The absolute asymmetric synthesis of amino acids by circularly polarized light

• Applicant: Professor Dr. Uwe J. Meierhenrich
• Subject Area: Physical Chemistry of Molecules, Liquids and Interfaces, Biophysical Chemistry
• Term: from 2003 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5397449

Proteine sind aus alpha-Aminocarbonsäuren aufgebaute biofunktionale Polypeptide. Es ist wohlbekannt, dass ihre präbiotische Synthese durch Aminosäuren beschleunigt wird, die in einheitlicher stereochemischer - homochiraler - Konfiguration vorliegen. Racemische Aminosäure-Gemische dagegen verlangsamen das kettenartige Wachstum der Peptidmoleküle durch eine "enantiomere Kreuz-Inhibition". Infolgedessen müssen geeignete Modelle, die die Chemische Evolution beschreiben, die Ausbildung eines Enantiomerenüberschusses an Aminosäuren vor der präbiotischen Protein-Synthese berücksichtigen. Kürzlich gelang einem internationalen Forscherteam unter meiner Leitung erstmals die simulierte präbiotische Erzeugung von Aminosäuren in interstellaren Eis-Analoga. Die Aminosäure-Synthese erfolgte im Gegensatz zum bislang gängigen Urey-Miller-Modell auf einem photochemischen Reaktionsweg unter Zuhilfenahme von unpolarisierten, elektromagnetischen Wellen. In neuen experimentellen Untersuchungen ist es geplant, die für die Chemische Evolution erforderliche enantioselektive Aminosäure-Synthese durch zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen zu induzieren. In einer Hochvakuumapparatur sollen dazu Aminosäuren bei einer Temperatur von 12 K und einem Druck von 10-7 mbar synthetisiert werden, indem Ausgangsverbindungen wie H2O, CO2, CO, NH3 und CH3OH zirkular polarisierter Synchrotron-Strahlung geeigneter Energien ausgesetzt werden und unter Ausbildung von Aminosäurestrukturen kondensieren. Vergleichend soll die enantioselektive Analyse von Aminosäuren unter Berücksichtigung früherer Arbeiten in ausgewählten Meteoritenproben durchgeführt werden. Die beabsichtigte Synthese Enantiomeren-angereicherter Aminosäuren soll durch Studien zur Bifurkationstheorie begleitet werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Major Instrumentation: GC-MS System
• Instrumentation Group: 1700 Massenspektrometer