Systemchemie: Neue externe Stimuli, molekulare Werkzeuge und Anwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Max von Delius
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239129828

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel des Projekts mit dem Titel „Systemchemie: Neue externe Stimuli, molekulare Werkzeuge und Anwendungen“ war es, dem im Jahr 2014 noch gänzlich neuen Forschungsfeld der „Systemchemie“ wichtige neue Impulse zu geben. Dies ist im Rückblick auf allen Ebenen gelungen. Mit dem Orthoesteraustausch, dem eng verwandten Trithioorthoesteraustausch, dem Amidiniumaustausch und dem Trialkoxysilanaustausch konnten wir über den Projektzeitraum vier neue molekulare Werkzeuge für die Systemchemie und die supramolekulare Chemie etablieren. Mit der Beeinflussung von dynamischen Disulfidsystemen durch Ultraschall konnten wir auch unser Ziel erreichen, einen neuen externen Stimulus für das Feld gangbar zumachen. Diese Forschungsfortschritte sind relevant für die Biomedizin (gezielter Wirkstofftransport) und für die Materialwissenschaft (intelligente und abbaubare Moleküle und Polymere). Wir selbst konnten etwa zeigen, dass die hergestellten Orthoesterkäfige sich zum Transport von Ionen durch biologische Membranen eignen und sich pH-abhängig zersetzen lassen. Ebenso konnten wir zeigen, dass sich die Orthoesterchemie für die Herstellung von Polymeren eignet, die weitgehend dem wohlbekannten Polyethylen (PE) ähneln, jedoch unter Einwirkung von Wasser und Säure viel leichter abbaubar sind. Unsere fundamentalen Arbeiten zur Einwirkung von Ultraschall auf Disulfide wurden von anderen Arbeitsgruppen aufgegriffen, die sich dem Transport von Arzneistoffen und der Ultraschall-induzierten Freisetzung widmen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Augmented Reality App SuprAR (for use in lecture “Supramolecular Chemistry”)
  
  
• Novel crown ether complexes and methods for producing the same European
  M. von Delius, R. Brachvogel
  
• “Rezeptoren im Verbund” Nachrichten aus der Chemie, 62, 522-525
  M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/nadc.201490158)
• Increased short circuit current in an azafullerene-based organic solar cell Chemical Communications, 51, 1128-1130
  W. Cambarau, U. F. Fritze, A. Viterisi, E. Palomares, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C4CC08094G)
• NMR Studies on Li+, Na+ and K+ Complexes of Orthoester Cryptand o-Me2-1.1.1 International Journal of Molecular Sciences, 16, 20641-20656
  R. Brachvogel, H. Maid, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.3390/ijms160920641)
• Orthoester exchange: a tripodal tool for dynamic covalent and systems chemistry Chemical Science, 6, 1399-1403
  R. Brachvogel, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C4SC03528C)
• Self-assembly of dynamic orthoester cryptates Nature Communications, 6, 7129
  R. Brachvogel, F. Hampel, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms8129)
• Dynamic disulfide metathesis induced by ultrasound Chemical Communications, 52, 6363-6366
  U. F. Fritze, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C6CC02034H)
• Morphological and electrical control of fullerene dimerization determines organic photovoltaic stability Energy & Environmental Science, 9, 247-256.
  T. Heumüller, W. R. Mateker, A. Distler, U. F. Fritze, R. Cheachareon, W. Nguyen, M. Biele, M. Salvador, M. von Delius, H. Egelhaaf, M. D. McGehee, C. J. Brabec
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C5EE02912K)
• Optimized Syntheses of Optically Pure P-Alkene Ligands: Crystal Structures of a Pair of P-Stereogenic Diastereomers Synthesis, 48, 1117-1121
  A. Herrera, A. Linden, F. W. Heinemann, R. Brachvogel, M. von Delius, R. Dorta
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1055/s-0035-1560410)
• Small Is (also) Beautiful: Dynamic Covalent Self-Assembly of Cryptates Synlett, 27, 177-180.
  M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1055/s-0035-1560221)
• The Dynamic Covalent Chemistry of Esters, Acetals and Orthoesters European Journal of Organic Chemistry, 3662-3670
  R. Brachvogel, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/ejoc.201600388)
• Adaptive Behaviour of Dynamic Orthoester Cryptands Angewandte Chemie International Edition, 56, 776-781
  O. Shyshov, R. Brachvogel, T. Bachmann, R. Srikantharajah, D. Segets, F. Hampel, R. Puchta, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.201609855)
• “Heterofullerenes: Doped Buckyballs” in: Chemical Synthesis and Applications of Graphene and Carbon Materials; Wiley-VCH, Weinheim, 191-216
  M. von Delius, A. Hirsch
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/9783527648160.ch9)
• Disulfide-centered poly(methyl acrylates): four different stimuli to cleave a polymer Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 56, 1404-1411.
  U. F. Fritze, S. L. Craig, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/pola.29021)
• Evidence for anion-binding of all-cis hexafluorocyclohexane in solution and solid state Chemical Communications, 54, 4353-4355.
  O. Shyshov, K. A. Siewerth, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C8CC01797B)
• Self-Assembled Orthoester Cryptands: Orthoester Scope, Post-Functionalization, Kinetic Locking and Tunable Degradation Kinetics Chemical Science, 9, 4785-4793
  H. Löw, E. Mena-Osteritz, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C8SC01750F)
• Ammonium Complexes of Orthoester Cryptands are Inherently Dynamic and Adaptive Journal of the American Chemical Society, 141, 8868−8876
  X. Wang, O. Shyshov, M. Hanževački, C. Jäger, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/jacs.9b01350)
• Long-Chain Polyorthoesters as Degradable Polyethylene Mimics Macromolecules, 52, 2411−2420
  T. Haider, O. Shyshov, O. Suraeva, I. Lieberwirth, M. von Delius, F. R. Wurm
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b00180)
• Self-templated synthesis of an orthoformate in,in-cryptand and its bridgehead inversion by dynamic covalent exchange Chemical Communications, 55, 11434-11437
  H. Löw, E. Mena-Osteritz, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c9cc05968g)
• Trithioorthoester Exchange and Metathesis: New Tools for Dynamic Covalent Chemistry Synlett, 30, 1988-1994.
  M. Bothe, G. Orrillo, R. Furlan, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1055/s-0039-1690992)
• „Über den Trend vom Molekül zum System“ Nachrichten aus der Chemie, 67, 62-65
  M. von Delius, S. Hollstein
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/nadc.20194087037)
• Self-Assembly, Adaptive Response and in,out-Stereoisomerism of Large Orthoformate Cryptands ChemPlusChem, 85, 108-112.
  H. Löw, E. Mena-Osteritz, K. M. Mullen, C. M. Jäger, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cplu.202000254)
• Self-assembly of stimuli-responsive [2]rotaxanes by amidinium exchange Journal of the American Chemical Society, 143, 16448–16457
  O. Borodin, Y. Shchukin, C. C. Robertson, S. Richter, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/jacs.1c05230)
• Supramolecular Approaches for Taming the Chemo- and Regiochemistry of C60 Addition Reactions Organic Materials, 3, 146-154.
  S. B. Beil, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1055/s-0041-1727182)
• Anion-assisted amidinium exchange and metathesis Chemical Communications, 58, 10178 – 10181.
  O. Borodin, Y. Shchukin, J. Schmid, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1039/D2CC03425E)
• Dynamic Covalent Self-Assembly of Chloride- and Ion-Pair-Templated Cryptates Angewandte Chemie International Edition, e202201831
  S. Hollstein, O. Shyshov, M. Hanževački, J. Zhao, T. Rudolf, C. M. Jäger, M. von Delius
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/anie.202201831)