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Molekulare Werkzeuge können in der Wissenschaft unter anderem dazu verwendet werden, biochemische Prozesse gezielt zu untersuchen, um sie somit besser zu verstehen. Dabei handelt es sich zum Beispiel, um kleine chemische Moleküle, die gezielt für ihr Anwendungsgebiet konzipiert worden sind. Mit Ihnen lassen sich z.B. Interaktionen zwischen (Makro-)Molekülen regulieren, chemische Gleichgewichte lokal verändern oder auch Botenstoffe zielgerichtet freisetzen. Die Effekte dieser temporären Einwirkung auf verschiedenste biologische Systeme können hilfreiche Erkenntnisse struktureller, funktioneller oder systematischer Art für die entsprechenden Forschungsgebiete liefern. Um die interdisziplinären Problemstellungen zielgerichtet mit den entsprechend zugeschnittenen Werkzeugen zu adressieren, ist es dabei jedoch absolut notwendig, dass ein umfassendes und über die Grenzen der jeweiligen Fachgebiete hinaus gehendes Verständnis der jeweiligen Fragestellungen entwickelt wird. Viele der bisher bekannten Werkzeuge benötigen für ihren Einsatz bis heute noch relativ harsche Reaktionsbedingungen, haben ein eingeschränktes Anwendungsfeld oder lassen sich nicht ausreichend Zeit- & Ortsaufgelöst „aktivieren“. Die Möglichkeit Licht als externes Trigger-Signal zu verwenden, um die entsprechenden molekularen Werkzeuge zu aktivieren (oder auch zu deaktivieren), überwindet genau diese Defizite und bringt neben der hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung noch viele weitere Vorteile mit sich. Im Rahmen meiner Doktorarbeit ist es mir gelungen gemeinsam mit meinen Kooperationspartnern neue lichtaktivierbare molekulare Werkzeuge von Grund auf zu designen, zu synthetisieren, sie auf ihre photochemischen Eigenschaften zu untersuchen und sie anzuwenden. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Doktoranden aus der Organischen, Theoretischen und Physikalischen Chemie, konnte ein umfassendes Bild dieser neuen Substanzklassen aufgezeigt werden. Die verschiedenen Arten lichtaktivierbarer Werkz

We prepared and studied six atropisomers with different chiroptical properties emerging from a single, robust, broadly-absorbing fulgide photoswitch. After separation of the different atropisomers via HPLC on a chiral column, their isomerization processes at room temperature and the energy barriers of the different species were investigated in detail using spectroscopic and theoretical methods.

In the development of photolabile protecting groups, it is of high interest to selectively modify photochemical properties with structural changes as simple as possible. In this work, knowledge of fluorophore optimization was adopted and used to design new coumarin- based photocages. Photolysis efficiency was selectively modulated by inactivating competitive decay channels, such as twisted intramolecular charge transfer (TICT) or hydrogen-bonding, and the photolytic release of the neurotransmitter serotonin was demonstrated. Structural modifications inspired by the fluorophore ATTO 390 led to a significant increase in the uncaging cross section that can be further improved by the simple addition of a double bond. Ultrafast transient absorption spectroscopy gave insights into the underlying solvent-dependent photophysical dynamics. The chromophores presented here are excellently suited as new photocages in the visible wavelength range due to their simple synthesis and their superior photochemical properties.

Recently, photochromic derivatives of nucleobases have drawn attention for regulating oligonucleotide hybridization with light for photopharmacological applications. The nucleobase moiety provides attractive interaction for hybridization, whereas the photochromic moiety can alter the interaction upon irradiation due to conformational changes. Herein we report the synthesis of 2‐phenyldiazenyl‐substituted 2’‐deoxyadenosine (dAAzo) and 2’‐deoxyguanosine (dGAzo) and investigate their influence in a DNA context by UV/Vis absorption, fluorescence and CD spectroscopies. For comparison, the literature‐known azobenzene C‐nucleoside DNAzo was used as a reference system. It could be shown that photochromic purines improve overall hybridization affinity compared to azobenzene C‐nucleosides. In particular, 2’‐deoxyadenosine analogue dAAzo increases melting temperatures by 7.5 °C in the favored trans state with 86 % of the switching efficiency of the reference system.