www.organon.nl Ontdek Organon! Waar mensen het maken Voor meer informatie: N.V. Organon, Postbus 20, 5340 BH, Oss.
Inhoudsopgave 8 4 10 4 VCSVU-nieuwtjes 7 Studenten lui? Wij niet hoor! (fotocollage!) 8 Human Proteins as Novel Biomarkers 10 Drie maanden naar Engeland 11 Studie of stage in het buitenland? Zo geregeld! 13 Afdelingshoofd aan het woord 14 Buitengewoon hoogleraar? Een uitdaging! 15 A view on Bioanalytical Mass Spectrometry 16 Het ontwikkelen van nieuwe screeningmethoden voor katalysatoren in complexe mengsels 18 Theoretical Modeling of Spectroscopy in Solution 20 Licht uitzendende Fosfoolkooien 22 Afgestudeerd en dan... Brenda Terpstra 23 Scheikunde Ontspannings Pagina Colofon De Papieren Binding is een periodieke uitgave van de Vereniging van Chemie Studenten aan de Vrije Universiteit (VCSVU). Redactie: Madelon Bijderwieden, Kirstin de Boer - van Rhenen, Michiel Bosman, Inge van Driezum, Philip Hermarij, Marleen Kerssens, Dianne Maasdijk, Jon de Vlieger & Galvin Vredenburg. Met dankzegging aan de Afdeling Scheikunde & Farmaceutische Wetenschappen, Faculteit der Exacte Wetenschappen, Vrije Universiteit Amsterdam. Redactieadres: De Boelelaan 1083, Kamer M-154, 1081 HV Amsterdam, tel. 020-5987510, vcsvu-pb@few.vu.nl, http://www.vcsvu.nl/pb 2006 Vereniging van Chemie Studenten aan de Vrije Universiteit. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd bestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch door fotokopieën, opnamen of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Woord van de Redactie Nog maar enkele maanden na het verschijnen van de eerste editie van de vernieuwde Papieren Binding ligt inmiddels de tweede editie alweer voor u. Verheugd is de redactie dat we weer een goed gevuld blad hebben kunnen leveren met leuke verslagen van VCSVU activiteiten en interessante artikelen over het onderzoek van de verschillende secties. Nu de zomervakantie in zicht is kunnen we terugkijken op een geslaagd collegejaar, in meerdere opzichten. Hoogtepunten van de vereniging waren dit jaar natuurlijk onder andere het kerstdiner en de sportdag, waarvan een collage in deze PB is opgenomen. Willem-Jan van Zeist deelt zijn belevenissen tijdens een Erasmusuitwisseling naar het Verenigd Koninkrijk met ons en leert ons dat niet alle Engelsen Engels zijn. Lijkt een stage in het buitenland je ook leuk? Lees dan ook het stukje op pagina 11 waarin je kunt vinden hoe het allemaal werkt. In de rubriek Afgestudeerd en dan. staat dit keer het verhaal van een oud-studente die ervoor gekozen heeft om docent te worden op een middelbare school. Ook deze keer wil de redactie iedereen bedanken voor hun bijdrage en input. Heb je leuke ideeën of punten voor verbetering? Laat het ons weten op vcsvu-pb@few.vu.nl Tot slot willen we natuurlijk iedereen een welverdiende vakantie wensen, en tot het volgende collegejaar! Namens de redactie, Jon de Vlieger. 3
VCSVU-nieuwtjes 4 Bestuurlijk Zo, wéér een collegejaar voorbij! Hoewel het weer er soms niet naar lijkt, is het al zomer en komt de vakantie lekker dichtbij. Zelf ga ik eerst een weekje naar Denemarken en daarna trek ik er op uit naar Italia, het land van al wat mooi en lekker is (cultuur, ijs, pizza, pasta en natuurlijk het weer). Een soort klein rondje Europa, in de oude Opel Vectra, dit jaar hopelijk zonder verwarming aan om oververhitting van de motor te voorkomen... Maar goed, voordat we vooruitkijken is het misschien leuk om even terug te blikken op de afgelopen tijd. Sinds het verschijnen van de vorige PB hebben heel wat gebeurtenissen de revue gepasseerd. Zo zijn er twee ALV s geweest in verband met een statutenwijziging. Er is eigenlijk niet zo heel veel veranderd, anders dan dat we naast een eenmalige bijdrage nu ook een jaarlijkse contributie gaan vragen aan onze leden. Maar wees gerust, je hoeft niet te schrikken, we hebben het over een kleine euro, die we in een potje stoppen en zullen gebruiken voor een leuke activiteit voor alle leden. De ONCS, dit jaar in Nijmegen, was vooral erg vochtig: de eerste avond was het bier dat door de lucht heen en weer werd geslingerd (waar overigens onze eigen Kitty koelbloedig een einde aan wist te maken), de overige dagen was het vooral de regen. Zelf zat ik in het frisbee-team, maar de tweede dag hebben we slechts één wedstrijd gespeeld omdat er van het grasveld nog maar weinig gras over was. Ook de AC heeft heel wat activiteiten achter de rug: de eerste echte VCSVU-Casinoavond is een feit, waarover je meer kunt lezen in het stukje van Inge. Ook de sportdag is geweest, en helaas zijn we dit jaar vergeten een goed-weer-garantie af te sluiten. De sponsorloop was ondanks het natte weer een succes, hoewel ondergetekende bij het schrijven van dit stukje nog steeds als een 80-jarige door het huis wankelt... En dan nu weer even vooruit kijken: na de vakantie verwelkomen we de nieuwe eerstejaars met de traditionele IDEE-week. Mentoren, invutasie, maak er een leuke week van! Op de donderdag zal het VCSVU-bestuur een maaltijd aanbieden aan de eerstejaars. Net als vorig jaar zijn jullie allemaal van harte welkom! Jullie ontvangen binnenkort een brief met meer info. Aansluitend is er een gratis een borrel! Kijk, daar komt die euro nu weer mooi van pas... Ik wens jullie allen een ontzettend goede vakantie, en ik hoop dat jullie donderdag 24 augustus onze nieuwe studenten welkom komen heten! Galvin Vredenburg De Spaans Mexicaanse Borrel De vele doemscenario's van milieugroeperingen zoals Greenpeace ten spijt, is er de afgelopen tijd bar weinig te merken van "Global Warming". En dat terwijl de meteorologische zomer al bijna weer een maand oud is. Nu wil ik niemand aanzetten tot het overmatig gebruik van CFK's, maar een paar keer de fiets laten staan is misschien onze laatste hoop op een mooie zomer. Toch was het voor de bezoekers van de Spaans- Mexicaanse borrel - vaak onheilspellend afgekort tot SM-borrel - op 7 juni even zomer. Zowaar verschaften de weergoden hun medewerking aan dit jaarlijks terugkerende fenomeen, zodat men in het zonnetje kon genieten van een drankje. Naast bieren als Desperados en Corona was er voor de doorgewinterde Mexicofiel ook tequila (sunrise) aan de bar tekrijgen. De COSMOS heeft bijpassende hapjes zoals nacho chips en mexicano's verzorgd, waarvan de opbrengst - zoals we dat gewend zijn - aan goede doelen geschonken wordt. Mede dankzij het onverwacht mooie weer was het al met al een zeer geslaagde borrel. Inmiddels heeft ook de laatste officiële borrel van het collegejaar plaatsgevonden. Deze borrel stond in het teken van het afstuderen van Willem-Jan van Zeist, oud penningmeester - of naar eigen zeggen, ketelbewaarder - van de BC. Willem-Jan is inmiddels begonnen als promovendus bij dr. Matthias Bickelhaupt. In die hoedanigheid hopen wij hem nog regelmatig op borrels te mogen begroeten. Uiteraard zal de BC in het komende collegejaar weer de nodige borrels verzorgen. Houdt dus goede moed; na de vakantie is er bier (en tijdens hopelijk ook). Paul Jansen De redactie van de PB wil de volgende studenten feliciteren met het behalen van hun bul: R.A.B. van Waterschoot, master Pharm. Sciences J.C.M. Meenhuis, master Chemistry M.D. de Gier, doctoraal Scheikunde C.C.A. Pouw, doctoraal Farmacochemie J. Bouwman, master Chemistry R. Al Hussainy, master Pharm. Sciences F.J.G Eijnthoven, master Chemistry R.Haselberg, master Chemistry S. Jansen, doctoraal Scheikunde P.M. Midwoud, master Chemistry W. Pos, doctoraal Scheikunde A.C. Vishnudatt, master Chemistry
VCSVU-nieuwtjes COSMOS Franciscanese zusters in Kenia Velen van jullie zullen regelmatig op de borrels genieten van de hapjes verzorgd door de COSMOS (bitterballetjes e.d.). Achter het verkoop van deze overheerlijke hapjes zit natuurlijk een diepere achtergrond. De COSMOS ondersteunt diverse onderwijs-gerelateerde doelen in ontwikkelingslanden en is met een aantal daarvan in contact gekomen via nonnen. Dit is ook het geval bij het volgende doel. Zuster Vita de Wild is een Franciscanese zuster uit Oudenbosch en het contact met haar bestaat al sinds 2003. Destijds heeft de COSMOS voor 350,- euro een blindenschool in Nyang'oma gesteund bij de aanschaf van schoolmaterialen (potloden, pennen, schoolbanken en schriften). En in 2004 is er 500,- euro gedoneerd om een klasje met geestelijk gehandicapte kinderen te ondersteunen. Daarvan zijn toen onder andere naaimachines en materialen om te naaien gekocht om de jongens en meisjes een eenvoudig vak te leren. In 2005 is er voor een derde maal een donatie richting Kenia gegaan en wel van 375,- euro. Dit geld werd toen besteed aan boeken, een voetbal, potloden en pennen. Eind maart van dit jaar heeft de COSMOS financiële verantwoording, foto's en een briefje mogen ontvangen. Omdat het contact nog altijd erg prettig verloopt met de Franciscanese zusters, willen we hun ook dit jaar weer de mogelijkheid bieden een donatie aan te vragen. Dus blijf vooral genieten van de bitterballen, frikadellen en kaassoufflés om ervoor te zorgen dat we deze kinderen in ontwikkelingslanden kunnen blijven ondersteunen! Squiz de landelijke finale Op zaterdag 25 maart j.l. hebben maar liefst 70 middelbare scholieren vanuit 3, 4, 5 HAVO en 3, 4, 5 en 6 VWO deelgenomen aan de finaledag van de Squiz. De dag vond plaats in een schitterende zaal van het hoofdkantoor van Akzo Nobel. Niet alleen de locatie zag er mooi uit, ook de catering was perfect verzorgd. De quiz zelf werd gepresenteerd door Johan van den Andel (van Party Perfect). In een 2x 1 uur durende spetterende science show kwamen uiteindelijk Mirjam de Jonge (1ste prijs), Corné van Kessel (2de prijs) en Jelmer Wagenaar (3de prijs) als beste scholieren uit de bus. Mirjam kennen we nog als derde prijswinnaar van de regioronde van de VU. Voor de prijswinnaars stonden een MP3 speler, een gezelschapsspellenpakket en 4 kaartjes voor de Efteling klaar. De deelnemers vonden de dag erg geslaagd. Ook kregen we positieve opmerkingen van docenten te horen. Het enige negatieve was dat de deelnemers de vragen te weinig op scheikunde gericht vinden. Hopelijk lukt het komend jaar om wel goede vragen te verzinnen op scheikundig gebied! Inmiddels is het huidige Squiz-bestuur al weer bezig om de taken door te geven aan nieuwe bestuursleden. Vanuit de VCSVU zal Inge van Driezum mijn plaats overnemen in het Squiz-bestuur. Als je (meer) foto's wilt zien van de finaledag, ga naar www.squiz.nl en kijk vervolgens bij "finale". Petra de Kruijf Petra de Kruijf en Dianne Maasdijk De steun van de COSMOS wordt dankbaar ontvangen! De finale van de Squiz 2006 5
VCSVU-nieuwtjes AC De afgelopen tijd heeft de AC niet stilgezeten. Als eerste was er de grote uitdaging: de Casinoavond. Deze was nooit eerder gehouden en het was spannend of er voldoende animo zou zijn. Aan het enthousiasme van de AC-leden heeft het in ieder geval niet gelegen. S201 werd omgetoverd in een echt gokpaleis met twee blackjacktafels, een roulettetafel en twee pokertafels. De inzet varieerde van een paar cent tot het wereldbedrag van twee euro ;) Met 2000 fiches en zo'n 25 man was het een geslaagde avond. Natuurlijk zijn er winnaars en verliezers bij het casino, maar deze activiteit is zeker voor herhaling vatbaar. Na de casinoavond was er de sportdag. Van tevoren was hij gepland in de 'zomer' om goed weer te garanderen. In de week ervoor leek het goed uit te pakken en zelfs op dinsdag was het goed weer. Maar alsof de weergoden ons niet gunstig waren gezind, lieten ze het de hele dag regenen. Toch kon de regen de pret niet drukken. Er werd door tien teams fanatiek gevoetbald, gevolleybald, gefrisbeed en estafette gelopen. Tussen al de sporten door werd er door de COSMOS een sponsorloop georganiseerd. Hulde aan alle mensen die aan deze zware loop hebben meegedaan! Door het natte weer waren de sportvelden spiegelglad. Dat leverde de nodige hilarische glijpartijen op. Helaas zijn er een aantal pechvogels geweest die er een blessure aan over hebben gehouden. Maar natuurlijk hadden ze alles over voor de lol (ze bleken goede supporters te zijn). De "Vrienden van Van Essen" kunnen eervol vermeld worden als de winnaars van de sportdag 2006. Proficiat voor alle leden! De komende tijd gaat de AC vakantie vieren. We zien jullie volgend collegejaar allemaal weer terug! Inge van Driezum ONCS Na een vermoeiende hemelvaart moesten we toch maar eens in de pen springen om een verslag te maken van de ONCS. Met in totaal 26 enthousiastelingen reisden we af naar het verre Nijmegen om te genieten van de eerste avond. Bij aankomst waren sommige van ons enigszins verrast bij het horen van de verenigingsliederen. Zo'n herrie, we horen het ze nog zeggen. Om over de warme ontvangst tussen niet genoemde studieverenigingen maar niet te spreken. Na de borrel toch maar alle spullen klaar leggen in de slaapzaal en zorgen dat we ver van de roze shirts af liggen. Na een veel te korte nacht begon het toernooi waarvoor we allemaal gekomen waren. Met teams als Dianne's Posse (door sommigen ook wel net even anders genoemd, we laten dat aan de eigen verbeelding over...) moest het toch wel goed gaan op de eerste sportieve dag. Na de eerste dag stond het volleybal er goed voor, ze kwamen terecht in de winnaarspoule, en ook het trivianten deed het heel goed door het fanatieke sporten van Maaike en Arjan. En je dan opmaken voor het feest, was de boodschap. Eerst natuurlijk nog eten in de mensa, en dan vooral niet knoeien op je nieuwe shirtje... Na een lange wandeling waren we uiteindelijk toch nog waar we wezen moesten en konden de voorbereidingen voor de bierestafette beginnen. En wederom was ons doel om toegezongen te worden door de andere studieverenigingen :P Nadat dat ons gelukt was zijn we uiteindelijk op 7 honderdste niet in de tweede ronde terecht gekomen. Daarna lekker verder met feesten en verspreid terug komen in de slaapzaal om de volgende dag weer fris en fruitig verder te gaan met het toernooi. Na het verliezen van de winnaarspoule bij het volleybal lag onze enige hoop nog bij het trivianten. En ja hoor, ondanks de hevige spierpijn werden ze eerste! Uiteindelijk zijn we in het klassement 6de geworden en hebben we het ACD verslagen! Tot slot willen we nog mededelen dat Amir eindelijk heeft toegegeven dat hij toch liever als Laura door het leven wil gaan. We hebben op de ONCS alvast een voorproefje daarvan gekregen. Mocht de operatie slagen dan zien jullie het resultaat in een paar weken. Madelon Bijderwieden en Inge van Driezum 6
Studenten lui? Wij niet hoor! 7
Human Proteins as Novel Biomarkers My name is Micaela Damsten and I am a Finnish PhD student in the Molecular Toxicology sector. Before coming to The Netherlands I have studied Biomedical Sciences at the Catholic University of Louvain (UCL) in Brussels, Belgium. It was during these studies that I discovered the field of toxicology and started to become very interested in this subject. I therefore decided to specialize in this domain and obtained my License in Biomedical Sciences, with the orientation Toxicology, in 2001. Getting an experience abroad was then a motivating prospect for me and I decided to start searching for a specialization program in Toxicology in different research groups in The Netherlands. I eventually came into contact with Prof. Nico Vermeulen who kindly accepted me in his group. A research and educational program was set-up and I eventually obtained the degree of Master of Science in Pharmaceutical Sciences at the VU in 2003. As I really enjoyed my work and the research projects I was involved in during these studies, I decided to stay at the VU and was selected for a PhD program in molecular toxicology. The topic of my PhD project is: The development of new tools for the screening of reactive drug metabolites. It is known that when a drug in taken, it is usually biotransformed to a set of stable metabolites. These metabolites are generally more hydrophilic than the parent drug itself and can therefore be better excreted from the body. Several enzymes can perform these reactions, but one class is of particular importance in drug metabolism and they are called the Cytochromes P450s. Unfortunately, a significant number of drugs can also be biotransformed to chemically reactive metabolites, such as electrophiles and radicals. These reactive intermediates (RIs) can subsequently react covalently with macromolecules in the body like proteins and DNA. It is precisely the formation of drug-protein adducts that is thought to be related to adverse drug reactions (ADRs) and idiosyncratic drug reactions (IDRs). In only the US, over 2 million serious ADRs are reported in hospitalized patients, causing more than 100.000 deaths annually. It is therefore obvious that studying the underlying molecular mechanisms causing ADRs is of great importance. Paracetamol is a typical example of a drug that is bioactivated to a reactive metabolite and that can lead to severe toxicities in case of overdosing. During normal usage of the drug, Paracetamol is primarily metabolized in humans by phase II enzymes to stable glucuronic acid and sulphate conjugates. However, a small proportion of the drug is bioactivated by Cytochrome P450s to the reactive N-acetyl-pbenzoquinone imine (NAPQI) intermediate that under normal conditions is detoxified by conjugation to glutathione (GSH). When taken in overdoses, high levels of NAPQI are produced leading to the depletion of the glutathione stores in the liver. As a consequence, NAPQI cannot be detoxified effectively by GSH anymore and increasing covalent binding to liver proteins starts to occur with concomitant, possibly fatal, hepatotoxicity (Figure 1). Figure 1: Scheme of the bioactivation of Paracetamol to the reactive N-acetyl-p-benzoquinoneimine (NAPQI) metabolite and subsequent GSH adduct formation and/or NAPQI-protein adduct formation. 8
Jon de Vlieger and Micaela Damsten confirmed by its fragmentation pattern. In the work performed in collaboration with TNO, Jon and myself were able to synthesize the expected NAPQI-CPF reference adduct and to characterize its fragmentation pattern by LC-Tandem MS analysis. In a second step, we produced the albumin adduct in an in vitro biological system by using rat liver microsomes to bioactivate APAP to NAPQI enzymatically. This showed the formation of two NAPQI-CPF adducts. These in vitro results were eventually confirmed by the analysis of the blood of patients exposed to high doses of Paracetamol (obtained through collaboration with Dr. D. Touw at the Apotheek Haagse Ziekenhuizen in Den Haag). The same 2 NAPQI-CPF adducts were found in the blood of these patients. This confirms that NAPQI is reactive towards the free cysteine residue of albumin and that our analytical methodology is able to produce and detect the NAPQI-CPF adducts. Figure 2: 3D-crystal structure of Human Serum Albumin with the tripeptide CPF visualized in yellow. So, although the exact mechanism is still unknown, it is believed that the formation of reactive metabolites and covalent adducts to proteins is related to ADRs. It is in this context that we are currently developing a new method that would be capable of assessing if drugs can be bioactivated to reactive metabolites by looking at the covalent adducts they could produce to Human Serum Albumin (HSA). Together with Jon de Vlieger, a MSc major Molecular Toxicology student, and the Biomolecular Analysis group of Prof. Irth and Dr. Lingeman we are therefore evaluating if we can use albumin adducts as biomarkers for the formation of RIs and their covalent binding to proteins. We chose Paracetamol as model compound to study this concept. The methodology we use for detecting drug-albumin adducts is as follows. Briefly, the procedure consists firstly of the isolation of albumin from blood using affinity columns. The obtained albumin fraction is then digested with an enzyme called pronase that cleaves the protein into a set of peptides. Previous research in the group of Daan Noort at TNO (Rijswijk) has shown that the pronase digests of HSA are leading to the formation of a specific Cysteine-Proline-Phenylalanine (CPF) tripeptide. The cysteine residue of that peptide may become alkylated if a reactive electrophilic compound or metabolite is present in the environment. Eventually, LC-Tandem MS analysis is performed on the peptide mixture in order to detect the formation of an alkylated and/or unalkylated CPF tripeptide. The identity of the obtained CPF adduct is further As the method showed to be successful with Paracetamol, we are broadening its application to the study of the bioactivation processes of other drugs related to ADRs such as Carbamazepine and Clozapine. If the results turn out positive, this method could improve the hazard risk assessment process of new drugs and/or drug candidates. This technology could therefore be seen as a potential bio-monitoring method to detect reactive intermediates of new drug candidates in vivo, e.g. in the preclinical and clinical development phase. This would be a great step forward in the development of safer drugs. Figure 3: 3D-crystal structure of Human Serum Albumin with the tripeptide CPF in yellow and the cysteine residue in orange (zoomed in). 9
Drie maanden naar Engeland Willem-Jan van Zeist, Erasmusuitwisseling aan de University of Warwick Ik bevind me op een koud grasveldje net buiten de campus. Af en toe kijk ik nerveus naar de dreigend grijze wolkenmassa boven mij. Naast me probeert iemand me uit te leggen wat ik zie. In mijn blikveld bevinden zich dertien wit geklede mannetjes. Een ervan verdedigt met een vervormde honkbalknuppel drie rechtopstaande paaltjes. Een ander mannetje probeert de paaltjes omver te gooien. De rest staan verspreid over het veld en wachten rustig af totdat de bal eventueel hun kant op vliegt. Nee, ik was niet echt onder de indruk van het spelletje cricket. Gelukkig was er meer te beleven op de University of Warwick, waar ik de laatse drie maanden van mijn studie doorbracht. De University of Warwick staat goed bekend, met een scheikunde afdeling van goede status. Op internet prijkte Warwick een rijk studentenleven te hebben, iets wat voor iedere zichzelf respecterende student natuurlijk een vereiste is. Verder ben ik geen groot avonturier en een universiteit binnen handbereik vond ik dan ook geen enkel probleem. Daarnaast ligt Warwick in een redelijk centraal gebied met de bruisende metropool Birmingham om de hoek. Kortom wat wil je nog meer? Na het obstakel dat bureaucratie heet te overwinnen om een bijpassende Erasmusbeurs te verkrijgen, kon ik op weg naar de UK. Op 27 februari kwam ik vol goede moed op het terein van de University of Warwick aan, klaar om me onder te dompelen in de Engelse cultuur. To Be English or "I'm not fucking English!" Les 1, niet alle Engelsen zijn Engels. Iemand uit Wales Engels noemen is niet veel anders dan een Groninger Fries noemen: levensgevaarlijk. Banale kennis over de verschillende onderdelen van het Verenigd Koningkrijk geeft je nog geen idee hoe trots mensen op hun stukje grond zijn. Ze zijn allemaal Brits. Maar allemaal wel tot op zekere hoogte. Gelukkig was de 'Welshmen' die ik in mijn onwetendheid Engels noemde nog aardig vergevingsgezind. Nadat ik voor de tweede keer de fout in ging drukte hij me op het hart: "You could get killed for that in Wales." Dezelfde Welshmen vertelde me ook dat tijdens het WK voetbal geen enkele Engelse vlag in zijn buurt veilig is. Aan het begin van mijn studie had ik geen trip naar het buitenland voor ogen. Ik had er nooit echt bij stilgestaan en koos de weg van de minste weerstand. Maar in de loop der jaren begon dan toch het 'ik-wiltoch-wel-weg' gevoel zachtjes op te borrelen. En eenmaal begonnen met mijn master Theoretische Chemie, viel het niet langer te negeren; ik wilde weg. En zo was ik een jaar geleden dus vastbesloten om een deel van mijn studiepuntjes in het buitenland bij elkaar te sprokkelen. Ik stapte af op mijn mastercoordinator (Matthias Bickelhaupt) af met de vraag: "Ken je een leuke, liefst engelstalige onderzoeksgroep?" Al snel stuurde hij een mailtje naar een oude bekende in Warwick en het duurde niet lang voordat ik van harte werd uitgenodigd. Het betrof een stage van drie maanden bij de 'Inorganic Computational Chemistry Group' van dr. Rob Deeth. De Britten staan bekend om hun enthousiasme op sportgebied. Continentaal Europa bereid zich altijd goed voor als de Engelsen op het vasteland spelen en de bijbehorende hooligans het kanaal oversteken. Verassend is dat dezelfde mensen vaak ook even gefascineerd zijn door rugby en cricket. Een groot aantal mensen beoefenen beide sporten zeer fanatiek. Maar het blijft mij toch enigszins verbazen. Cricket is een onbegrijpelijke (en in mijn ogen uitermate saaie) sport waar een partijtje van minder dan vijf uur 'kort' genoemd word. Niet direct iets waar ik me een schare hooligans bij voor kan stellen. Rugby is rugby, 2 x 40 minuten keihard beuken. De wedstrijd die ik heb bijgewoond was een zogenaamde 'Varsity match': Warwick University versus de nabij gelegen Coventry University. Vervolg op pagina 12... 10
Studie of stage in het buitenland? Zo geregeld! Misschien herken je dit wel: het lijkt je een aantrekkelijk idee om in het buitenland te studeren, maar je weet niet precies hoe je dit moet regelen en je bent bang dat het ook veel geld gaat kosten. Dit blijkt in de praktijk ontzettend mee te vallen. Wat zijn de mogelijkheden en hoe pak je het aan? Studeren binnen Europa Je kan binnen Europa studeren aan een universiteit waar onze faculteit een Socratesovereenkomst mee heeft getekend. Zo'n overeenkomst biedt veel voordelen. Je wordt automatisch toegelaten tot de universiteit die jij hebt geselecteerd en krijgt zonder meer een Socratesbeurs. Een beetje afhankelijk van je bestemming hoef je doorgaans weinig te regelen, in sommige gevallen is het niet meer dan het invullen van een paar formulieren. De kosten die je in het buitenland maakt, liggen vaak niet veel hoger dan je levensonderhoud in Nederland, dus het hoeft niet een zware aanslag op je spaargeld te zijn. Studeren buiten Europa Mocht je buiten Europa willen studeren of onderzoek willen doen, dan is er een iets langere weg nodig om een geschikte plek te vinden. FEW heeft met Wuhan University in China een uitwisselingsovereenkomst gesloten, maar nog geen overeenkomsten met andere universiteiten buiten Europa. Je kunt eventueel gebruik maken van de contracten van andere faculteiten. Daarnaast is de VU is aangesloten bij ISEP (International Student Exchange Program) en dit geeft je toegang tot meer dan 220 hogere onderwijsinstellingen in de VS. Je betaalt ongeveer 5000 euro voor een semester, maar hier zit collegegeld, huisvesting en eten bij inbegrepen. ISEP biedt ook de mogelijkheid om na studie van één of twee semesters een aansluitende stage te doen in de VS. De stage moet verband houden met de studie die je daar hebt gevolgd. Mocht je geen gebruik willen maken van een overeenkomst dan ben je uiteraard vrij om zelf contact te leggen met een universiteit of instelling waar je onderzoek kunt doen of vakken kunt volgen. Per situatie kan in overleg met de medewerker internationalisering bekeken worden hoe je dit het beste aan kunt pakken. Beurzen Er bestaat een enorm breed aanbod aan beurzen. Niet alleen de faculteit FEW en de VU verstrekken beurzen voor studie en stage in het buitenland, maar ook de Nuffic beheert heel veel beursprogramma's. Op www.wilweg.nl en www.few.vu.nl/buitenland tref je informatie aan welke beurzen er zijn en hoe je de beurzen kunt aanvragen. Meer weten? Als je meer wilt weten over de mogelijkheden om naar het buitenland te gaan, neem dan contact op met de medewerker Internationalisering van de faculteit FEW: Jasperina Furman (international@few.vu.nl, (020) 598 7499). Zij kan je helpen met het zoeken naar een geschikte bestemming en / of universiteit en je informeren over de verschillende beursmogelijkheden. Neem ook eens een kijkje op de website www.few.vu.nl/buitenland. 11
Drie maanden naar Engeland (vervolg) Het eerste inzicht over de rivaliteit tussen deze twee universiteiten kwam toen ik het ticket las dat ik in Warwick kocht: 'Kicking Coventry's ass since 1982'. Eenmaal aangekomen bij de rubgy arena bleek dat de fanschares van beide partijen met twee grote dranghekken ver van elkaar gescheiden waren. Het aantal gewonden vorig jaar was de organisatie wat aan de hoge kant. Daarentegen ben ik echte crickethooligans nooit tegen gekomen. Fried Pig-Skin Uiteraard hoort bij een reisje naar het buitenland ook een flink portie studentenleven. Als echte bierliefhebber had ik een goede binnenkomer. De 'Warick Real Ale Society' organiseerde vanaf een dag na mijn aankomst een driedaags bierfestijn in het studentengebouw. Voor de duidelijkheid, Real Ale is inderdaad dat lauwe schuimloze bier wat de Britten vaak drinken. Even wennen, maar daarna wil je niks anders meer. Zodoende speelde mijn tweede avond in Warwick zich af tussen ruim honderd vaten bier en een nog groter aantal dronken studenten. Natuurlijk ging het allemaal om het culinair verantwoord proeven van lokale bieren en dat werd dan ook met groot enthousiasme gedaan. Een week later was ik lid van de Real Ale Society. "That's a good one! It hasn't got any hair on it!" Op het bierfestival kwam ik in aanraking met het fenomeen Pork Scratchings. Tijdens het halen van mijn tweede Ale, werd me aangeraden om een zakje van deze Britse delicatesse mee te nemen. Ik kwam terug met een klein plastic zakje met een roze-bruine substantie die wat weg had van te lang gefrituurde opgekrulde vetrandjes."basically, it is fried pig-skin", vertelde een van de Britten, sippend aan zijn Ale. Aha, interesting. Oftewel, neem een stuk varken, schraap het bovenste laagje eraf, inclusief het laagje vet daaronder, en gooi het in de frituur. Beetje zout erover en smullen maar! De varkensharen worden voor het frituren van het vel afgebrand. Dit proces lukt niet altijd perfect; er zijn er altijd een paar die met huid en haar verorberd moeten worden. Science Een voor mij belangrijke reden om in het buitenland te studeren, was om te ontdekken hoe andere universiteiten werken. Als aanstaande promovendus op de VU zijn wat netwerk-contacten natuuurlijk ook mooi meegenomen. Mijn directe begeleider, 'The Boss' van de Inorganic Computational Chemistry Group was dr. Rob Deeth. Het duurde even voordat ik gewend was aan zijn manier van begeleiden. Werkbesprekingen worden zonder pardon afgelast als Neem een stuk varken, schraap het bovenste laagje eraf, inclusief het laagje vet daaronder, en gooi het in de frituur het mooi weer is. Acrobatische toeren uithalen in een sportvliegtuigje is namelijk veel leuker dan het begeleiden van studenten. Ik had nooit durven vermoeden dat ik ooit een half uur in een vliegtuigje zou doorbrengen. Met the boss die hard zijn best doet om mij te laten overgeven. Verder ken ik geen andere docent die zijn hele werkgroep rond half een 's middags de pub in sleurt om een paar pintjes te drinken. Iets wat ik natuurlijk totaal geen probleem vond, maar wat niet altijd ten goede kwam aan mijn wetenschappelijke prestaties. Naast andere persoonlijkheden kwam ik ook een heel ander onderzoeksgebied tegen dan ik gewend was. Mijn projecten op de VU hielden zich vooral bezig met vrij fundamenteel gericht onderzoek met behulp van quantum mechanica berekeningen. Omdat deze berekeningen veel rekenkracht kosten, kunnen ze enkel voor kleine, simpele moleculen gebruikt worden. Hoewel in principe het 'goede' antwoord uit deze berekeningen komt, zijn ze al snel ondoenbaar voor grotere systemen. De groep in Warwick houdt zich bezig met de beschrijving van grotere, inorganische systemen met behulp van de relatief simpelere moleculaire mechanica modellen. Het voordeel hiervan is dat de berekeningen vrij weinig tijd kosten. Het nadeel is dat het niet altijd werkt en dat je (soms op de gok) de berekening wat moet aanpassen om het te laten werken voor een bepaalde groep moleculen. De manier van aanpak is anders dan wat ik eerder had gedaan bij Theoretische Chemie en het was zeer interessant om weer eens vanuit het niets in het diepe te worden gegooid. 12
Afdelingshoofd aan het woord Wat is er BUITEN dit LAND? The End Als ik zo eens teruglees wat ik tot nu toe geschreven heb, merk ik dat ik pagina's te kort kom. Maar helaas is er te weinig ruimte om andere typisch Britse fenomenen zoals 'Going for a curry' uit te leggen. Of het geweldige 'Bring your own beer'-restaurant te beschrijven. Of die relaxte alternatieve club te bejubelen. Het onverwachte genot te beschrijven van ontbijten met worst, spek, bonen en gefrituurd ei. Of die knusse studentenbar met elke woensdag drie uur lang live jazz. Of mijn pogingen om de Britten te verslaan met darten, wat helaas niet altijd lukte. Of de weergaloze Pub Crawls. Of de reis terug van een bierfestival in een minibus vol dronken patriotische studenten die met volle borst hun volkslied ten gehore brengen aan de medeweggebruikers. Er valt nog te veel te vertellen of Warwick. Een laatste anekdote will ik de lezer niet onthouden. Wat is er mooier dan in een kroeg zitten met zes mensen en zes nationaliteiten en gevraagd worden: "So, where are you guys from?" Terwijl ik nadenk over één van de thema's van de 2e Papieren Binding nieuwe stijl, zit ik op een terras in Parma te genieten van fantastische locale ham en kaas en de late avondzon. In Amsterdam regent het en was het vandaag maximaal 15 graden. Vandaag heb ik de gehele dag bij de locale faculteit Geneeskunde doorgebracht om een aantal gezamenlijke artikelen samen te stellen. Tijd voor een lunch was er niet, maar dat wordt vanavond ruimschoots goedgemaakt door de gastvrije Italiaanse collega's. Wetenschap is soms echt afzien...;-) Waarom dit kijkje in het "drukke" leven van het S&F afdelingshoofd? De link met het thema van deze Papieren Binding zal veel van onze studenten hopelijk niet ontgaan. Ons onderzoek, maar ook het onderwijs is meer en meer internationaal georienteerd. De invoering van het bachelor/master systeem heeft geleid tot een toename van het aantal buitenlandse masterstudenten. Tegelijkertijd wil de afdeling onze masterstudenten stimuleren om een deel van de studietijd in het buitenland door te brengen. Het is heel leerzaam om eens buiten de deur te kijken en te zien hoe andere onderzoeksgroepen georganiseerd zijn en te werk gaan. Tegelijkertijd is het natuurlijk ook gewoon heel leuk om eens in een ander land een kijkje te nemen. De afdeling is dan ook zeer verheugd om te zien dat een aantal enthousiaste studenten de draad van de buitenlandse studiereis weer hebben opgepakt. De geplande studiereis naar Scandinavie wil ik alle studenten dan ook van harte aanbevelen. Neem kennis van al het moois (incl. de chemie) in het hoge noorden! Maar, de ultieme manier om met onderwijs/onderzoek in het buitenland kennis te maken is natuurlijk een stage. Tot op heden gaan nog niet heel veel S&F studenten voor een stage naar het buitenland. Het vraagt natuurlijk ook een flinke portie lef, want het is een groot avontuur om geheel op jezelf aangewezen te zijn in een vreemd land. Ook vraagt zo'n buitenlandstage een gedegen voorbereiding; je hebt een goed lab nodig, maar vaak ook extra fondsen om de kosten van het verblijf in het buitenland te dekken. Met de voorbereiding kun je dan ook niet vroeg genoeg beginnen. Gelukkig sta je er niet alleen voor! Bijna alle stafleden hebben wereldwijd een groot netwerk, waar je gebruik van kan maken. Ook is het goed om nog eens te benadrukken dat de afdeling S&F studenten vaak financieel ondersteunt voor een buitenlandstage, terwijl er bij FEW en de VU ook veel kennis aanwezig is voor het aanvragen van externe beurzen. Als afdeling willen we onze studenten graag ondersteunen bij een stage in het buitenland. Graag zien wij jullie als het 'uithangbord' van onze afdeling in het buitenland. Kortom: stage? Heb lef en probeer het ook eens BUITEN dit LAND! prof. dr. Rob Leurs 13
Buitengewoon hoogleraar? Een uitdaging! Prof. dr. Eric E.J. Haaksma Het is al weer enige tijd geleden dat prof.dr. Rob Leurs vroeg of ik interesse had in een functie als buitengewoon hoogleraar aan de VU bij de sectie farmacochemie. Over die vraag hoefde ik geen moment na te denken: mijn antwoord luidde meteen volmondig ja! Begin dit jaar was het dan zover en konden we met steun van de prof.dr. W.Th. Nauta Stichting eindelijk aan de slag. Er zijn drie redenen waarom ik dit zo graag wilde doen en ik neem graag de gelegenheid om mijzelf en deze beweegredenen in de Papieren Binding voor te stellen. De basis ligt in het werk dat ik de afgelopen 15 jaar bij Boehringer Ingelheim heb gedaan. Na mijn promotieonderzoek aan de VU bij prof. Henk Timmerman ben ik direct bij Boehringer Ingelheim als computational chemist mijn carrière begonnen. Het eerste project was de ontwikkeling van kleine moleculen die bloedstollend werken door de werking van thrombine te remmen. Een spannend project, omdat we op zoek waren naar verbindingen die als tablet konden worden ingenomen zonder de wekelijkse en maandelijkse controles die tot nu toe nodig zijn bij andere therapieën. Door de grote bijdrage in het project van X-ray kristallografie en computational chemistry kon de groep worden vergroot met een eigen X-ray, NMR en moleculaire biologie laboratorium. Voor mij een unieke kans een computational-assisted drug design (CADD) groep van de grond af aan te kunnen opbouwen. De directe contacten tussen deze groep, de chemici en farmacologen speelden een sleutelrol in de successen die de groep vervolgens boekte. Dit concept kon ik vervolgens gebruiken in Wenen waar ik de mogelijkheid kreeg een afdeling Medicinal Chemistry, (inclusief Analytische chemie, CADD en Farmacokinetiek) van de grond af aan op te bouwen. Deze afdeling werkt sinds twee jaar met groot succes aan diverse targets in het therapiegebied oncologie. Deze ervaringen vormen een prima combinatie met het multidisciplinaire werk in de groep van prof.dr. Rob Leurs, prof. Martine Smit en dr. Iwan de Esch. Ook hier werken biochemici, farmacologen, organisch chemici en computational chemists nauw met elkaar samen. Binnen de groep wordt er, net als in de industrie, met grote ambitie aan de gestelde doelen gewerkt. De uiteindelijke 'producten' zijn verschillend. In de industrie proberen we in zo kort mogelijke tijd nieuwe en noodzakelijke geneesmiddelen te ontwikkelen. In de groep van Leurs wordt getracht zo efficiënt mogelijk nieuwe ontdekkingen op het gebied van GPCRs in kaart te brengen om zo toppublicaties te kunnen schrijven en een nieuwe generatie onderzoekers op te leiden. Deze overeenstemming aan de ene kant en het belangrijke duidelijke verschil aan de andere kant maken onze samenwerking tot een perfecte symbiose. De tweede reden is het kunnen geven van colleges. De eerste ervaring heb ik opgedaan bij het eerstejaarsvak 'Project Geneesmiddelen'. Een bijzonder goed idee om de studenten vroeg in de studie kennis te laten maken met de diverse aspecten die bij het geneesmiddelenonderzoek een rol spelen. De ervaringen die ik bij Boehringer Ingelheim heb opgedaan en ook de recente ontwikkelingen in de industrie als geheel, kunnen hier goed ondergebracht worden. De interesse van de studenten ging echter nog een stap verder. Veel vragen hadden betrekking op de functies die men later in deze tak van de industrie zou kunnen betrekken. Achteraf gezien een belangrijk aspect dat tijdens de studie vaak te kort aandacht krijgt en op deze wijze actief door de studenten aangegeven werd. Op dit ogenblik bespreken we de mogelijkheden om bij te dragen aan diverse bachelorcursussen in het derde jaar en verschillende mastervakken. De laatste reden is de discussie met de promovendi en postdocs. De wetenschappelijke uitdaging op een breed terrein actief te blijven en tegelijkertijd een stuk industriële ervaring in de vele vraagstellingen te brengen, heeft reeds tot levendige discussies geleid. Bovendien bestaat altijd de mogelijkheid bepaalde experimenten in Wenen uit te voeren en zodoende niet alleen de aanwezige apparatuur te gebruiken maar ook 'praktijkervaring' op te doen. Al deze redenen zorgen ervoor dat deze positie een echte uitdaging is. Ik hoop dan ook op buitengewone wijze invulling te kunnen geven aan de functie buitengewoon hoogleraar... 14
A view on Bioanalytical Mass Spectrometry An interview with prof. dr. Wilfried Niessen In the past ten to fifteen years, mass spectrometry (MS) has become one of the most important tools in the analysis of a wide variety of target compounds in pharmaceutical, biochemical and other areas of life sciences. Prof. Wilfried Niessen, extraordinary professor of Bioanalytical Mass Spectrometry, has followed this development from close-by. In the past ten to fifteen years, mass spectrometry (MS) has become one of the most important tools in the analysis of a wide variety of target compounds in pharmaceutical, biochemical and other areas of life sciences. Prof. Wilfried Niessen, extraordinary professor of Bioanalytical Mass Spectrometry, has followed this development from close-by. 'In the early start of real breakthrough of LC-MS (in 1996), I left Leiden University, where I then had worked for ten years within the research group of Prof. Jan van der Greef. I started my consulting company hyphen MassSpec. As a company, I am offering expert advice and a variety of introductory courses in LC-MS, data interpretation courses, as well as more advanced dedicated courses within specific application areas. This is very much international activity, which brought me to more than 10 countries, both within and outside Europe. Almost at the same time, I started two of the three long-term research collaborations I am still involved in today. One of these collaborations was in the research group of Prof. Udo Brinkman at the Department of Analytical Chemistry and Applied Spectroscopy (ACAS) of the Vrije Universiteit, thereby returning to my Alma Mater. A few years later, when Brinkman was about to retire, I was cutting down my activities within ACAS, not knowing I would soon return there in a different role. In November 2002, I was appointed extraordinary professor in bioanalytical mass spectrometry within the same group at the Vrije Universiteit, a job which I combine with my demanding duties within my one-person company hyphen MassSpec'. How do you manage to combine your company and academic duties? 'In practice, there are many different interpretations one can give to an extraordinary professorship. Brinkman's successor, Prof. Hubertus Irth, had transformed the research program of ACAS from an environmental signature towards a life-science orientation. However, despite this important change in the research profile, a great tradition of the ACAS group was continued and even strengthened: hyphenation. Given the needs of the research group at the time, I decided to concentrate on playing a role in the research program, more or less as a consultant for any mass spectrometry related problem the Ph.D. students and other workers ran into in their daily work. For this, I am actually present at the VU for half a day almost every week, and in between I have e-mail contact with the research group, whenever necessary. Next to problem solving, I obviously started to have a larger influence at the developments in some of the research projects as well. A number of projects have been developed where LC and biospecific reactions like enzyme inhibition, receptor-ligand interactions, and metal-ligand complexes have been hyphenated and mass spectrometry is used as the final detector tool. At the same time, I played a role in these projects from my general expertise as an analytical chemist and in profiling these projects and developments in relation to applications in the outside world, both within and outside the life-science area. As a consultant, I come to many places and frequently meet people struggling with particular application problems or developing new directions in existing applications. Meanwhile, researchers from other groups, mainly pharmacochemistry, found there way to my expertise, whenever they ran into problems in relation to the application of MS in their research. What about teaching? Apart from my input in the research program, I participate in the joint UvA-VU master program Analytical Sciences. Together with Prof. Chris de Koster (UvA) and Prof. Piet Kistemaker (UvA, FOM- AMOLF), we developed a course in Analytical Mass Spectrometry. This deals with all aspects of analytical mass spectrometry, introducing the master students in the principles of MS, different ionisation strategies and their possible application, interpretation of data, and application in proteomics, drug research and other important fields. What will the future bring? MS and hyphenation to MS will continue to be important in the years to come, certainly in the lifescience oriented research projects that are being developed within ACAS at the Vrije Universiteit. And I will continue to test the stress between my company activities and the participation in attractive innovative research. And I will probably not be able to resist the temptation of starting new book writing or editing projects. In 2006, the third edition of my book "Liquid Chromatography-Mass Spectrometry" will be published by Taylor and Francis as well as the Volume 8 on Hyphenated Methods I edited for the Encyclopedia of Mass Spectrometry (published by Elsevier). 15
Het ontwikkelen van nieuwe screeningmethoden voor katalysatoren in complexe mengsels In januari 2006 is Niels Martha begonnen als promovendus in de groep biomolecular analysis van prof. dr. Hubertus Irth. Zijn onderzoek richt zich op de ontwikkeling van op massaspectrometrie detectie gebaseerde analysemethoden om voor verschillende gekatalyseerde reacties de optimale katalysator te vinden. De methoden moeten snel en gevoelig zijn en een brede toepasbaarheid is essentieel. Het gebruik van katalysatoren in chemische productieprocessen is erg populair, ongeveer 90% van alle chemische productieprocessen zijn erop gebaseerd. Het gebruik van katalysatoren maakt niet alleen nieuwe processen en producten mogelijk maar levert tevens een belangrijke bijdrage aan de energieen grondstofbesparing. Ook biochemische processen zijn vaak gekatalyseerd, denk aan enzymen die unieke reacties met een hoge selectiviteit (zowel chemische, als regio-, stereo- en enantioselectief) mogelijk maken. Biogekatalyseerde reacties worden daarom veelvuldig gebruikt in de ontwikkeling van medicijnen en (fijn)chemische producten. Het vinden van nieuwe katalysatoren is een tijdrovend proces dat veel geld kost. Eerst word er al dan niet met behulp van computermodellen zorgvuldig een kandidaat katalysator geselecteerd die daarna word gesynthetiseerd. Deze kandidaat word vervolgens opgezuiverd waarna de activiteit op laboboratoriumschaal wordt bepaald. Bij geschikte activiteit worden reacties naar producieniveau opgeschaald. Om de ontwikkelingstijd en daarbij horende kosten te verlagen wordt tegenwoordig steeds meer gebruik gemaakt van een techniek die combinatoriële chemie wordt genoemd. In plaats van een organisch chemicus die een week nodig heeft om een zuivere kandidaat te krijgen wordt een scala aan robots gebruikt die in plaats van één verbinding diverse analoge verbindingen tegelijk kunnen synthetiseren door een of meerdere uitgangssubstraten te variëren. Middels combinatoriële chemie is het mogelijk om een hele bibliotheek van honderden tot duizenden verbindingen in een week te synthetiseren. De analysetechnieken die gebruikt worden om de specifiek gewenste eigenschappen te bepalen moeten echter wel worden aangepast aan de grote hoeveelheid kandidaten die moeten worden bepaald. In mijn promotieonderzoek (onder begeleiding van prof.dr. Hubertus Irth en dr. René Vreuls) ontwikkel ik nieuwe, op massaspectrometrische detectie gebaseerde, technieken die naast dat ze relatief snel zijn ook veel chemische informatie over de gekatalyseerde reactie opleveren. In een eerste opzet van zo'n analysemethode (Figuur 1) word in de synthese van 1-imidazolines (Figuur 2) gezocht naar de katalysator die de grootste hoeveelheid product opleverd. Deze multicomponent reactie is ontwikkeld door de bio-organische chemie groep van dr. Romano Orru en samen met Niels Elders uitgevoerd. 16 Figuur 1: Schematische weergave van de analysetechniek
Niels Martha In deze analysetechniek komen de drie verschillende substraten geleverd door drie verschillende pompen samen in een mixer en vervolgens wordt de katalysator door een autosampler in het systeem geinjecteerd. De vloeistofstroom gaat gedurende korte tijd door een geconditioneerde reactor waar de feitelijke reactie plaatsvindt. De reactie wordt gemonitord met massaspectrometrie. Door verschillende katalysatoren na elkaar te injecteren en de hoeveelheid product te monitoren kunnen de verschillende katalysatoren met elkaar worden vergeleken.in dit systeem kunnen niet alleen de verschillende katalysatoren met elkaar worden vergeleken, ook de reactietijd, reactietemperatuur en de verschillende substraten kunnen gemakkelijk worden gevarieerd. Een groot voordeel van dit systeem is dat het gecombineerd is met massaspectrometrische detectie. In tegenstelling tot de in de high-throughput screening meer gebruikte fluorescentie en absorptie detectoren stelt massaspectrometrie weinig eisen aan moleculen die moeten worden bepaald. Doordat moleculen worden bepaald aan de hand van hun massa/lading verhouding kunnen meerdere moleculen tegelijk worden bepaald en tevens worden geïdentificeerd omdat uit de gedetecteerde massa een elementsamenstelling kan worden bepaald. Figuur 2: Multicomponent reactie van een imidazoline In de toekomst wil ik het systeem uitbreiden met een in-situ metaalkatalysator reactor. Het is dan mogelijk om de liganden uit de combinatoriële bibliotheek te injecteren in een HPLC systeem waarna de liganden worden gescheiden. Vervolgens wordt het metaal aan de vloeistofstroom toegevoegd en kan de actieve katalysator worden gevormd in de reactor. De zo gevormde katalysator wordt vervolgens via het nu al bestaande systeem behandeld. Het grote voordeel van dit systeem ten opzichte van nu bestaande systemen is dat het mogelijk is om de identificatie van de katalysator (uit de combinatoriële bibliotheek) samen met de activiteitsbepaling in één systeem tegelijk uit te voeren. Meer weten? Mail dan even naar ctmartha@few.vu.nl of kom langs bij kamer M311-b 17
Theoretical Modeling of Spectroscopy in Solution Theoretical chemists develop methods for doing 'chemistry' with computers. Often theoretical calculations can help to understand experiments, or they can even give information that is not available from experiments. One can, for example, be interested how a certain chemical reaction proceeds and which mechanism it follows or one can be interested in certain properties of molecules, like their geometrical structure, their dipole moment or spectroscopic properties like vibrational (IR) and NMR spectra. The methods that are used in theoretical chemistry are all based on quantum mechanics, but to apply quantum mechanics to 'chemistry', approximations are needed. There are a lot of different theoretical methods available, that all involve different approximations. And there are different computer programs that use these methods. One example is density functional theory (DFT), which I use in my work. This method is used in the program ADF that has been developed in the theoretical chemistry group at the VU. The more approximations the different theoretical methods make, the less accurate and reliable are the results they give. Often a somewhat lower accuracy is acceptable, for example if one is only interested in qualitative trends. But in many cases very accurate methods are needed, and these accurate methods will - of course - require more computer time. And it is even worse, for methods that are more accurate, the computer time that is needed also increases faster with the size of the system that is investigated. Therefore, the more accurate the theoretical methods are, the smaller are the systems that can be treated. Because of this, the accurate methods that are used in theoretical chemistry can often only be used for rather small systems. In my PhD work in the Theoretical Chemistry group at the VU, I am involved in the development of theoretical methods that make the description of large systems possible. These methods, which are called "embedding methods", are based on the idea that different layers can be described at different levels of accuracy. Often it is sufficient to use a very accurate method for a small part of the system that is embedded in an environment that is described with a less accurate method. This allows to describe very big systems by focusing on the parts that are really interesting. I have spent much time in the past two years on programming such methods in the ADF program. One example where it is necessary to investigate large systems are properties of molecules in solution. Studying molecules in solution is very important for chemistry, because a lot of important chemical reactions take place in solution. But describing chemistry in solution theoretically is very challenging, because not only the solvated molecule has to be described, but also a large number of solvent molecules (for example water). Often theoretical studies are limited to model gas phase reactions or to use very crude and inaccurate models for the solvent. Figure 1: Structure of the dye aminocoumarin C151, together with five water molecules. 18
Christoph Jacob As a test case for our embedding methods, we have investigated the electronic (UV/Vis) spectrum of the dye molecule aminocoumarin C151. The structure of this molecule is shown in Figure 1. It is known that the spectrum of this molecule is quite different in n- hexane and in water, the maximum of the main absorption band is shifted by 0.22 ev. The effect that the absorption spectrum changes due to the solvent is called solvatochromism. We have tried to describe the solvatochromism of aminocoumarin C151 theoretically, using calculations with our embedding scheme. Embedding methods are ideal for modeling solvent effects: the solvated molecule can be described very accurately, and the solvent molecules (water or n-hexane) can be calculated somewhat less accurately. For the solvent molecules high accuracy is not very important, because we are not interested in the solvent molecules themselves, but only in their effect on the spectrum of aminocoumarin. And it is possible to calculate this spectrum very accurately, even if the description of the solvent is less accurate. In our embedding calculations we found that it is necessary to include a lot of solvent molecules, because also solvent molecules that are far away from the aminocoumarin have an effect on its spectrum. We need to place about 300 water molecules around one aminocoumarin molecule to get a good description of the absorption spectrum. For systems of this size, the calculation of the absorption spectrum would not be possible without using embedding methods, because these calculations would take too much time - even on the biggest supercomputers. In Figure 2 an aminocoumarin C151 molecule inside a solvent shell of 300 water molecules is shown. It is not enough to include a large number of solvent molecules. In solution the structure of the solvent is permanently changing and this makes it necessary to include a lot of different structures. For our calculations, we have taken 400 different structures of an aminocoumarin molecule in solution, and for each of these structures we calculated the absorption spectrum. From the average of all these structures we obtain the final spectrum. Figure 2: One snapshot of aminocoumarin C151 inside a "solvation shell" of 300 water molecules. The different colors of the water molecules show different layers of accuracy that were used in our embedding calculations. Meer weten? J. Neugebauer, Ch. R. Jacob, T. A. Wesolowski, E. J. Baerends, Journal of Physical Chemistry A, 109 (2005), 7805. or send a mail to jacob@few.vu.nl or visit me in room R-117 Comparing the results with water and with n-hexane as a solvents, we obtain a solvent shift of 0.17 ev, which is in very good agreement with the experimental value of 0.22 ev. These results show that our embedding method works and that with this method we are able to describe molecules in solution - with a theoretical method and by using computer programs. 19
Licht uitzendende Fosfoolkooien Van het display van je telefoon of digitale camera tot de afstandsbediening van de tv, iedereen heeft tegenwoordig een aantal LEDs (light emitting diodes) in huis. Het overgrote merendeel van deze LEDs worden nog steeds gemaakt van anorganische materialen (zoals GaN of AlGaInP), maar daar komt steeds meer verandering in. Vanwege hun potentieel lage productiekosten, hoge efficiëntie, lange levensduur en zuinigheid in gebruik worden organische verbindingen als de toekomst voor LEDproductie gezien. Het feit dat organic light emitting diodes (OLEDs) in principe op elk oppervlak geprint kunnen worden, opent de mogelijkheden tot bijvoorbeeld displays op flexibele kunststoffen of zelfs kleding. kunnen de elektronische eigenschappen van de fosfool ring en dus de OLED afgestemd op de wensen van de gebruiker. Door introductie van substituenten met pi-bindingen op de 2- en 5-positie van de fosfool ring (beide plekken naast het fosfor atoom) wordt een geconjugeerd pad over de twee dubbele bindingen in de ring gevormd. Het fosfor atoom zelf doet niet mee aan deze conjugatie, aangezien fosfor een pyramidale structuur heeft en het vrije elektronen paar zich dus in een sp 3 orbitaal bevindt en niet in een p z orbitaal, zoals het geval is bij stikstof. Dit laatste is nodig om overlap tussen het vrije electronenpaar en de pi-bindingen mogelijk te maken. Daarom is een pyrrool ring aromatisch en is het vrije elektronenpaar niet reactief; een fosfool ring is daarentegen niet aromatisch en heeft een reactief elektronenpaar. Waaruit is de organische laag van zo n OLED opgebouwd? De laag bestaat uit fluorescerende verbindingen met geconjugeerde pi-bindingen (luminoforen) die licht uitzenden als er een spanning opgezet wordt. Aan de ene kant (kathode) worden elektronen in de organische laag gebracht en aan de andere kant (anode) gaten (positieve ladingen die ontstaan na het weghalen van elektronen). Wanneer een elektron en een gat recombineren, wordt licht in de vorm van een foton uitgezonden. Deze fotonen worden uitgezonden in een bepaald golflengtepatroon - gelijk aan het emissiespectrum van de verbinding - die de kleur van de OLED bepaalt. Het golflengtepatroon is te bepalen met behulp van fluorescentie spectroscopie. Mijn onderzoek bij Organische en Anorganische Chemie richt zich op de synthese van verbindingen waaruit de organische laag van een OLED opgebouwd kan worden. Er wordt veel onderzoek gedaan aan Structuur I heterocyclische systemen, waaronder de pyrrool en de thiofeen ring. Ringsystemen met fosfor zijn echter nog onderbelicht, en we zijn bezig met de synthese van fosfoolbevattende pi-geconjugeerde verbindingen, en in het bijzonder macrocycles en kooien. Een fosfool is vergelijkbaar met pyrrool en thiofeen (een vijfring met daarin twee dubbele C-C bindingen) met daarin een fosfor atoom (structuur I). Het bijzondere van een fosfool ten opzichte van pyrrool en thiofeen is de aanwezigheid van een reactief fosfor atoom. Dit atoom heeft een vrij elektronenpaar tot zijn beschikking, dat geoxideerd, gesulfoxideerd, geboreerd of aan een metaal gecomplexeerd kan worden. Op deze wijze Figuur 1: Structuur van ring IV en kooi VI 20