Die Vorlesung "Supramolekulare Koordinationschemie" behandelt Grundlagen und gibt Einblicke in spannende Forschungsergebnisse und Anwedungen aus dem hochaktuellen Gebiet der Supramolekularen Chemie. Als Lehrveranstaltung aus dem Bereich der Anorganischen Chemie werden wir besonderes Augenmerk auf Strukturen und funktionale Systeme legen, in welchen die Koordination von Metallen eine Rolle spielt.

Was ist Supramolekulare Chemie?
Jeder Studierende der Chemie und Chemischen Biologie beschäftigt sich in den ersten Semestern eingehend mit Molekülen, die vollständig über kovalente Bindungen aufgebaut sind. Schwächere, nicht-kovalente Kräfte (z.B. Wasserstoffbrücken, van-der-Waals Wechselwirkungen...), die einzelne Moleküle zu höheren Aggregaten zusammen fügen, werden zwar gelehrt, aber ihr Zusammenspiel und die daraus resultierende strukturelle Vielfalt wird sich Ihnen wohl noch nicht ganz erschlossen haben.

Dabei spielen nicht-kovalente Wechselwirkungen herausragende Rollen sowohl in der Biologie (z.B. Faltung von Biopolymeren, Protein-Protein Kontakte, DNA-bindende Moleküle, Lipidmembranen...), der Pharmakologie (Bindung von Wirkstoffen an biologische Targets, Aufnahme, Transport und Verteilung von Medikamenten im Körper..), den Materialwissenschaften (Fließverhalten von Polymeren, Ordnungsprozesse in OLEDS und organischen Solarzellen..) und den zukunftsweisenden Gebieten der Nanotechnologie und Molekularen Maschinen (Errungenschaften im letzeren Bereich wurden 1987 und 2016 durch Nobelpreise ausgezeichnet).

In der Vorlesung beschäftigen wir uns mit den Grundlagen nicht-kovalenter Wechselwirkungen, lernen wie die Kombination von Molekülen zu Supramolekülen führt, wie sich diese Prozesse im chemischen Gleichgewicht qualitativ beschreiben und durch Zahlenwerte quantifizieren lassen (Bindungskonstanten, Enthalpie- und Entropiebeiträge, Kinetik...).

Zudem sehen wir, wie über molekulares Design gezielt Rezeptoren und enzymartige Reaktionsräume für eine Vielzahl an Substraten synthetisiert werden können. Wir unternehmen einen Streifzug durch die historische Entwicklung von Kationen- und Anionenrezeptoren, blicken hinter die "Magie" der Selbst-Assemblierung, studieren die Gastbindung in Nanokäfigen, schauen uns Rotaxane, Catenane und molekulare Knoten an, verstehen wie molekulare Maschinen funktionieren und wie man an vorderster Front universitärer Forschung versucht, die Fähigkeiten natürlicher Enzyme durch menschgemachte Strukturen nachzuahmen und auszuweiten. Zudem beschäftigen wir uns mit praktischen Anwendungen supramolekularer Systeme, diskutieren deren industrielle Relevanz und Chancen im Bereich nachhaltiger chemischer Prozesse und zukünftiger Anwendungen in Elektronik und Medizin.