Photoschaltbare Wirte auf der Basis von Calixarenen und Kronenethern

• Applicant: Professor Dr. Werner Abraham
• Subject Area: Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2004 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5430362

Studien zur molekularen Erkennung in chemischen und biologischen Systemen bleiben weiterhin ein wichtiges Anliegen der supramolekularen Chemie. Das Ziel des Projektes besteht in der Synthese und photochemischen Untersuchung von photoschaltbaren Wirtverbindungen auf der Basis von Calixarenen und Kronenethern, die zwei wichtige Plattformen für Wirtsysteme darstellen und mit denen anorganische und organische Kationen, Anionen oder neutrale organische Verbindungen komplexiert werden können. Der Einbau eines Photoschalters eröffnet die Möglichkeit, die Komplexbildungseigenschaften des Wirtes durch einen äußeren Impuls zu steuern. Im Arbeitskreis des Antragstellers werden seit längerem Photoschalter untersucht, die auf der Erzeugung von Ionen aus neutralen Verbindungen beruhen. Wenn durch photochemische Heterolyse Kationen am Wirt-Gerüst erzeugt werden, wird sich die Komplexierungsstärke des Wirtes beträchtlich ändern. Die Besonderheit dieses Prinzips besteht darin, dass starke Basen wie Alkoxid- bzw. Hydroxid-Ionen parallel zu den Kationen erzeugt werden. Die thermische Rückreaktion führt in Abhängigkeit vom verwendeten Precursor zum Abbau des pH-Sprungs innerhalb von Sekunden oder Stunden. Durch die thermische Rückbildung des neutralen Zustandes durch Kombination der Ionen wird das ursprüngliche Komplexierungsvermögen wieder hergestellt. Auf diese Art und Weise kann zwischen Komplex und freiem Wirt bzw. Gast geschaltet werden. Wenn der Gast ebenfalls ein Kation war, wird durch den Schaltvorgang die Ionenstärke der Lösung getriggert. Schaltbare Wirt-Gast-Systeme stellen einerseits eine einfache Annäherung an so genannte molekulare Maschinen dar und sind andererseits für den Aufbau logischer Schaltungen auf molekularer Ebene geeignet. In dem beantragten Projekt sollen Calixarene und Kronenether mit angeknüpften Arylcycloheptatrienen bzw. Acridanen synthetisiert werden, ihre Komplexierungseigenschaften gegenüber organischen Kationen untersucht sowie ihr Potential eines Photoschalters hinsichtlich der Beeinflussung des Komplexierungsvermögens erkundet werden. Die neu zu synthetisierenden Wirtverbindungen enthalten kationische Chromophore und im Fall der Acridiniumderivate auch Fluorophore am oberen Rand, so dass sich neben der Absorption auch die Fluoreszenz als Output für die Komplexierung von Kationen eignet. Daher sind die Auswirkungen der Komplexierung auf die spektroskopischen Parameter zu untersuchen. Langfristig soll auch die Erkennung von Anionen durch die kationischen Calixarene untersucht werden.

• DFG Programme: Research Grants