Unwahrscheinliche gefaltete makrocyclische Formen durch interaktionelle Frustration

• Antragsteller: Professor Dr. Ivan Huc
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496492331

Die Kontrolle über molekulare Formen ist essentiell für das Design molekularer Funktionen. Der Zugang zu neuen molekularen Formen ebnet somit den Weg zu neuen Eigenschaften. Sowohl Faltung als auch Makrozyklisierung sind etablierte Ansätze, um molekulare Formen zu stabilisieren, jedoch sind diese im Allgemeinen nur wahrscheinliche Formen, d. h. Formen die zwischen ungefalteten und azyklischen Vorstufen liegen, in dem Sinne, dass diese weder enthalpisch noch entropisch ungünstig sind. Nach dem kürzlich veröffentlichten Artikel mit wichtigen ersten Ergebnissen, ist das Ziel dieses Projekts, zwei neue Strategien zu entwickeln, die Faltung und Makrozyklisierung kombinieren, um unwahrscheinliche Strukturen zu erzeugen. In der ersten Strategie wird ein molekulares Rückgrat mit starker Neigung zur Faltung durch die Makrozyklisierung daran gehindert, sich so zu falten, wie es dies präferiert, d. h. frustriert. Zu diesem Zweck werden Faltungsdisruptoren eingesetzt, welche die Makrozyklisierung ermöglichen und anschließend wieder entfernt werden. In der zweiten Strategie werden dynamisch kovalente Makrozyklen, d. h. Makrozyklen, deren Untereinheiten reversibel rekombinierbar sind, mit Funktionalitäten versehen, die nicht-kovalente Wechselwirkungen so gestalten, dass diese nicht in kleinen Zyklen befriedigt werden können, sodass sich große (bis zu 23 Untereinheiten!), entropisch ungünstige Makrozyklen bilden, die klar definierte, gefaltete Strukturen besitzen. Beide Strategien schöpfen folglich die Orchestrierung irgendeiner Form von Frustration nicht-kovalenter Wechselwirkungen aus. Außerdem basieren beide auf Bausteinen, die aromatische und peptidische Einheiten enthalten. Die erhaltenen, unwahrscheinlichen molekularen Formen werden mitsamt ihrer Eigenschaft zur molekularen Erkennung und ihrer Fähigkeit, konformative Spannung auf molekulare Funktionen im Rückgrat zu übertragen hin untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen