Verzahnte Moleküle für die Katalyse

Mechanisch verzahnte Moleküle wie Rotaxane und Catenane bieten neue Möglichkeiten beim Katalysatordesign – von der nichtkovalenten Verknüpfung mehrerer Katalysatorbausteine bis zum Aufbau nanoskaliger molekularer Maschinen.

Verzahnte Moleküle entstehen, wenn molekulare Komponenten durch eine mechanische Bindung, also nichtkovalent, verknüpft werden. So lassen sich zwei oder mehr ringförmige Komponenten wie Kettenglieder zu Catenanen verknüpfen. Rotaxane hingegen bestehen aus einem oder mehreren cyclischen Bausteinen, die auf eine zentrale Achse aufgefädelt sind – dabei verhindern sterisch anspruchsvolle Endgruppen an der Achse, dass die Komponenten dissoziieren.

Ihre besondere dreidimensionale Struktur und ihre strukturelle Flexibilität machen diese Systeme interessant für die Katalyse: So entwickelten Wissenschaftler besonders in den letzten Jahren Katalysatoren auf Rotaxan- und Catenanbasis.¹⁾

Modulation der Reaktivität

Die Verzahnung mehrerer molekularer Komponenten bedingt ihre unmittelbare räumliche Nähe zueinander, auch wenn ihre exakte räumliche Anordnung flexibel und dynamisch ist, da Translations- und Rotationsprozesse stattfinden.

Wissenschaft & Forschung