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Projekt
Experimentelle und theoretische Einblicke in die Rolle von Dispersionswechselwirkungen in selbstassemblierten supramolekularen Wirt-Gast-Systemen
Antragsteller
Professor Dr. Guido Clever; Professor Dr. Ricardo Mata
Fachliche Zuordnung
Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
Förderung
Förderung von 2015 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271474007
Das Projekt behandelt die experimentelle und theoretische Beschreibung von supramolekularen Wirt-Gast Systemen, in welchen die strukturelle Stabilität der Wirte als auch die Gastbindungsaffinität unter dem starken Einfluss von Dispersionswechselwirkungen stehen. Dazu werden selbst-assemblierte Koordinationskäfige auf Basis von Acridin/Acridon-funktionalisierten Rückgratstrukturen synthetisiert und durch eine Vielzahl von analytischen Methoden, wie mehrdimensionaler NMR-Spektroskopie, Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie, Röntgenstrukturanalyse und Isothermale Titrationskalorimetrie, untersucht. Eine modulare Syntheseroute wird dabei die Konstruktion von Käfigstrukturen verschiedener Größe und Form ermöglichen. Dieser Ansatz erlaubt zudem die Einführung von nach innen gerichteten Dispersionsenergie-Donoren. Die resultierenden Architekturen sind einzigartig in ihren Eigenschaften, da sie sowohl an die Komplexität von biomolekularen Systemen heranreichen, als auch Charakteristika niedrig-dimensionaler Modelle in sich vereinen. Letzteres fußt auf der inhärenten Symmetrie der selbst-assemblierten Systeme als auch auf ihrer Verwindungssteifigkeit. Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es, durch die Untersuchung von Käfigassemblierung und Gastbindungseigenschaften intra- und intermolekulare Dispersionswechselwirkungen von anderen Faktoren wie stärkeren nicht-kovalenten Wechselwirkungen, sterischen sowie Lösungsmitteleffekten trennen zu können.Die theoretischen Studien an den synthetisierten supramolekularen Systemen und/oder deren Modellen verfolgen zwei Ziele: zum einen sollen Dispersionsbeiträge der Wirt-Gast Wechselwirkung isoliert und deren Zusammenspiel mit Lösungsmitteleffekten besser verstanden werden. Auf der anderen Seite sollen die eingesetzten Methoden zur Analyse der Wechselwirkungsenergien getestet und verfeinert werden, um sie von der Molekülgröße unabhängig einsetzen zu können. In der ersten Förderperiode konnten wir erfolgreich eine Gruppe von supramolekularen Strukturen identifizieren, die sich hervorragend für die vergleichende Untersuchung von Wirtstabilität, Gastbindung und Lösungsmitteleffekten eignet. Theoretische Methoden für die Quantifizierung von Dispersionsbeiträgen wurden entwickelt und in Zusammenarbeit mit anderen Wissenschaftlern des Schwerpunktprogramms eingesetzt. In der zweiten Phase werden wir unsere Studien um den Bereich der Reaktionen im Innern der supramolekularen Wirtstrukturen erweitern und planen die Effekte von Dispersion auf Zwischenstufen und Reaktionsprodukte aufzuklären.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
