Ultrafast Deactivation Dynamics of Structurally Modified and Hydrogen-Bonded DNA and RNA Building Blocks

Röttger, Katharina

The main goal of the present Thesis was the investigation of the complex interplay of structural modifications and hydrogen bonds on the ultrafast electronic deactivation dynamics of DNA and rare RNA building blocks by means of femtosecond time-resolved transient absorption and fluorescence up-conversion spectroscopy. The transient absorption experiments on nucleobases called for the design of an improved, highly sensitive setup allowing for simultaneous broadband (near-UV/VIS) and single-color (deep-UV) transient absorption detection. The investigation of two structurally modified 6-oxopurines, xanthosine monophosphate (XMP) and hypoxanthine (Hyp), provided detailed insight into the correlation of electronic deactivation channels and substitution at the C(2) position in the purine ring. Time-resolved experiments on several dimers and larger aggregates in aprotic solvents provided basic insight regarding the influence of hydrogen bonds on the ultrafast deactivation dynamics of nucleobases.

Das Hauptaugenmerk dieser Dissertation lag auf der Untersuchung des komplexen Zusammenspiels von strukturellen Modifikationen und Wasserstoffbrückenbindungen auf die ultraschnelle elektronische Desaktivierung von DNA- und RNA-Bausteinen durch Femtosekunden-zeitaufgelöste transiente Absorptionsspektroskopie und Fluoreszenzaufwärtskonvertierung. Die transiente Absorptionsspektroskopie an Nukleobasen erforderte die Entwicklung eines neuen, hochempfindlichen experimentellen Aufbaus, der die gleichzeitige breitbandige (UVA/vis) und Einzelfarben-Detektion (UVB-UVC) erlaubt. Die Untersuchung zweier strukturell modifizierter 6-Oxopurine, Xanthosin-Monophosphat (XMP) und Hypoxanthine (Hyp), erlaubte einen detaillierten Einblick in den Zusammenhang der Substitution an der C(2)-Position im Purin-Grundgerüst mit elektronischen Desaktivierungskanälen. Zeitaufgelöste Messungen an verschiedenen Dimeren und größeren Aggregaten in aprotischen Lösungsmitteln lieferten grundlegende Informationen über den Einfluss von Wasserstoffbrücken auf die ultraschnelle elektronische Desaktivierung von Nukleobasen.

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Röttger, Katharina: Ultrafast Deactivation Dynamics of Structurally Modified and Hydrogen-Bonded DNA and RNA Building Blocks. 2013.

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