Spiro-Polymerization: Polytocopherole als Antioxidantien

Phenolische Antioxidantien, wie z.B. Tocopherole (Vitamin E), haben vielfältige physiologische Funktionen als lipophile Radikalfänger und werden daher auch in einer grossen Vielzahl von Medikamenten, Pflegeprodukten, Lebensmitteln, Kosmetika und Polymerstabilisatoren eingesetzt. Das dreijährige Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer phenolischer "Super-Antioxidantien" vor allem vom Vitamin E-Typ, die zahlreiche Phenol- (Tocopherol-)Einheiten pro Molekül enthalten und daher bisher unerreichte antioxidative Lokalisierung und Effizienz bieten. Sie werden nach einer neuartigen Reaktionssequenz (Spiropolymerization-Reduktion) synthetisiert; die Produkte - lange lineare oder zyklische Alkane mit Dutzenden oder Hunderten von regelmäßig angeordneten Phenol- oder Vitamin E-Einheiten ("Polytocopherole") - sind völlig neuartige Substanzen und bieten vielfältigste Ansatzpunkte für grundlegende Untersuchungen. Synthese, Chemie, Struktur-Eigenschafts- Beziehungen und Anwendungen dieser neuartigen und vielseitigen Verbindungen werden innerhalb des Projektes umfassend studiert. Die theoretischen Grundlagen der Piro-Polymerisation und der Spiro/pyrano-Paarbildung wird ebenfalls mit computerchemischen Methoden untersucht, die zudem mit den experimentellen Ergebnissen korreliert werden. Die super-antioxidativen Verbindungen werden analytisch eingehend charakterisiert, unter anderem durch kernmagnetische Resonanzspektroskopie in flüssiger und fester Phase, Massenspektrometrie und Multidetektor- Größenausschußchromatographie. Weiterhin werden sie sowohl in vitro als auch in biologischen Modellsystemen in Hinblick auf antioxidative Wirksamkeit und Radikalfang-Kapazität untersucht. Sie eignen sich z.B. als physiologisch unbedenkliche Polymerstabilisatoren in Nahrungsmittelverpackungen oder als Präparate zum Schutz von Zellmembranen gegen den Angriff zellschädigender reaktiver Sauerstoffspezies - wegen ihrer hohen Konzentration an antioxidativ wirksamen Phenoleinheiten besonders gegen die hohen Radikalkonzentrationen bei "oxidative bursts". Die Super-Antioxidantien sind Ausgangsstoffe für die Herstellung von Polyradikalen, die nicht nur theoretisch interessant sind, sondern auch als organische Magnete in der Materialwissenschaft oder als hocheffektive Spinlabel, also Marker für Moleküle zum besseren Verfolgen biochemischer Abläufe. Die Eigenschaften der Polyradikale werden mit geeigneten Techniken wie EPR und ENDOR-Spektroskopie untersucht und mit theoretischen Studien verknüpft. Das Forschungsprojekt wird in enger Kooperation mit nationalen und internationalen Forschungspartnern durchgeführt, so z. B. Arbeitsgruppen in Wien, Oxford, Haifa und Berlin.

Phenolische Antioxidantien, wie z.B. Tocopherole (Vitamin E), haben vielfältige physiologische Funktionen als lipophile Radikalfänger und werden daher auch in einer grossen Vielzahl von Medikamenten, Pflegeprodukten, Lebensmitteln, Kosmetika und Polymerstabilisatoren eingesetzt. Das dreijährige Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer phenolischer "Super-Antioxidantien" vor allem vom Vitamin E-Typ, die zahlreiche Phenol- (Tocopherol-)Einheiten pro Molekül enthalten und daher bisher unerreichte antioxidative Lokalisierung und Effizienz bieten. Sie werden nach einer neuartigen Reaktionssequenz (Spiropolymerization-Reduktion) synthetisiert; die Produkte - lange lineare oder zyklische Alkane mit Dutzenden oder Hunderten von regelmäßig angeordneten Phenol- oder Vitamin E-Einheiten ("Polytocopherole") - sind völlig neuartige Substanzen und bieten vielfältigste Ansatzpunkte für grundlegende Untersuchungen. Synthese, Chemie, Struktur-Eigenschafts- Beziehungen und Anwendungen dieser neuartigen und vielseitigen Verbindungen werden innerhalb des Projektes umfassend studiert. Die theoretischen Grundlagen der Piro-Polymerisation und der Spiro/pyrano-Paarbildung wird ebenfalls mit computerchemischen Methoden untersucht, die zudem mit den experimentellen Ergebnissen korreliert werden. Die super-antioxidativen Verbindungen werden analytisch eingehend charakterisiert, unter anderem durch kernmagnetische Resonanzspektroskopie in flüssiger und fester Phase, Massenspektrometrie und Multidetektor- Größenausschußchromatographie. Weiterhin werden sie sowohl in vitro als auch in biologischen Modellsystemen in Hinblick auf antioxidative Wirksamkeit und Radikalfang-Kapazität untersucht. Sie eignen sich z.B. als physiologisch unbedenkliche Polymerstabilisatoren in Nahrungsmittelverpackungen oder als Präparate zum Schutz von Zellmembranen gegen den Angriff zellschädigender reaktiver Sauerstoffspezies - wegen ihrer hohen Konzentration an antioxidativ wirksamen Phenoleinheiten besonders gegen die hohen Radikalkonzentrationen bei "oxidative bursts". Die Super-Antioxidantien sind Ausgangsstoffe für die Herstellung von Polyradikalen, die nicht nur theoretisch interessant sind, sondern auch als organische Magnete in der Materialwissenschaft oder als hocheffektive Spinlabel, also Marker für Moleküle zum besseren Verfolgen biochemischer Abläufe. Die Eigenschaften der Polyradikale werden mit geeigneten Techniken wie EPR und ENDOR-Spektroskopie untersucht und mit theoretischen Studien verknüpft. Das Forschungsprojekt wird in enger Kooperation mit nationalen und internationalen Forschungspartnern durchgeführt, so z. B. Arbeitsgruppen in Wien, Oxford, Haifa und Berlin.