Arbeitsgruppe Kubik

Lehre - Supramolekulare Chemie - Allgemeines

Inhalt

Diese Vorlesung gibt einen Einblick in ein modernes Forschungsgebiet, in dem die spezifische intermolekulare Wechselwirkung von Molekülen untersucht, charakterisiert und zum Aufbau von komplexen Systemen verwendet wird. Anders als in der "Molekularen Chemie", in der einzelne Moleküle, z.B. deren Synthese und Eigenschaften, betrachtet werden, steht in der "Supramolekularen Chemie" die Wechselwirkung von Molekülen, welche z.B. zur Bildung strukturell definierter Komplexe oder Aggregate führt, im Vordergrund. Die molekulare Erkennung ist dementsprechend ein zentrales Motiv der supramolekularen Chemie. Diese molekulare Erkennung ist selektiv, d.h. supramolekulare Komplexe entstehen nur zwischen komplementären Bindungspartnern. Darin unterscheiden sich supramolekulare Komplexe z.B. von Metallkomplexen, bei denen Liganden an verschiedenste Metallionen binden können.

Die molekulare Erkennung ist auch ein grundlegendes Prinzip der meisten biochemischen Prozesse und ein wichtiges Ziel der supramolekularen Chemie ist tatsächlich die Imitation von biochemischen Vorgängen, wie der enzymatischen Katalyse oder der Selbstreplikation mit strukturell einfachen Modellverbindungen. Daneben beschäftigt sich die supramolekulare Chemie auch mit verschiedenen nicht biochemischen Fragestellungen, z.B. der Entwicklung von Sensoren oder neuen Materialien. Anwendungen der supramolekularen Chemie findet man in der Katalyse, in Extraktionsprozessen, in flüssigkristallinen Systemen, in optischen Funktionsmaterialien, in der molekularen Elektronik u.v.m.

In dieser Vorlesungen werden zunächst die Grundlagen der molekularen Erkennung behandelt. Anschließend werden an einer Vielzahl von Beispielen supramolekulare Systeme vorgestellt, welche von einfachen Wirt-Gast-Komplexen über Catenane und Rotaxane bis hin zu "Molekularen Maschinen" reichen.

1. Einführung
2. Charakterisierung von Bindungsvorgängen
3. Wechselwirkungsarten
3.1. Ion-Ion Wechselwirkungen
3.2. Ion-Dipol Wechselwirkungen
3.3. Dipol-Dipol Wechselwirkungen
3.4. Wasserstoffbrücken
3.5. Halogenbrücken
3.6. Kation-π Wechselwirkungen
3.7. Anion-π Wechselwirkungen
3.8. Aromatische Wechselwirkungen
3.9. Dispersionswechselwirkungen
3.10. Lösungsmitteleffekte
4. Grundprinzipien des Rezeptordesigns
5. Rezeptortypen
5.1. Kronenether
5.2. Cryptanden
5.3. Spheranden
5.4. Cyclodextrine
5.5. Cyclophane
5.6. Cyclotriveratrylene
5.7. Calixarene
5.8. Calixpyrrole
5.9. Resorcinarene
5.10. Pillararene
5.11. Cucurbiturile
5.12. Clefts und Pinzetten
5.13. Foldamere
6. Selbstassoziation
6.1. Einleitung
6.2. Wasserstoffbrücken
6.3. Metallkoordination
6.4. Dynamische kovalente Chemie
6.5. Dynamische kombinatorische Chemie
7. Moleküle mit mechanischen Bindungen
7.1. Einleitung
7.2. Molekulare Synthesestrategien
7.3. Supramolekulare Synthesestrategien
7.4. Metallkoordination
7.5. Charge-Transfer Wechselwirkungen
7.6. Wasserstoffbrücken
7.7. Hydrophobe Wechselwirkungen
8. Molekulare Maschinen
9. Supramolekulare Katalyse

Literatur

  • S. Kubik, Supramolecular Chemistry: From Concepts to Applications, DeGruyter, Berlin, 2020
  • E. V. Anslyn, D. A. Dougherty, Modern Physical Organic Chemistry, University Science Books, Sausalito, CA, 2004
  • P. Cragg, A Practical Guide to Supramolecular Chemistry, Wiley, New York, 2005
  • J.-M. Lehn, Supramolecular Chemistry - Concepts and Perspectives, VCH, Weinheim, 1995
  • C. A. Schalley (Hrsg.), Analytical Methods in Supramolecular Chemistry, VCH, Weinheim, 2007
  • H.-J. Schneider, A. Yatsimirsky, Principles and Methods in Supramolecular Chemistry, Wiley, New York, 2000
  • J. W. Steed, J. L. Atwood, Supramolecular Chemistry, Wiley, New York, 2000
  • F. Vögtle, Supramolekulare Chemie, Teubner Studienbücher, Stuttgart, 1992

Materialien

Die Folien zur Vorlesung sind auf der zu der Vorlesung gehörigen OpenOlat Seite abrufbar.

Letzte Änderung: 21-04-14. Email

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