SFB 749:  Dynamik und Intermediate molekularer Transformationen

• Fachliche Zuordnung: Chemie ; Biologie ; Physik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 27112786

Der Sonderforschungsbereich bewegt sich thematisch in einem Teilgebiet der Organischen Chemie, welches an die Physik angrenzt. Im Sonderforschungsbereich werden Moleküle als "Sonden" als "Experimente" synthetisiert, mit denen mechanistische Fragen untersucht werden können. Ziel der Forschung ist weder der Syntheseweg noch die Optimierung der Eigenschaften des Zielmoleküls. Das Zielmolekül erlaubt es vielmehr, als molecular probe eingesetzt zu werden, um tiefere Einblicke in die chemische Reaktivität zu gewinnen. Die Wissenschaftler im Sonderforschungsbereich synthetisieren probe molecules, wie z. B. verkürzte Naturstofffragmente oder Modellsubstanzen, um mechanistische Fragestellungen in den Bereichen Enzymchemie, metallorganische Chemie oder in der ionischen und Radikalchemie zu untersuchen. Hierbei kommen z.B. Isotopenmarkierungen zum Einsatz, um unbekannte Reaktionskaskaden zum Teil direkt in Zellen aufzuklären. In ausgewählten Beispielen werden im Sonderforschungsbereich zeitaufgelöste Methoden eingesetzt, um tiefere Einblicke in die Dynamik von Reaktionen zu erhalten. So werden zeitaufgelöste UV-Vis und CD-Spektroskopie eingesetzt um schnelle Photoschaltprozesse in Molekülen zu untersuchen oder um Fragen zur Beteiligung des Lösungsmittels bei Reaktionen und Elektronentransferreaktionen mechanistisch aufzuklären. Diese spektroskopischen Methoden erlauben es, kurzlebige Intermediate anhand ihrer spektroskopischen Signaturen aufzuspüren. Man erhält so einen tieferen Einblick in den Mechanismus und die Dynamik der entsprechenden organisch-chemischen Reaktion. Da diese Methoden nur Daten zur Reaktivität der Intermediate liefern, hat der Sonderforschungsbereich als einen Teilbereich die Theoretische Chemie etabliert, deren Aufgabe es ist, die aus den Experimenten abgeleiteten mechanistischen und dynamischen Hypothesen durch theoretische Betrachtung auf ihre Plausibilität hin abzuklopfen. Untersucht werden Reaktionen, die momentan von besonders großer Aktualität sind. Hierzu gehören i) Fragen im Zusammenhang mit einem besseren Verständnis der Reaktivität von Suizidinhibitoren in Enzymtaschen, ii) mechanistische Fragen im Zusammenhang mit Radikalenzymen, iii) mechanistische Untersuchungen zu neuartigen metallorganischen Reaktionen und iv) die Entwicklung neuartiger Photoschalter im Zusammenhang mit der Untersuchung der Reaktivität in angeregten Zuständen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Die Dynamik der Antikörperfaltung und Assoziation (Teilprojektleiter Buchner, Johannes )
• A02 - Entwicklung und Anwendung neuartiger Fluoreszenzmethoden zur Untersuchung von Dynamik und konformationellen Fluktuationen, von Proteinfaltung und lebender Systeme (Teilprojektleiter Bräuchle, Christoph ;  Lamb, Don C. )
• A03 - Reaktivität und Bindungsdynamik von kleinen Molekülen in aktiven Zentren (Teilprojektleiter Sieber, Stephan A. )
• A04 - Dynamik und Intermediate von DNA Basenmodifikations-Prozessen (Teilprojektleiter Carell, Thomas )
• A05 - Schwingungsspektroskopie mit höchster Zeitauflösung zur Untersuchung molekularer Transformationen (Teilprojektleiter Zinth, Wolfgang )
• A06 - Strukturelle Charakterisierung radikalischer DNA Reparaturprozesse (Teilprojektleiterin Schlichting, Ilme )
• A08 - Konformationelle Dynamik in Peptiden und kleinen Proteinen (Teilprojektleiter Kiefhaber, Thomas )
• A10 - Methylgruppentransfer in biologischen Stoffwechselsystemen vermittelt über die zweiundzwanzigste proteinogene Aminosäure Pyrrolysin (Teilprojektleiter Groll, Michael )
• A11 - Mechanistische Studien zur Oxidativen DNA-Demethylierung und neue lichtschaltbare Peptide für biologische Anwendungen (Teilprojektleiterin Hoffmann-Röder, Anja )
• A12 - Dynamik des Photoschaltprozesses von Hemithioindigo und Hemiindigo (Teilprojektleiter Dube, Henry )
• A13 - Charekterisierung von Konformationsdynamik in Proteinen und Bindungslpartnern mit Hilfe von Festkörper-NMR-Spektroskopie (Teilprojektleiter Linser, Ph.D., Rasmus )
• B01 - Konzertiertheit bei Organischen Reaktionen (Teilprojektleiter Mayr, Herbert ;  Ofial, Armin )
• B02 - Kinetische Untersuchungen zu regioselektiven und stereoselektiven Metallierungen von funktionalisierten organischen Verbindungen in vitro und unter Verwendung von flow-chemistry (Teilprojektleiter Knochel, Paul )
• B05 - Photoinduzierter Bindungsbruch und Reaktion komplexer Moleküle in Lösung und beschränkter Umgebung (Teilprojektleiter Riedle, Eberhard )
• B06 - Dynamik in und mit mesoporösen Nanostrukturen (Teilprojektleiter Bein, Thomas ;  Michaelis, Jens )
• B07 - Identifizierung und Charakterisierung anionischer metallorganischer Intermediate (Teilprojektleiter Koszinowski, Konrad )
• B08 - Kaskadenreaktionen in der Naturstoff-Totalsynthese und Neue Photoschalter zur dynamischen Kontrolle biologischer Prozesse (Teilprojektleiter Trauner, Dirk )
• B10 - Reaktive Kupfer- Bis(pyrazolyl)methan-Spezies für die Katalyse (Teilprojektleiterin Herres-Pawlis, Sonja )
• B11 - Eine Ring-Erweiterung-Aromatisierung Strategie für die Synthese von Funktionalisierten Arenen und Heteroarenen (Teilprojektleiter Magauer, Thomas )
• C01 - Ab-initio-Beschreibung von photophysikalischen Elementarprozessen in DNA: Mechanismen der Entstehung und Reparatur von Strahlenschäden (Teilprojektleiter Domcke, Wolfgang )
• C02 - Dynamik und Kontrolle photochemischer und -biologischer Prozesse: Verbindung von ultraschneller Dynamik und experimentellen Observablen (Teilprojektleiterin de Vivie-Riedle, Regina )
• C03 - Simulation von chemischen Reaktionen mit First-Principles-Moleküldynamik (Teilprojektleiterin Frank, Irmgard )
• C04 - Dynamik (bio)chemischer Grundzustandsprozesse in kondensierter Phase: Weiterentwicklung und prototypische Erprobung von Simulationsmethoden (Teilprojektleiter Mathias, Gerald ;  Tavan, Paul )
• C05 - Simulation der Dynamik und Deformierbarkeit von Nukleinsäuren bei Proteinbindung und Schadenserkennung (Teilprojektleiter Zacharias, Martin )
• C06 - Radikal-Stabilität in Neutralen und Anionischen Systemen (Teilprojektleiter Zipse, Hendrik )
• C07 - Analyse enzymatischer Prozesse mit Hilfe von linear-skalierenden quantenchemischen Methoden (Teilprojektleiter Ochsenfeld, Christian )
• C08 - Theoretische Betrachtung von Bindungs- und Reaktionsvorgängen in Enzymkavitäten (Teilprojektleiterin Antes, Iris )
• Z01 - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Carell, Thomas )

• Antragstellende Institution: Ludwig-Maximilians-Universität München
• Beteiligte Hochschule: Technische Universität München (TUM)
• Sprecher: Professor Dr. Thomas Carell