Catenane

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Stäbchenmodell eines Catenans (Stoddart et al., Chemical Communications, 1991, S. 634–639).
Eine herkömmliche Kette aus Metall zum Vergleich
Stäbchenmodell eines Catenans (Sauvage et al., Chemical Communications, 1985, 244–247).
Olympiadan

Catenane sind Stoffe, die aus zwei oder mehr mechanisch (wie Glieder einer Kette) verknüpften Ringen – meist Makrocyclen – bestehen. Diese Ringe können nicht voneinander getrennt werden, ohne mindestens eine kovalente Ringbindung eines macrocyclischen Ringes zu brechen. Die Bezeichnung Catenane geht zurück auf das lateinische Wort catena mit der Bedeutung „Kette“. Neben den Catenanen zählen Rotaxane und molekulare Knoten zur Gruppe der mechanisch verknüpften molekularen Architekturen.

Synthese[Bearbeiten]

Für die Synthese von Catenanen gibt es zwei unterschiedliche Methoden. Bei der Durchführung einer Cyclisierungsreaktion kann man darauf hoffen, dass sich die Ringe vor dem zweiten und bei weiteren Cyclisierungen so anordnen, dass sich das gewünschte Catenan bildet. Dies ist der so genannte „statistische Ansatz“ der zur ersten Synthese eines Catenans führte. Allerdings ist diese Methode sehr ineffizient. Allenfalls bei hoher Verdünnung der Reaktionspartner bei der mechanischen Verknüpfung und einem großen Überschuss des zuvor gebildeten ersten makrocyclischen Rings, funktioniert dieses Verfahren leidlich. Dieses Syntheseprinzip besitzt vorwiegend historische Bedeutung.

Die zweite Methode beruht auf supramolekularer Präorganisation der makrocyclischen Vorläufer unter Ausnutzung von Wasserstoffbrückenbindungen, der Koordination von Metallen, hydrophoben Kräften oder Coulomb-Wechselwirkungen. Diese nicht-kovalenten Wechselwirkungen kompensieren die entropischen Nachteile des Assoziation und lenken die Edukte an günstige Plätze für die Bildung der gewünschten Catenane beim letzten Ringschluss. Dieser „templatgesteuerte“ Ansatz, kann mit der simultaten Anwendung hohen Drucks, in Ausbeuten von über 90 % zu Catenanen führen.

Spezielle Catenane[Bearbeiten]

Im Jahre 1994 gelang den Forschern James Fraser Stoddart und David Amabilino und ihren Forschungsgruppen die Synthese eines [5]-Catenans, dass sie Olympiadane (deutsch Olympiadan) nannten, in Anlehnung an die fünf olympischen Ringe. Das Olympiadan hat keinen expliziten Zweck, sondern ist lediglich ein Beitrag zur Grundlagenforschung, die Synthese sollte die Machbarkeit solcher Synthesen untersuchen.[1]

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. David B. Amabilino, Peter R. Ashton, Anatoli S. Reder, Neil Spencer, J. Fraser Stoddart: Olympiadane. In: Angewandte Chemie International Edition. Band 33, 1994, S. 1286-1290, doi:10.1002/anie.199412861.