Ein Forschungsschwerpunkt der Gruppe von Prof. Clever sind Koordinationskäfige: na­no­me­ter­gro­ße molekulare Wirte, welche einen Hohlraum für die Bindung von Gastmolekülen aufweisen. Sie besitzen das Potential in Katalyse, Sensorik und molekularem Transport Anwendung zu finden. Die supramolekularen Chemiker lassen sich dabei von den Enzymen als natürliche Wirtssysteme inspirieren. Diese sind – im Gegensatz zu vielen bisher bekannten Koordinationskäfigen – chiral d.h. ihr Bild und ihr Spiegelbild können nicht zur Deckung gebracht werden. Chirale Koordinationskäfige können dadurch erhalten werden, dass nur eines der Enantiomere (Molekül und sein Spiegelbild) für die Selbstassemblierung verwendet wird. Werden allerdings beide Enantiomere eingesetzt, ist die Anzahl an möglichen Assemblierungen erhöht und eine Voraussage der Selektivität herausfordernd.

Dr. Alexandre Walther, ehemaliger Doktorand der Arbeitsgruppe von Prof. Clever, hat einen neuen chiralen Liganden, basierend auf dem blauen Farbstoff Azulen, synthetisiert und hinsichtlich seines Selbstsortierungsverhaltens untersucht. Interessanterweise wird bei Mischung der Enantiomere eine einzige Käfigstruktur erhalten, welche beide Enantiomere zu gleichen Anteilen enthält. Der Ligand besitzt sogenannte Aminosubstituenten, welche Wasserstoffbrückenbindungen zu Lösungsmittelmolekülen ausbilden können. Durch eine Kombination aus experimentellen und theoretischen Untersuchungen in Ko­ope­ra­tion mit der Gruppe von Prof. Schäfer, Ruhr-Universität Bochum, konnte gezeigt werden, dass das für die Selektivität essenziell ist. Lösungsmittelmoleküle verbinden jeweils benachbarte Liganden über Wasserstoffbrückenbindungen, wodurch die beobachtete Struktur stabilisiert wird. Diese Erkenntnisse ebnen den Weg zur gezielten Darstellung von strukturell komplexeren Koordinationskäfigen.

Die Arbeiten wurden im Rahmen des Graduiertenkollegs GRK2376 und der Exzellenzstrategie RESOLV durchgeführt und finanziert.

Autoren: Dr. Alexandre Walther, Laura Neukirch

Originalpublikation

Ar­beits­kreis Prof. Clever

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