Justierbarer unidirektionaler Öffnungs-Schließ-Mechanismus bei molekularen Scharnieren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Projekts wurden chirale molekulare Scharniere, die sich bezüglich ihres Öffnungs-Schließ-Verhaltens unterscheiden, erfolgreich hergestellt. So konnten wir durch die Wahl der Bipyridin-haltigen Bücke und der chiralen Klammer die Amplitude des Schaltprozesses steuern. Der Schließprozess selbst kann durch die Wahl des Lösungsmittel und des Metallions gesteuert werden. Darüber hinaus konnte ein supramolekulares Chiralitätspendel auf der Basis von Bipyridin-Schalteinheiten konstruiert werden, das selektiv und vollständig zwischen zwei Konfigurationen hin- und hergeschalten werden kann. Die Zugabe bzw. die Wegnahme von Metallsalzen führt bei diesem Chiralitätspendel zu einem Wechsel der Konfiguration der Arme, die an die Bipyridine gebunden sind. Die Kombination des Chiralitätspendels mit einer Azobenzol-Einheit, die mittels Licht geschalten werden kann, erlaubte uns die Synthese eines molekularen 4-Takt-Schubmotors. Durch alternierende Anregung der beiden Schaltelemente können im 4-Takt-Schubmotor vier Zustände gerichtet durchlaufen werden. Aufgrund seines Bewegungsmechanismus sollte der 4-Takt-Schubmotor prinzipiell in der Lage sein, umgebende Lösungsmittelmoleküle in eine Richtung zu transportieren. Desweiteren konnten wir auch noch zeigen, dass anstelle von Bipyridin-Schalteinheiten auch andere Schalteinheiten über die Klammer gespannt und die resultierenden Systeme als unidirektionale Scharniere verwendet werden können. So kann eine 2-(2-Methoxyphenyl)pyridin-Einheit für den Bau eines pH-Wert gesteuerten Scharniers eingesetzt werden. Ein unidirektionales Redoxscharnier erhält man, wenn ein 4,4'-Biphenolderivat über die chirale Klammer gespannt wird.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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„A Unidirectional Open–Close Mechanism of Metal-Ion-Driven Molecular Hinges with Adjustable Amplitude“. Chem. Eur. J. 2009, 15, 13406-13416
S. Ernst, G. Haberhauer
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„Ein Metallionen-betriebenes supramolekulares Chiralitätspendel“. Highlighted in Synfacts 2011, 2, 147
G. Haberhauer
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„Ein molekularer 4-Takt-Schubmotor“. Angew. Chem. 2011, 123, 6539-6543
G. Haberhauer,
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„Unidirectional Redox-Stimulated Movement around a C-C Single Bond“. Chem. Eur. J. 2011, 17, 8060-8065
C. Tepper, G. Haberhauer
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„Toward unidirectional switches: 2-(2-Hydroxyphenyl)pyridine and 2-(2-methoxyphenyl)- pyridine derivatives as pH-triggered pivots“. Beilstein J. Org. Chem. 2012, 8, 977-985
C. Tepper, G. Haberhauer
