Browsing by Author "Straub, Alexander"
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Item Open Access Aldolase-catalyzed C-C bond formation for stereoselective synthesis of nitrogen-containing carbohydrates(1990) Straub, Alexander; Effenberger, Franz; Fischer, PeterRabbit muscle aldolase was found to catalyze stereoselective aldol addition of dihydroxyacetone phosphate (1) to 3-azido-2-hydroxypropana(2 ). The ketose 1-phosphates were isolated as barium salts, 4a/4b, and hydrolyzed with acid phosphatase. The mixture of 6-azido-6-deoxy-D-fructose(5) and 6-azido-6-deoxy-L-sorbose thus obtained was separated by anion-exchange chromatography. Reductive amination of 5 and 6 yielded, respectively, 1-deoxymannojirimycin (7) and 1-deoxynojirimycin (8), with high diastereoselectivity (>98:2). Analogous aldol addition of 1 to 3-azido-2-hydroxybutanal( 9)( E:Z = 92:8) afforded a mixture of the 6-azido-6,7-dideoxyheptuloses 12 and 13, which contained 88% of 6-azido-6,7-dideoxy-D-altro-heptulose(13 ). After anion-exchange chromatography, 13 was isolated as a 18:82 mixture of the β/α anomers. Reductive amination of pure 13 gave a mixture of 2,6,7-trideoxy-2,6-imino-D-glycero-D-manno and D-gluco-heptitol (14 and 15) (3:2 molar ratio), which likewise was separated by anion-exchange chromatography. If a mixture of 12 and 13 was hydrogenated under identical conditions, 2,6,7-trideoxy-2,6-imino-L-glycero-L-gulo-heptitol(16) could be isolated besides 14 and 15.Item Open Access Analyse poröser Medien auf Basis von Kristalliten(2013) Straub, AlexanderEine Möglichkeit zur Simulation poröser Medien sind Modelle. Diese haben den Vorteil, dass sie computergestützt erstellt werden können und somit auch größere, aussagekräftigere Datensätze hervorbringen. In dieser Bachelor-Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Bestimmung des Volumens und der Porösität vorgestellt, basierend auf einem Modell für Sandsteine. Dies war mit bisherigen Algorithmen nur unzureichend möglich, da durch Annäherung große Fehler entstehen. Der neue hier vorgestellte Ansatz wird direkt auf der Geometrie des Modells ausgeführt, somit werden fast keine Rechenfehler begangen. Dieser Ansatz lässt sich zudem durch Aufteilen in Unterprobleme und durch die Benutzung von Heuristiken effizient auf große Datensätze anwenden. Die Messergebnisse und die Folgerungen für Effizienz und Effektivität des Algorithmus werden anschließend aufgeführt und erläutert.Item Open Access Enzym-katalysierte Synthese von 1-Desoxymannojirimycin, 1-Desoxynojirimycin und 1,4-Didesoxy-1,4-imino-D-arabinitol(1988) Ziegler, Thomas; Straub, Alexander; Effenberger, FranzWir haben kürzlich über eine einfache Synthese von Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) 1 und dessen Einsatz bei Aldolase-katalysierten Aldoladditionen berichtet. Diese stereochemisch eindeutig verlaufende CC-Verknüpfung hahen wir nun als Schlüsselreaktion zum Aufbau der Verbindungen 8 und 9 aus achiralen Vorstufen angewendet.Item Open Access Enzymatische Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verknüpfungen(1993) Effenberger, Franz; Null, Volker; Straub, AlexanderFür Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) konnte eine einfache chemische Synthese entwickelt werden, die eine technische Anwendung von mit Kaninchenmuskel-Aldolase (RAMA) katalysierte Aldolreaktionen ermöglicht. So konnten u. a. auf diesem Wege die wichtigen Glycosidase-Inhibitoren 1-Desoxymannojirimycin (5) und 1-Desoxynojirimycin (6) in präparativen Mengen auf einfache Weise erhalten werden. Hefe-Transketolase (Hefe TK) wurde erganzend zu RAMA für stereoselektive C-C-Knüpfungen eingesetzt. Neben der Synthese der wichtigen Glycosidase-Inhibitoren 1, 4-Didesoxy-1,4-imino-D-arabinitol (12) und Fagomin (13) konnte darüber hinaus mittels Hefe TK-Katalyse ein neuer Zugang zu L-2-Hydroxyaldehyden erschlossen werden. Für präparative Anwendungen ist die neu aufgefundene Staphylococcus Carnosus-Aldolase (SCA) wegen ihrer größeren Stabilität und der einfacheren Zugänglichkeit als Katalysator für stereoselektive Aldolreaktionen besser geeignet als Kaninchenmuskel-Aldolase (RAMA).Item Open Access Enzyme-catalyzed synthesis of 1-deoxymannojirimycin, 1-Ddeoxynojirimycin, and 1,4-Dideoxy-1,4-imino-D-arabinitol(1988) Ziegler, Thomas; Straub, Alexander; Effenberger, FranzThe title compounds 1, 2, and 3 are highly effective glycosidase inhibitors. They were synthesized from achiral starting compounds by enzyme-catalyzed CC coupling of dihydroxyacetone phosphate (1, 2) or hydroxypyruvate (3) with racemic 3-azido-2-hydroxypropanal via fructose, sorbose and xylulose derivatives and their subsequent enantioselective catalytic hydrogenation.Item Open Access Factors influencing the critical product in electromigration(2000) Straub, Alexander; Arzt, Eduard (Prof. Dr. phil.)Als Elektromigration bezeichnet man den durch einen elektrischen Strom induzierten Materialtransport, der durch die Bildung von Poren und Hügeln zum Ausfall von elektrischen Leiterbahnen in integrierten Schaltkreisen führen kann. Es hat sich herausgestellt, daß die Schädigung durch Elektromigration unterdrückt werden kann, wenn das Produkt aus Stromdichte und Leiterbahnlänge einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Dieser Effekt wurde dem Aufbau eines mechanischen Spannungsgradienten zugeschrieben, der dem elektromigrations-induzierten Materialtransport solange entgegenwirken kann, bis eine bestimmte kritischen Spannung erreicht wird, ab der sich das Material plastisch verformt. In dieser Arbeit wurde die kritische Spannung mit der Fließspannung der Schicht verglichen, die mit Hilfe der Substratkrümmungsmethode bestimmt wurde. Hierbei hat sich gezeigt, daß es signifikante Unterschiede zwischen diesen beiden Spannungen gibt, die darauf zurückgeführt wurden, daß die Fließspannung einen Mittelwert über eine große Anzahl von Körnern repräsentiert, während die kritische Spannung mit der Deformation von nicht-(111) Körnern verknüpft ist, die nur einen geringen Bruchteil der gesamten Schicht ausmachen. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, daß die Bildung von Hügeln bevorzugt in nicht-(111) Körnern durch den Materialeinbau in die Schicht/Substrat Grenzfläche erfolgt und gewöhnlich mit Kornwachstum verbunden ist. Schließlich wurde ein Modell für elektromigrationsinduziertes Hügelwachstum vorgeschlagen, das die Existenz einer kritischen Spannung erklären kann.Item Open Access Feature-based deformation for flow visualization(2024) Straub, Alexander; Sadlo, Filip; Ertl, ThomasWe present an approach that supports the analysis of flow dynamics in the neighborhood of curved line-type features, such as vortex core lines, attachment lines, and trajectories. We achieve this with continuous deformation to the flow field to straighten such features. This provides “deformed frames of reference”, within which qualitative flow dynamics are better observable with respect to the feature. Our approach operates at interactive rates on graphics hardware, and supports exploration of large and complex datasets by continuously navigating the additional degree of freedom of deformation. We demonstrate the properties and the utility of our approach using synthetic and simulated flow fields, with a focus on the application to vortex core lines.Item Open Access A novel convenient preparation of dihydroxyacetone phosphate and its use in enzymatic aldol reactions(1987) Effenberger, Franz; Straub, AlexanderA new preparation of the stable barium salt of 2,5-bis(phosphonooxymethyl)-2,5-diethoxy-1,4-dioxane Ba-Image is described, which by treatment with DOWEX 50 H+ gives dihydroxyacetone phosphate (DHAP) in high yield. DHAP prepared by this method was used for aldolase-catalyzed condensations.Item Open Access Stereoselektive Darstellung von Thiozuckern aus achiralen Vorstufen mittels Enzymen (Enzym-katalysierte Reaktionen ; 14)(1992) Effenberger, Franz; Straub, Alexander; Null, VolkerA novel synthesis for thiosugars starting from achiral compounds by using enzymes as catalysts is described. 5-Thio-D-threo-2-pentulofuranose (4), for example, is prepared either by the RAMA (rabbit muscle aldolase)-catalyzed reaction of mercaptoacetaldehyde (1b) with dihydroxyacetonephosphate (2) or by the yeast transketolase-catalyzed reaction of 2-hydroxy-3-mercaptopanal (R/S)-6 with lithium 3-hydroxypyruvate (9). 6-Thio-D-arabino-2-hexulopyranose (8a) and 6-thio-L-xylo-2-hexulopyranose (8b) are obtained by the RAMA-catalyzed reaction of racemic (R/S)-6 with 2.Item Open Access Visual analysis of droplet dynamics in large-scale multiphase spray simulations(2021) Heinemann, Moritz; Frey, Steffen; Tkachev, Gleb; Straub, Alexander; Sadlo, Filip; Ertl, ThomasWe present a data-driven visual analysis approach for the in-depth exploration of large numbers of droplets. Understanding droplet dynamics in sprays is of interest across many scientific fields for both simulation scientists and engineers. In this paper, we analyze large-scale direct numerical simulation datasets of the two-phase flow of non-Newtonian jets. Our interactive visual analysis approach comprises various dedicated exploration modalities that are supplemented by directly linking to ParaView. This hybrid setup supports a detailed investigation of droplets, both in the spatial domain and in terms of physical quantities. Considering a large variety of extracted physical quantities for each droplet enables investigating different aspects of interest in our data. To get an overview of different types of characteristic behaviors, we cluster massive numbers of droplets to analyze different types of occurring behaviors via domain-specific pre-aggregation, as well as different methods and parameters. Extraordinary temporal patterns are of high interest, especially to investigate edge cases and detect potential simulation issues. For this, we use a neural network-based approach to predict the development of these physical quantities and identify irregularly advected droplets.Item Open Access Visual analysis of interface deformation in multiphase flow(2023) Straub, Alexander; Karch, Grzegorz K.; Steigerwald, Jonas; Sadlo, Filip; Weigand, Bernhard; Ertl, ThomasIn multiphase flows, the evolution of fluid-fluid interfaces is of interest in many applications. In addition to fluid dynamic forces governing the flow in the entire volume, surface tension determines droplet interfaces. Here, the analysis of interface kinematics can help in the investigation of interface deformation and the identification of potential breakups. To this end, we developed a visualization technique using metric and shape tensors to analyze interface stretching and bending. For interface stretching, we employ the eigenpairs of the metric tensor defined for the deformation rate of the fluid surface. For interface bending, we present a technique that locally captures the interface curvature change in terms of a shape tensor, extracting its principal directions and curvatures. We then visualize interface deformation by combining both representations into a novel glyph design. We apply our method to study multiphase flow simulations with particular emphasis on interface effects. These include the interplay between fluid dynamics and surface tension forces leading to breakup processes following droplet collisions, as well as droplet-droplet interactions of different fluids where Marangoni convection along the surface is explicitly taken into account.Item Open Access Visualization of interface instabilities in two-phase flow(2016) Straub, AlexanderThe simulation of two-phase flow is a very important topic which influences many modern fields of research, such as the development of combustion engines and turbines. Hence, it is a crucial task to analyze these simulation results. To this end, this thesis introduces new ideas for the calculation of the change in size of the surface area of droplets, the so-called interface stretching, and its visualization. As underlying vector field, both the surface tension force, as well as the actual velocity field provided by the simulation are used. Reconstructing the interface of a Volume-of-Fluid (VOF) field using PLIC (Piecewise Linear Interface Calculation), the changes of the interface can be calculated using different methods and are visualized using various techniques. Coloring corresponding to the stretching or contraction of the surface, as well as vector glyphs can be used to find areas of interest and provide enough information that rough estimates of the transformation of the droplets can me made. Especially using the surface tension force, local changes, such as deformation and changes in topology can be predicted.Item Open Access Visualization of multiphase flow at interfaces(2024) Straub, Alexander; Ertl, Thomas (Prof. Dr.)