matrix are firstly, the corresponding primary amines, aminoazides and diamines. Secondly, secondary amines are formed by hydrogen abstraction of the nitrenes from the methylene bridges and subsequent recombination of the formed imino radical and the carbon radical. The hydrogen abstraction from the hydroxy group of the novolak oligomers results in the formation of quinonimine derivatives. Recombination of the polymer radicals leads to novolaks with increased molecular weight. Applying chromatographic methods and synthesizing model compounds, the formation of aminoazides in the photochemical reaction of bisazides and the reaction of the nitrenes with the hydroxy group of the novolak were evidenced for the first time.