Rether, Carolin:

Neue supramolekulare Bindungsmotive : Untersuchung nicht-kovalenter Wechselwirkungen in polarer Umgebung

Duisburg, Essen (2011), 258 S.
Dissertation / Fach: Chemie
Fakultät für Chemie » Organische Chemie
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2011
Abstract:
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, ein erweitertes quantitatives Verständnis nicht-kovalenter Wechselwirkungen in polarer Umgebung zu erlangen. Durch die Kombination von organischer Synthese, umfassender physikalisch-organischer Messmethoden sowie computerchemischer Rechnungen konnte eine systematische Untersuchung intermolekularer Wechselwirkungen gewährleistet werden. Die enge Verzahnung dieser Methoden erlaubte die zielgerichtete Entwicklung neuer supramolekularer Modellsysteme ausgehend vom bereits bekannten Guanidiniocarbonylpyrrol-Carboxylat-Zwitterion. Durch die Knock-Out-Methode und Strukturvariationen konnten neue selbstassoziierende Modellsysteme sowie Indol-basierte Guanidinium-Rezeptoren für die Erkennung von Oxoanionen entwickelt und synthetisiert werden. Mittels thermodynamischer Untersuchungen gelang eine Quantifizierung der jeweiligen Bindungsstärken in polaren Lösemitteln und Lösemittelgemischen.
Anhand der untersuchten Modellsysteme konnte gezeigt werden, dass für eine hohe Bindungsstärke supramolekularer Aggregate das perfekte Zusammenspiel vieler verschiedener Faktoren notwendig ist. Neben der Komplementarität der Bindungsstellen spielt selbstverständlich die Anzahl und Art der intermolekularen Wechselwirkungen eine entscheidende Rolle. Zudem konnte demonstriert werden, dass die Präorganisation der Bindungsstellen sowie deren geometrische und elektronische Passgenauigkeit ausschlaggebend sind, um eine effiziente Bindung zu erzielen. Für die Quantifizierung und Interpretation der Bindungsstärke in Lösung war zudem eine genaue Betrachtung der Lösemittelumgebung unumgänglich, da diese untrennbar mit der supramolekularen Komplexstabilität verknüpft ist. Durch ITC-Experimente konnte gezeigt werden, dass besonders in Lösemittelgemischen die makroskopische Solvenspolarität als Erklärungsmodell für die Lösemittelabhängigkeit von supramolekularen Komplexstabilitäten nicht ausreichend ist, sondern vielmehr Wechselwirkungen mit expliziten Solvensmolekülen auf molekularer Ebene eine entscheidende Rolle zukommt.

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