H. Simon Bücher

Radioaktive und stabile Isotope gehoren zu den wichtigsten Forschungswerkzeugen der organischen Chemie und der Biochemie. Die mit ihrer Hilfe in den letzten Jahrzehnten gewonnenen Erkennt­ nisse konnen kaum uberschatzt werden. Aber auch in Zukunft wird die Isotopen-Anwendung nichts von ihrer Bedeutung verlieren. Von der Archaologie bis zur Zahnheilkunde gibt es kaum ein natur­ wissenschaftliches bzw. medizinisches Spezialfach, in dem nicht auch mit Isotopen gearbeitet wird. Solche Arbeiten sind stets mit Mes­ sungen verbunden. Ihre AusfUhrungen entscheiden, ob die groBen Moglichkeiten der Isotopentechnik zu richtigen oder zu quantitativ oder gar qualitativ falschen Ergebnissen fuhren. Die Gefahr, falsche Ergebnisse zu erhalten, ist besonders groB beim Umgang mit weichen ~-Strahlern und stabilen Isotopen. Hier beeinfiussen viele Parameter, die mit dem Isotopengehalt gar nichts zu tun haben, das MeBergebnis. Entscheidend ist haufig die Praparation der Proben. Ob sie richtig oder falsch geschehen ist, sieht man dem MeBergebnis nicht an, zumal ein groBes oder zumindest teures Gerat oft sehr uberzeugend eine mitunter vielstellige Zahl anzeigt und groBe Genauigkeit vortauschen kann. Die Problematik der Isotopen-Analyse, insbesondere die von radioaktiven Isotopen, liegt darin, daB es so einfach ist, ein MeBgeriit zum Ansprechen zu bringen. Das Buch solI auch dem weniger Versierten Kriterien fUr die opti­ male Auswahl beim Kauf der meist teuren Gerate an die Hand geben. Isotopen-Analysen sind nach verschiedenen Prinzipien moglich. Inhaltsverzeichnis A. Einleitung.- 1. Begriffe und Definitionen.- B. Allgemeines und Prinzipien der Radioaktivitätsmessung..- 1. Absolut- und Relativmessung von Radioaktivität.- 2. Ionisationskammern und Zählrohre.- 3. Halbleiterdetektoren.- 4. Szintillationszähler.- 5. Literatur.- C. Parameter, die auf Genauigkeit und Reproduzierbarkeit von Einfluß sind. Fehlerbetrachtung.- 1. Der radioaktive Zerfall als statistischer Vorgang.- 2. Einfluß von Probenaktivität, Nulleffekt und Meßzeit auf den Fehler der Nettozählrate.- 3. Grenzempfindlichkeit und Gütezahl.- 4. Fehler von Ratemeter-Messungen.- 5. Ermittlung von Störeffekten an Meßanordnungen aufgrund nichtstatistischer Ergebnisse.- 6. Erkennung eines zu hohen Fehlers einer Einzelmessung.- 7. Literatur.- D. Präparation der Proben und deren Messung.- 1. Messung in fester oder flüssiger Form mit Zählrohren.- 2. Messung in der Gasphase nach Proben-Umwandlung.- 3. Flüssig-Szintillations-Messung.- E. Die Bestimmung geringer Radioaktivität.- 1. Fragestellungen, welche die Bestimmung geringer Radioaktivität erfordern.- 2. Wahl der Bestimmungsmethode.- 3. Allgemeine Gesichtspunkte für ein Laboratorium zur Messung geringer Radioaktivität.- 4. Die einzelnen Meßverfahren.- 5. Literatur.- F. Messung mehrfachmarkierter Proben.- 1. Beispiele für die Verwendung und das Vorkommen mehrerer Radionuklide in einem Versuchssystem.- 2. Prinzipien der Meßverfahren.- 3. Literatur.- G. Radiochromatographie.- 1. Einleitung.- 2. Papier- und Dünnschicht-Chromatographie.- 3. Auswertung von Gel-Elektropherogrammen.- 4. Säulen-Chromatographie mit radioaktiven Lösungen.- 5. Radio-Gaschromatographie.- 6. Verschiedene der Radiochromatographie verwandte Meßmethoden.- 7. Registriermöglichkeiten.- 8. Beispiele für Anwendung der Radiochromatographiezur Reinheitskontrolle radioaktiver Substanzen.- 9. Literatur.- H. Analyse von stabil-isotop markierten Verbindungen.- 1. Anwendungen stabiler Isotope und Grundlagen ihrer Analytik.- 2. Elementaranalytische Isotopen-Bestimmungen.- 3. Intermolekulare, intramolekulare und positionelle Isotopen-Analyse.- 4. Kernchemische Verfahren in der Analyse einiger stabiler Nuklide.- 5. Literatur.- Namenverzeichnis.- Sachverzeichnis (incl. Abkürzungen).

Mit dem ersten von drei geplanten Bandchen, die die Bestimmung der Isotopenverteilung, die Isotopeneffekte und die Analytik zum Gegen stand haben, wird versucht, eine besonders auffallende Lticke im Schrift tum tiber die Isotopenmethoden zu schlieJ3en. Die Isotopen haben in der organischen Chemie und Biochemie, spe ziell zur Aufklarung der Mechanismen organischer Reaktionen und der Biosynthese, breite Anwendung gefunden. Angesichts dieser Tatsache ist es eigentlich erstaunlich, daJ3 die Methoden, mit denen man zuverlassige Angaben tiber die Isotopenverteilung, d. h. den prozentualen Gehalt an Isotopen in den verschiedenen Positionen der Molekiile gewinnt, noch nicht zusammenfassend behandelt worden sind. In den meisten Fallen hangt das Ergebnis solcher Untersuchungen von der eindeutigen und zu verlassigen Durchftihrung von chemischen oder enzymatischen Abbau verfahren ab; mit diesen beschaftigt sich der Hauptteil dieses Bandes. Sie sind, geordnet nach Stoffklassen, aus der weit verstreuten Literatur zu sammengetragen. Anspruch auf Vollstandigkeit erheben wir nicht. Im merhin haben wir uns bemtiht, m6glichst viele der bisher beschriebenen Verfahren aufzunellmen und einen gut en Dberblick tiber die vorhandene Originalliteratur zu geben. Der Zweck dieses Buches ist ein durchaus praktischer, namlich eine Sammlung ntitzlicher Arbeitsvorschriften ftir den Labortisch zu schaffen, gleichzeitig auch auf die Tticken und zahl reichen Fehlermoglichkeiten aufmerksam zu machen, die bei der Durch fUhrung von Abbaureaktionen zu beachten sind. Wir haben uns bemtiht, eine Darstellung zu finden, die den Leser anregt und in die Lage versetzt, einzelne Schritte einer gegebenen Vorschrift zu verbessern, oder die zu wahlende Methode einer gegebenen Fragestellung optimal anzupassen. Inhaltsverzeichnis 1. Allgemeines.- 1.0. Einführung.- 1.1. Physikalische Methoden zur Ermittlung der Isotopenverteilung.- 1.2. Chemische Abbaureaktionen.- 1.3. Abbau Kohlenstoff-markierter Verbindungen.- 1.4. Abbau Wasserstoff-markierter Verbindungen.- 1.5. Mit sonstigen Isotopen markierte Verbindungen.- 1.6. Stereospezifischer Abbau.- 1.7. Einige allgemeine Reaktionen, die an bestimmten Strukturelementen angreifen.- 1.8. Die wichtigsten bei Abbaureaktionen anfallenden Bruchstücke und ihre Isolierung.- 2. Carbonsäuren.- 2.0. Allgemeines.- 2.1. Verfahren zum stufenweisen Abbau von Carbonsäuren.- 2.2. Verfahren zur Decarboxylierung von Carbonsäuren.- 2.3. Spezielle Verfahren zum Abbau von Carbonsäuren.- 3. Aliphatische Kohlenwasserstoffe.- 3.0. Rein aliphatische Kohlenwasserstoffe.- 3.1. Abbau aliphatischer Kohlenwasserstoff-Ketten in gemischt aliphatisch-aromatischen Verbindungen.- 4. Alkohole, Amine und Halogenverbindungen.- 4.0. Monoalkohole, Monoamine und Monohalogenverbindungen.- 4.1. Polyalkohole.- 4.2. Aminoalkohole.- 4.3. Ketoalkohole.- 5. Aldehyde und Ketone.- 5.0. Aldehyde.- 5.1. Ketone.- 6. Kohlenhydrate.- 6.0. Allgemeines.- 6.1. Hexosen.- 6.2. Heptosen.- 6.3. Pentosen.- 6.4. Tetrosen und Triosen.- 7. Abbau aromatischer Ringe.- 7.0. Allgemeine Methoden.- 7.1. Ermittlung der 14C-Verteilung in bestimmten Verbindungen.- 8. Cycloaliphatische Verbindungen, Isoprenoide, Steroide.- 8.0. Cycloaliphaten.- 8.1. Isoprenoide.- 8.2. Steroide.- 9. Abbau heterocyclischer Ringe.- 9.0. Allgemeines.- 9.1. Pyrrol, Indol, Imidazol.- 9.2. Pyridin, Chinolin.- 9.3. Cyclische Harnstoff-Derivate, Pyrimidine.- 9.4. Purine, Pterine.- 9.5. Porphyrine.- 9.6. Einige O- und S-Heterocyclen.- 10. Spezielle Naturstoffe.- 10.0. Vitamine, Coenzyme.- 10.1. Alkaloide.- 10.2. Pflanzliche Phenylpropan-Derivate.-10.3. Pilz-Stoffwechselprodukte.- 10.4. Verschiedenes.- Verbindungsliste.- Literatur.

Es ist meistens ein zufalliger AnlaB, der zu dem Entstehen eines Werkes dieser Art ftihrt: Vor mehreren lahren hatten einige Kollegen an der Technischen Uni versiHit Mtinchen eine Ringvorlesung tiber Biophysik durchgeftihrt, in welcher nicht nur Physiker sondern auch Chemiker, Biochemiker und Biologen zu W orte kamen, mit dem Wunsch, die physikalisch orientierten Prinzipien ihrer Disziplinen darzustellen. Aus dieser V orlesung ist dieses Buch hervorgegangen - allerdings in nicht unbetrachtlich erweiterter Form und mit z. T. neuen Autoren. Was ist Biophysik? Wie immer bei Grenzgebieten Wit es schwer, prazise Defini tionen zu finden. Es ist ferner unmoglich, Biophysik zu betreiben, wenn man nicht gewisse Grundkenntnisse der Biologie, der Physik, der physikalischen Chemie, der Chemie und der Biochemie besitzt. Ftir den Entwurf eines biophysikalischen Lehr buches ergibt sich damit sofort die Frage, ob man den Studenten auf die Literatur dieser N achbargebiete verweisen solI, wobei ihm dann die Auswahl des notwendigen Wissensstoffes tiberlassen ware. Wir waren der Meinung, daB es ntitzlicher und zeitsparender ist, wenn er den ausgewahlten "Zusatzwissensstoff' in konzentrierter Form im Rahmen der Biophysik-Vorlesung geboten bekommt. Auch in diesem Buch wird man daher Beitrage tiber die Struktur und Funktion der Zelle, tiber den chemischen Bau von biogenen Makromolekiilen, aber auch tiber theoretische Chemie usw. finden. Wiederholen wir die Frage, was ist Biophysik? MtiB man Physiologie, Elektro medizin, Strahlenmedizin usw. auch hinzurechnen? Das Bild der Biophysik hat sich in den letzten lahren sehr gewandelt.