Synthese und Wirt-Gast Chemie von Organisch-Funktionalisierten Polyoxomolybdat Rädern

• Antragsteller: Professor Ulrich Kortz, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496875799

Wirt-Gast-basierte chemische Einbauprozesse die auf supramolekularen Wechselwirkungen beruhen sind von enormer Wichtigkeit in Bereichen wie „drug delivery“, Trennungsprozessen und Sensortechnologie. Polyoxometallate (POMs) sind diskrete, anionische Metall-Oxo Cluster und attraktive Verbindungen für die Wirt-Gast Chemie, da ihre molekularen Eigenschaften wie Größe, Form, Zusammensetzung, Ladung, Azidität, Redox, und Löslichkeit in wässrigen und organischen Medien gezielt moduliert werden können. Einige POMs zeigen vielversprechende medizinische Eigenschaften (z.B. antiviral, antitumoral, antibakteriell, antidiabetisch) in vitro und in vivo. Sehr große, diskret-molekulare Rad- oder Kugel-förmige Polyoxomolybdate (z.B. {Mo154} Rad, {Mo132} Kugel) sind seit über 20 Jahren bekannt, und in diesem Zeitraum konnte ein begrenzter Einblick in deren Rolle als Wirte für den Einbau von Gastmolekülen/Ionen gewonnen werden. Allerdings wurden bisher keine systematischen Studien über den Einbau von Gastmolekülen in diskrete POM Räder als Wirte und deren kontrollierte Freigabe beschrieben. Der erste Kernfokus dieses Projekts liegt auf dem Design und der Synthese diskreter, organisch-funktionalisierter Molybdän-Oxo Rädern für biomedizinische Anwendungen mithilfe von Wirt-Gast Wechselwirkungen, analog zu den organischen Gastmolekülen wie Kronenether, Cyclodextrine, Calixarene und Cucurbiturile. Wir werden ebenso deren sensorische Eigenschaften untersuchen für diverse Thiol Schadstoffe und Nitro-Sprengstoffe und zudem deren katalytische Aktivität bestimmen für ausgewählte Reaktionen wie die Oxidation organischer Sulfide und der Epoxidierung von Olefinen. Der zweite Kernfokus dieses Projekts ist die Konstruktion von POM-basierten porösen, multidimensionalen Materialien, welche auch als Metall-organische Gerüstverbindungen (MOFs) bekannt sind, durch die Nutzung individueller POMs als Linker und/oder sekundäre Bausteine. Dieser Ansatz stellt eine vielversprechende Strategie dar für die Synthese POM-basierter MOF Materialien, welche die Vorzüge von POMs und MOFs in sich vereinen und daher sehr attraktive Wirt-Gast basierte Eigenschaften besitzen auf Gebieten wie Protonenleitung, Katalyse und Biomedizin. Dieses Projekt befasst sich also mit einem komplett neuartigen Forschungsgebiet, welches mit hoher Wahrscheinlichkeit zur Entdeckung vielversprechender multifunktionaler Materialien führen wird mit dem Potential für klinische und/oder industrielle Anwendungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen