Grenzen der quantitativen Enantiomeranalytik von alpha-Aminosäuren

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die N-TFA/O-Et-Derivate von alpha-Aminosäuren (Tyr, Orn, Ala, Asp, Cys, Leu, Lys, Phe, Pro und Ser) mittels enantioselektiver Gaschromatographie untersucht. Dafür wurden die chiralen stationären Phasen Chirasil-D- bzw. -L-Val und Lipodex E verwendet. Die Methode wurde validiert, um Präzision, Reproduzierbarkeit und systematische Fehler der Analysenergebnisse beurteilen zu können. Für Tyrosin wurde zusätzlich die enantioselektive Kapillarelektrophorese als unabhängige Analysenmethode ohne Derivatisierung herangezogen und die Ergebnisse mit denen der Gaschromatographie verglichen.

Mit Hilfe der validierten Methode wurden experimentelle Daten aus der Literatur überprüft, die einen Zusammenhang von Paritätsverletzung und homochiraler Präferenz von alpha-Aminosäuren bestätigen sollen. Dazu wurden während der Kristallisation von Tyrosin-Enantiomeren in Wasser bzw. Deuteriumoxid die Konzentrationsänderungen in den überstehenden Lösungen mittels enantiomer labelling untersucht. Ebenso wurden die Änderungen der Enantiomerenverhältnisse von Tyrosin-Racematen während der Kristallisation aus wässriger Lösung genau bestimmt. Die validierte Methode wurde außerdem zur Bestimmung von Enantiomerenverhältnissen in wässrigen Alaninlösungen angewandt, nachdem diese unter Druck einen steilenTemperaturgradienten durchlaufen hatten. Dies erfolgte ebenfalls in Anlehnung an in der Literatur veröffentlichte Experimente zur Simulation von hydrothermalen Quellen und deren möglichem Einfluss auf die Racemisierung von Alanin-Enantiomeren.

In Zusammenhang mit der homochiralen Präferenz von alpha-Aminosäuren wurden abschließend die Enantiomerenverhältnisse in Homopolypeptiden mittels deuterium labelling und GC/MS bestimmt.

Der letzte Teil der Arbeit umfasst Untersuchungen zum reziproken chiralen Erkennungsprinzip unter Verwendung von auf Silica immobilisiertem DNP-D- bzw. -L-Alanin als jeweilige enantioselektive Stationärphase und einem Cyclohexapeptid als Selektand. Die Analyse erfolgte mit Hilfe von Micro-HPLC/ESI-MS.

Within the scope of this thesis the N-TFA/O-Et derivatives of alpha-amino acids (Tyr, Orn, Ala, Asp, Cys, Leu, Lys, Phe, Pro and Ser) were investigated via enantioselective gas chromatography. To this end the chiral stationary phases Chirasil-D-, Chirasil-L-Val and Lipodex E were used. The method was validated to allow an evaluation of the precision, reproducibility and systematic errors of the results. In addition, non derivatized tyrosine was analysed by enantioselective capillary electrophoresis as an independent method and results were compared to those of gas chromatography.

The validated method served to check experimental results published in the literature, in which a connection between parity violation and homochiral preference of alpha-amino acids was claimed to have been established. To this end the changes of concentration of the supernatant solutions during the crystallization of the enantiomers of tyrosine from both water and deuterium oxide were measured via enantiomer labelling. The change of enantiomeric ratio of racemic tyrosine during crystallization from water was accurately determined as well. In addition the validated method was applied to the examination of the enantiomeric ratio of aqueous alanine solutions subjected to a steep temperature gradient under pressure similarly to experiments published in the literature which aim to simulate hydrothermal environments and their postulated influence on the racemisation of enantiomers of alanine.

In connection with homochiral preference of alpha-amino acids the enantiomeric ratios of amino acids constituting homopolypeptides were determined via deuterium labelling and GC/MS.

The concluding part of this thesis is about the reciprocal chiral recognition principle and its application on DNP-D- and -L-alanine, respectively, immobilized on silica as an enantioselective stationary phase and one cyclohexapeptide as a selectant. Analysis was performed using micro-HPLC/ESI-MS.