Zur Kurzanzeige

Ultraschallabsorptionsspektroskopie zur Untersuchung schneller molekularer Prozesse in Alkylglykosid-Lösungen

dc.contributor.advisorKaatze, Udo Dr.de
dc.contributor.authorHaller, Juliande
dc.date.accessioned2008-08-06T15:30:26Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T13:35:27Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:08Zde
dc.date.issued2008-08-06de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B470-Ade
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2764
dc.description.abstractAlkylglykoside sind Moleküle, die aus einem hydrophoben Alkylteil und einer hydrophilen Kopfgruppe, einem Glykosid, bestehen. Diese ambivalente Struktur der Moleküle führt dazu, dass sie in wässriger Lösung oberhalb einer systemspezifischen Konzentration, der cmc, Aggregate (sogenannte Mizellen) bilden, bei denen die hydrophoben Alkylketten durch die hydrophilen Kopfgruppen vom umgebenden Wasser abgeschirmt werden.In der vorliegenden Arbeit wird an wässrigen Lösungen 10 verschiedener Alkylglykoside (Kopfgruppen Glukose und Maltose, Alkylkettenlänge n=6 bis n=10) mithilfe der Ultraschallabsorptionsspektroskopie die schnelle molekulare Dynamik dieser Substanzen untersucht. In den aufgenommenen breitbandigen Ultraschallabsorptionsspektren (100 kHz < f < 400 MHz) werden dabei für alle untersuchten Lösungen drei verschiedene Relaxationsbereiche sichtbar, von denen der tiefstfrequente dem Monomeraustauschprozess, also dem Ein- oder Austritt eines Alkylglykosid-Monomers in/aus eine/r Mizelle, zugeordnet werden kann. Der mittelfrequente Relaxationsbereich wird einer teilweisen Rotation der glykosidischen Bindungen und der hchfrequente Bereich einer teilweisen Rotation der exozyklischen Hydroxymethyl-Gruppe der Glykosid-Köpfe zugeordnet. Aus den konzentrationsabhängigen Parameterverläufen des Monomeraustauschprozesses und einem in einigen Fällen auftretenden zweiten Monomeraustauschprozess wird auf Abweichungen der Mizellgeometrie von der in vielen Modellen angenommenen Kugelform geschlossen. Weiterhin werden die aus den Anpassungen der Parameter resultierenden Reaktionskonstanten des Monomeraustauschprozesses mit denen anderer Substanzen aus der Literatur verglichen.Für die beiden anderen auftretenden Prozesse, die den intramolekularen Konformationsänderungen der glykosidischen Bindungen und der exozyklischen Hydroxymethyl-Gruppen zugeordnet werden, wird qualitativ untersucht, inwiefern sich diese Konformationsänderungen bei in Mizellen aggregierten Molekülen von denen freier Moleküle unterscheiden. Für beide Prozesse wird eine leichte Verlangsamung der Konformationskinetik sowie ein signifikanter Anstieg der Relaxationsamplituden gefunden, was durch sterische Behinderungen der Nachbarmoleküle plausibel erklärt werden kann.Ein weiteres Kapitel der vorliegenden Arbeit behandelt die Untersuchungen an wässrigen Lösungen eines Alkylglykosids bei Zugabe von alpha-Cyclodextrin. Hierbei handelt es sich um ein Molekül, das aus sechs Glukose-Ringen besteht, die so angeordnet sind, dass sie einen etwa zylindrischen Hohlraum bilden, in dem aufgrund seines leicht hydrophoben Charakters in wässriger Lösung hydrophobe Moleküle oder Bestandteile wie die Alkylketten der Alkylglykoside komplexiert werden können. Die Ultraschallabsorptionsspektren dieser Mischungen weisen neben den bereits erwähnten drei Prozessen (Monomeraustauschprozess, teilweise Rotation der glykosidischen Bindung, teilweise Rotation der exozyklischen Hydroxymethyl-Gruppe), deren Parameter wiederum auf Beeinflussung durch die sterischen Behinderungen innerhalb der Komplexe untersucht werden, einen weiteren Prozess auf, der der Komplexbildungsreaktion von 2 Alkylglykosid-Molekülen mit einem Cyclodextrin-Molekül zugeordnet werden muss.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/de/de
dc.titleUltraschallabsorptionsspektroskopie zur Untersuchung schneller molekularer Prozesse in Alkylglykosid-Lösungende
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedInvestigation of ultrafast molecular kinetics in aqueous alklyglycoside solutions using ultrasonic absorption spectroscopyde
dc.contributor.refereeLauterborn, Werner Prof. Dr.de
dc.date.examination2008-06-17de
dc.subject.dnb530 Physikde
dc.description.abstractengAlkylglycosides are molecules consisting of a hydrophobic alkyl chain and a hydrophilic head group, a glycoside. Due to this ambivalent structure of the molecules, above a specific concentration (the cmc) in aqueous solutions aggregates (so-called micelles) are formed, in which the hydrophobic alkyl chains are protected from the surrounding water by the hydrophilic head groups.In the present work the rapid molecular dynamics of these substances is investigated in aqueous solutions of 10 different alkylglycosides (head groups: glucose and maltose, alkyl chain length: n = 6 to n = 10) by the means of ultrasonic absorption spectroscopy. The measured broadband ultrasonic absorption spectra (100 kHz < f <400 MHz) reveal the three different relaxation regimes. The one with the lowest relaxation frequencies is assigned to the monomer exchange process, while the one in the middle frequency regime and highes frequency regime are assigned to a partial rotation of the glykosidic linkage and of the exocyclic hydroxymethyl-group, respectively. From the concentration dependence of the parameters of the monomer exchange process and from the occuring of a second monomer exchange process in some cases it can be concluded that alkylglycoside micelles show significant deviations from spherical shape, which is used in the most theoretical models. Futhermore, the reaction constants of the monomer exchange process derived from its fitting paremeters are compared with those of other substances in literature.For the other two occurring processes, assigned to the intramolecular conformational changes of the glycosidic linkage and the exocyclic hydroxymethyl-group, respectively, some qualitative analysis is given, if these conformational changes differ in a significant way between the monomeric and the micellar state. For both processes a slight slowdown in the conformational dynamics and a significant increase in the relaxation amplitudes is found. These findings can be explained plausibly by steric disabilities from neighbouring molecules.Another chapter of this work deals with investigations of aqueous solutions of an alkylglycoside on addition of alpha-cyclodextrin. The latter one is a molecule that consists of six glucose-rings, which form a roughly cylindrical cavity. Cyclodextrins are known to form complexes with hydrophobic molecules (or with hydrophobic molecule parts like the alkyl chains of the alkylglycosides) because of the slightly hydrophobic character of their inner cavity. In addition to the above-mentioned three processes (monomer exchange process, partial rotation of the glycosidy linkage, partial rotation of the exocyclic hydroxymethyl-group), ultrasonic absorption spectra of alkylglycoside/cyclodextrin mixtures reveal another process, that must be assigned to the complexation reaction of 2 alkylglycosid molecules with one cyclodextrin molecule.de
dc.contributor.coRefereeJooß, Christian PD Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerAlkylglykosidede
dc.subject.gerMizellende
dc.subject.gerTensidede
dc.subject.gerUltraschallabsorptionde
dc.subject.gerMonomeraustauschde
dc.subject.gerKonformationsänderungende
dc.subject.engalkylglycosidesde
dc.subject.engmicellesde
dc.subject.engsurfactantsde
dc.subject.engultrasonic absorptionde
dc.subject.engmonomer exchangede
dc.subject.engconformational changesde
dc.subject.bk33.05de
dc.subject.bk33.69de
dc.subject.bk33.07de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1860-5de
dc.identifier.purlwebdoc-1860de
dc.affiliation.instituteFakultät für Physikde
dc.subject.gokfullRHH 150: Schallausbreitungde
dc.subject.gokfull-reflexionde
dc.subject.gokfullin Flüssigkeiten {Physik: Akustik}de
dc.subject.gokfullRHK 000: Ultraschall {Physik: Akustik}de
dc.subject.gokfullRRW 000: Weitere spektroskopische Verfahren {Physik}de
dc.subject.gokfullRTE 700: Molekulare Relaxionsprozesse {Physik}de
dc.subject.gokfullSM 000: Flüssigkeiten und Lösungen {Chemie}de
dc.identifier.ppn617896542de


Dateien

Thumbnail

Das Dokument erscheint in:

Zur Kurzanzeige