Komplexe Solubilisierung und grenzflächenaktive Eigenschaften von molekularen Pinzetten und Klammern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Molekulare Rezeptoren (Pinzetten oder Klammern) besitzen oftmals einen amphiphilen Aufbau, und sie verhalten sich in Lösung und an Grenzflächen dann wie reine Tenside. Im hochverdünnten Konzentrationsbereich bilden sich an flüssigen Grenzflächen dicht gepackte, monomolekulare Filme. Mithilfe von Filmwaagen, Grenzflächen- und Oberflächenpotenzialmessungen, der Brewsterwinkel-Mikroskopie und grenzflächenrheologischen Experimenten konnte die Struktur, Dynamik und die Eigenschaften dieser Filme im reinen Zustand und bei der Aufnahme von Gastmolekülen systematisch erforscht werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigten, dass die offenen Seiten der Kavitäten der molekularen Klammern oder Pinzetten in Richtung der Luft orientiert waren. Eine der untersuchten molekularen Pinzetten zeigten beim Aufnehmen von Gastmolekülen stark veränderte Strukturen und signifikante Beeinflussungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften. Diese molekularen Rezeptoren eignen sich daher besonders gut für die Herstellung von Sensoren, die Gastmoleküle spezifisch erkennen können. Eine wichtige Voraussetzung für derartige Systeme ist die Übertragung der Rezeptormolekülen auf feste Trägermaterialien. Mithilfe der Langmuir- Blodgett-Technik konnten derartige Filme erfolgreich hergestellt werden, und fluoreszenzspektroskopische Messungen zeigten markante Unterschiede zwischen den reinen Rezeptorschichten und entsprechenden Rezeptor-Gast-Komplexen. Diese Phänomene sind eine wichtige Voraussetzung für die zukünftige Online-Datenerfassung der Komplexierung auf festen Trägern. Messungen der Oberflächenspannung deuten darauf hin, dass sich bei höheren Konzentrationen mizellartige Aggregate in Lösung bilden. Hydrophobe molekulare Klammern und Pinzetten konnten erfolgreich im Inneren von anionischen, kationischen, nicht-ionischen und gemischten Tensidmizellen solubilisiert werden. Mithilfe der statischen und dynamischen Lichtstreuung und der Fluoreszenzspektroskopie konnten die Aggregationszahlen und die Mizellformen analysiert werden. Diese Daten erlaubten auch die Bestimmung der spezifischen Solubilisierungsenthalpien und Verteilungskoeffizienten. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten, dass die molekularen Rezeptoren auch im Inneren von Mizellen spezifisch Gastmoleküle aufnehmen können. Da die gemessenen Komplexbildungskonstanten in Tensidaggregaten sogar wesentlich höher waren als in organischen Lösungsmitteln, eröffnet die Solubilisierung in Mizellaggregaten vollkommen neue Wege der spezifischen Erkennung und Bindung von Gastmolekülen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Characterization of Langmuir-monolayers of molecular clips by means of Brewsterangle microscopy, Colloid Polym Sei, 2005, 284, 44.
P. Degen, H. Rehage, F.-G. Klärner et al.
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Langmuir and Langmuir-Blodgett Monolayers of Molecular tweezers and Clips, Langmuir, 2007, 23,11611
P. Degen, T. Optenhostert, H. Rehage, et al.
