Projektlaufzeit: 1999-2002

Leitung:

Dr. rer nat. Burkhard Schmidt
Prof. Dr. rer. nat. Andreas Schäffer

Bearbeitung:

Tanya Ertunç

Auftraggeber:

Finanzierung durch DFG

 

Hintergrund:

Ziel des Projekts war die Untersuchung der Umsetzung des Fungizids Cyprodinil durch Weizenpflanzen und eine nähere Charakterisierung der nicht extrahierbaren Rückstände über chromatographische und NMR-spektroskopische Methoden. Es ist bekannt, daß Weizenpflanzen im reifen Zustand bis zu 60 % des aufgenommenen Cyprodinils in Form so genannter gebundener Rückstände festlegen können, von denen in anderen Studien bis zu 30 % im Lignin lokalisiert wurden. Zur besseren Charakterisierung der gebundenen Rückstände und ihrer Bindungsformen wurde ein geschlossenes Pflanzsystem entwickelt, das unter Verwendung von 12Cangereichertem CO2 zur Anzucht 13Cabgereicherter Weizenpflanzen eingesetzt wurde.In einem ersten Schritt ermöglicht der Einsatz von 14Cmarkiertem Wirkstoff bei der Behandlung von Testpflanzen im geschlossenen Pflanzsystem eine vollständige Massenbilanzierung.
Während bei der Untersuchung der extrahierbaren Rückstände chromatographische Methoden wie HPLC und TLC zum Einsatz kommen, erfordert die Charakterisierung der gebundenen Rückstände eine Fraktionierung der organischen Matrix. Neben der klassischen Zellwand- fraktionierung ist hier die Silylierung zu nennen, die eine Differenzierung zwischen chemisch und physikalisch bzw. durch Wasserstoffbrücken gebundenen Rückständen ermöglicht. Durch Untersuchung der solubilisierten und zum Teil weiter hydrolysierten Rückstände mittels Größenausschlusschromatographie oder anderer chromatographischer Methoden können Aussagen zur Bindung des Wirkstoffs oder seiner Metaboliten an verschiedene Fraktionen der organischen Matrix getroffen werden.
Als zweiter Schritt zur Ermittlung der Bindungsform gebundener Rückstände diente die Kernresonanzspektroskopie (NMR). Um bei der hier eingesetzten 13CNMR das Hintergrundrauschen zu verringern und eine eindeutige Zuordnung der Signale zu erhalten, wurde der 13C-angereicherte Wirkstoff auf 13C-abgereicherte Weizenpflanzen appliziert. Diese Technik ermöglicht sowohl eine Untersuchung der festen organischen Matrix (mittels 13CCP/MAS-NMR) als auch der fraktionierten Zellwandbestandteile (mittels hoch auflösender Flüssig-NMR). An Hand der chemischen Verschiebungen der 13C-Signale konnten zwischen unverändertem Wirkstoff und Abbauprodukten unterschieden werden. Die gegenüber der Radiotracertechnik geringere Empfindlichkeit der NMR erforderte dabei allerdings höhere Aufwandmengen, die die Verteilung der Rückstände etwas veränderte.