Untersuchung der molekularen Faktoren für die Bildung strukturpersistenter supramolekularer Architekturen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unsere Untersuchungen zeigen eindrucksvoll, dass die im Antrag formulierte Aufgabenstellung, nämlich molekulare Faktoren zu bestimmen, die eine Strukturpersistenz ermöglichen, erfolgreich umgesetzt werden konnte. Systematische Modifikationen der amphiphilen Struktur haben deutliche Änderungen in der supramolekularen Architektur gezeigt. In vielen Fällen konnten wir Indizien für die molekulare Organisation der Aggregate erhalten oder zumindest die Einflüsse einer systematischen chemischen Modifikation qualitativ beobachten. Von entscheidender Bedeutung ist der Raumbedarf und die Komplexizität der dendritisch verzweigten Kopfgmppe. Große raumgreifende Dendronen können offensichtlich durch eine erhöhte Anzahl von Dendronen geringerer Größe ersetzt werden. Die Größe und Komplexizität des lipophilen Molekülteils hingegen moderiert im wesentlichen die Kurvatur der Aggregate und bestimmt damit die Aggregationszahl. Der Raumbedarf der Kopfgruppe kann darüber hinaus in den Newkome-substituierten Systemen über den pH-Wert beeinflusst werden. Der Protonierungsgrad hat dabei wesentlichen Einfluß auf die Kurvatur der Aggregate und bietet die Möglichkeit zwischen unterschiedlichen Organsationsformen zu schalten. Nach unserem momentanen Kenntnisstand ist jedoch vor allem die strukturelle Vermittlung von Kopfgruppe und lipophilem Molekülteil über einen rigiden (aromatischen) Spacer eine wahrscheinliche Grundvoraussetzung für Strukturpersistenz. Zukünftige Untersuchungen müssen zeigen, inwieweit Systeme unter Auslassung dieses Strukturelementes die Bedingungen für Strukturpersistenz erfüllen. Mit der Entdeckung von hochsymmetrischen nanoporösen Membransystemen ergibt sich ferner ein neues interessantes Arbeitsfeld, um Eigenschaften und Anwendungsfelder auszuloten. Die Beladung der Aggregate mit Gastmolekülen zeigt sehr unterschiedliche Effekte auf die molekulare Organisation der Wirtssysteme. Die Effekte reichen von dramatischen Veränderungen in der Überstruktur der Wirtssysteme bis hin zu geringen Effekten einer nur moderaten Aufweitung. Es lässt sich konstatieren, dass die auch als Sonden eingesetzten Gastmoleküle keine neutralen Reporter darstellen, sondem die Aggregation in Richtung einer ihren eigenen chemischen Eigenschaften gemäßen Überstruktur modifizieren. Die Änderungen der Überstrukturen körmen moderat sein, aber auch eine vollkommen neue Organisation der Wirtsmoleküle generieren. Abschließend sei noch dankbar erwähnt, dass uns mit der über das Projekt finanzierten CCD-Kamera ein vollkommen neues Feld erschlossen werden konnte, dass vor allem auch die dreidimensionale Charakterisierung von Einzelphänomen zulässt, die uns bislang durch die Bildverarbeitung nicht zugänglich gewesen sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Nanoscale Organization of Cadmium Sulfide Quantum Dots on Structurally Persistent Dendro-Calixarene Micelles. small 2007, 3, 12, 2057-2060
K.K. Perkin, K.M. Bromley, S.A. Davis, A. Hirsch, C. Böttcher, S. Mann
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Sugar Balls: Synthesis and Supramolecular Assambly of [60]Fullerene Glycoconjugates. Eur. J Org Chem. 2007, 16, 2659-2666
H. Kato, C. Böttcher, A. Hirsch
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Supramolecular Structure of 5 nm Spherical Micelles with D3 Symmetry Assambled from Amphiphilic [3:3]-Hexakis Adducts of C60**. Ang. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4393-4396; Die supramolekulare Struktur von 5 nm großen sphärischen Micellen mit D3-Symmetrie, selbstorganisiert aus einem amphiphilen [3:3]-Hexakisaddukt von C60**. Ang Chem. 2007, 119, 4472-4475
B. Schade, K. Ludwig, C. Böttcher, U. Hartnagel, A. Hirsch
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Synthesis and Aggregation Properties of Water-Soluble Newkome-Dendronized Perylencarboxdiimides. Eur. J Org Chem. 2007, 33, 5497-5505
C.D. Schmidt, C. Böttcher, A. Hirsch
