Künstliche Rezeptoren für Perrhenat und Pertechnetat

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Evgeny Kataev
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316859750

Das Design von Anionenrezeptoren ist von sehr großer analytischer und biologischer Bedeutung und daher Gegenstand intensiver Forschung im Bereich der supramolekularen Chemie und in der molekularen Erkennung. Perrhenat und Pertechnetat sind die Anionen, die am schwierigsten zu erkennen sind, da sie relativ groß sind und außerdem ein kleines Radius zu Oberfläche Verhältnis aufweisen. Auf der einen Seite kann man mit den entsprechenden Rezeptoren für diese Anionen einen völlig neuen Weg zur Radiomarkierung von organischen Verbindungen einschlagen, der die übliche Reduktion von Re(VII) bzw. Tc(VII) überflüssig macht. Auf der anderen Seite können diese neuen selektiven Wirte das durch Pertechnetat hervorgerufene Umweltverschmutzungsproblem lösen. Bisher wurden die meisten synthetisch bekannten Wirte für Perrhenat und Pertechnetat mit einem trial and error Verfahren gefunden. Diese Wirte weisen zudem eine niedrige Selektivität zur Koordination der Zielanionen auf. Unser Projekt fokussiert sich daher auf das Design neuartiger selektiver Rezeptoren für Perrhenat und Pertechnetat und auf das Verständnis, wie diese Anionen mit hoher Selektivität in Gegenwart von hydrophilen Anionen, wie Phosphat, Sulfat und Chlorid, erkannt werden können. In einer Zusammenarbeit von Theorie und Experiment planen wir daher, ein vollautomatisches Programm zur Vorhersage des optimalen Designs für solche Rezeptoren zu entwickeln. Diese Vorhersage werden wir auf der Basis quantumchemischer Berechnungen aus molekularen Bausteinen und Linkern machen. Wir werden anhand quantenchemischer Berechnungen die besten Strukturen auswählen, die Perrhenat und Pertechnetat mit optimaler geometrischer Anpassung einschließen können. Weiterhin erforschen wir zwei Arten von Rezeptoren, die alle vier Sauerstoffatome des Anions koordinieren können. Die Rezeptoren werden folgende Strukturen aufweisen a) eine acyclische Helix-ähnliche Struktur und b) eine cyclische Struktur.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Joachim Friedrich, Ph.D.