Darstellung und Untersuchung der Energetik von Anionenwirten auf der Basis von Calixpyrrolen

• Applicant: Professor Dr. Franz P. Schmidtchen
• Subject Area: Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2005 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 12917906

Die Bindung von Anionen an künstliche molekulare Wirte besitzt technische Bedeutung, denn sie bildet die Grundlage für entsprechend spezialisierte Sensorsysteme und präparative Trennverfahren, etwa bei der Aufbereitung von Kernbrennstoffen. Als Voraussetzung für die kenntnisgestützte Entwicklung von selektiven Rezeptoren benötigen wir eine verlässliche Basis an experimentellen Bindungsdaten. Für eine aussichtsreiche Klasse von elektroneutralen Anionenwirten, den Calixpyrrolen, muss diese Basis erst erarbeitet werden, weil die bislang erhobenen Selektivitätsmuster je nach Bestimmungsmethode und ausführendem Labor widersprüchlich sind. Das vorliegende Projekt dient der Aufklärung der vorhandenen Diskrepanzen, die nicht allein auf Messfehlern beruhen mögen, sondern sehr wohl auch systematische Unterschiede der angewandten Methoden widerspiegeln können. Dieses Vorhaben ist deshalb über den konkreten Fall der Calixpyrrole hinaus von grundsätzlicher Bedeutung für die supramolekulare Chemie. Der wahre Prüfstein für künstliche Anionenwirte ist ihre Fähigkeit zur Bindung der negativ geladenen Gäste unter anspruchsvollen Konkurrenzbedingungen, z.B. in Wasser. Calixpyrrolwirte lassen sich unter solchen Bedingungen wegen ihrer Unlöslichkeit kaum untersuchen. Wir wollen daher wasserlösliche Calixpyrrole (z.B. 10, 11, 12, 14, 25) entwickeln und wenden dabei zwei unterschiedliche Strategien an (Einführung von positiven Ladungen bzw. räumliche Abgrenzung der Bindungstasche), die nach bisheriger Erfahrung die Gastbindung in protischen Medien fördern. Da theoretische Berechnungen von Gastaffinität und Selektivität insbesondere in polaren Lösungsmitteln nicht ausreichend verlässlich sind, ist unser empirischer Ansatz ein konsequenter Weg zur Fortentwicklung der Calixpyrrole als Anionenrezeptoren.

• DFG Programme: Research Grants