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Supramolekulare Koordinationschemie- Der Nobelpreis 1987.

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Präsentation zum Thema: "Supramolekulare Koordinationschemie- Der Nobelpreis 1987."—  Präsentation transkript:

1 Supramolekulare Koordinationschemie- Der Nobelpreis 1987

2 Gliederung 1.Einleitung 2.Lebensläufe Jean-Marie Pierre Lehn Donald James Cram Charles John Pedersen 3. Der Chemie-Nobelpreis Weiterführung ihrer Ideen 5. Literaturquellen

3 Kurze Wiederholung Definition nach Lehn: Supramolekulare Chemie beschäftigt sich mit Strukturen und Funktionen von Einheiten, die durch Assoziation von zwei oder mehr chemischen Spezies gebildet werden. Beispiel: DNA-Doppelhelix Bildquelle: Wikipedia

4 Def. Templatsynthese: Ein chemisches Templat organisiert eine Ansammlung von Atomen mit Hinblick auf einen oder mehrere geometrische Orte, um eine bestimmte Vernetzung der Atome zu erreichen. Molekulare Erkennung, auch mit Liganden Beispiel: Kronether mit Alkalimetallionen

5 Definition der Selbstorganisation: Das schlichte Zusammenlagern (self assembly) von molekularen Bausteinen erfordert bindende Kräfte, die Selbstorganisation benötigt darüber hinaus Informationen. Selbstorganisierende Systeme setzen sich spontan unter bestimmten Bedingungen aus ihren Komponenten zusammen. Beispiel Helicate Bildquelle:

6 2.1 Jean-Marie Pierre Lehn Geboren am in Rosheim (Elsass) 1957 Immatrikulation an der Université de Strasbourg für Experimental Sciences und Philosophie 1960 Juniormitglied des Centre National de la Recherche Scientifique 1961 erste Veröffentlichung über induzierte Verschiebung von H- NMR-Signalen von Steroid-Derivaten 1963 Doktorarbeit über die Konformation und das physikalisch- chemische Verhalten von Triterpenen Bildquelle: 2. Lebensläufe

7 Nach Erhalt der Doktorwürde im Juni 1963 Zusammenarbeit mit berühmten Chemikern in Harvard - Mitarbeit an der vollständigen Synthese von Vitamin B 12 unter Leitung von Robert Burns Woodward (Nobelpreis für Chemie 1965) - Arbeit mit Roald Hoffmann während der Anfangsphase der WH- Regel (Nobelpreis für Chemie 1981 für die Woodward-Hoffmann- Regel) 1966 Assistenzprofessur an der Université de Strasbourg und Weiterführung der Studien in Bezug auf Organische Chemie Bildquelle: -

8 2.2 Donald James Cram Geboren am in Chester, Vermont, USA Studierte am Rollins College Chemie und Philosophie 1942 Master of Science an der Uni Nebraska Während WK II Arbeit für Merck (Penicillin) 1945 Wechsel nach Harvard, Arbeit mit Woodward 1947 Promotion als National Research Fellow, erneuter Wechsel zur Uni California, L.A Professor der Chemie Verstorben am in Palm Desert, Kalifornien Bildquelle:

9 2.3 Charles John Pedersen Geb. am in Pusan (Korea) Bachelor in Chemical Engineering an der university of Dayton (Ohio) Master in Organischer Chemie am MIT Forschungschemiker bei Du Pont in Wilmington (Delaware) Gest. am in Salem (New York) Bildquelle: -

10 3. Der Chemie-Nobelpreis 1987 für… 3.1 … die Entwicklung und Verwendung von Molekülen mit strukturspezifischer Wechselwirkung von hoher Selektivität an Pedersen -Du Pont Company Konststofffabrikant, interessiert an cyclischen Ethern (Ringöffnungspolymerisation) bei Untersuchung von Polyethern unerwartetes Nebenprodukt bei Forschungen macrocyclischer Polyether Dicyclohexan-18- Krone-6

11 Zitat Pedersens: It seemed clear to me now that the sodium ion had fallen into the hole in the center of the molecule. Pedersen synthetisierte aus großen cyclisierten Polyethern durch Komplexbildung mit Kationen Kronenether Nutzen: Verbesserung von Reaktionen mit Ionen und Ionen- Intermediaten (nucleophile Substitutionen, Additionen,…) Beispiel: Fluorid bei nucleophilen Subs. träge, da solvatisiert mit Kronether nacktes Fluorid, Synthese von Fluoralkanen möglich

12 3.2 …Arbeiten auf dem Gebiet der supramolekularen Chemie, insbesondere für die Entwicklung und Verwendung von Molekülen mit strukturspezifischer Wirkung von hoher Selektivität an Cram -Die ersten Jahre Forschungen eher im rein organischen Bereich -Weiterentwicklung von Pedersens Kronethern Forschung im Bereich der Wirts-Gast-Chemie -Entwicklung der Spheranden: starre Molekülskelette mit Donorzentren, runder Hohlraum

13 Entwicklung der Cavitanden: Moleküle mit strukturverstärkten Hohlräumen Bildquelle: Kopplung mehrerer Cavitanden Carcerand Sperrt Gast ein, manchmal auch Lösungsmittel, Reaktionsgemisch längliche Gastmoleküle sind in der Lage um Längsachse zu rotieren Ionentransport durch künstliche und natürliche Membranen möglich

14 Bildquelle: M. Albrecht "Let's Twist Again - Double Stranded, Triple-Stranded, and Circular Helicates" Chem. Rev. 2001, 101, : Carceranden

15 3.3 … Arbeiten auf dem Gebiet der supramolekularen Chemie, womit Erkennungs- und Verbindungsmöglichkeiten verschiedener Moleküle untereinander nachgewiesen werden konnten an Lehn Zusammenarbeit mit Cram und Pedersen Ebenfalls Forschung an Kronenethern Nutzung als Ionophore Metallionen können so auf einfachste Weise in organische Lösung gebracht werden Beispiele: Nonactin und Valinomycin Bildquellen:http://www.sigmaaldrich.com/medium/structureimages/55/f______74155.png

16 Cryptanden: überbrückte Coronanden erschaffen dreidimensionalen Hohlraum, durch unters. Brückenlänge variable Größen möglich 2-kernige Makromonocyclen: Coronanden mit S-, N- oder O- Donoratome, durch 2 Metallionen Einschluss eines organischen Substrats möglich Molekül in der Lage, zwei Cu(II) aufzunehmen Verbrückung durch organisches Substrat möglich Bildquelle:

17 Weiterführung des Einschluss-Verhaltens: Helicate- doppelsträngige helikale Moleküle, die sich selbstständig zu einer stabilen Struktur anordnen (Bsp: Cu(I) mit versch. langen Bipyridin-Molekülen, tetraedrische Anordnung der Donoratome um Cu-Kern) Di-, Tri-, Tetra- und Penta-Helices möglich, aber nur mit Metallionen Doppel-Helices Bildquelle:

18 Durch Substituenten an den Bipy-Ketten (z.B. Carbonylgruppen) Netzwerkbau möglich Bildquelle: Wenn Nucleosid an Kette, auch Kopplung mit natürlichen Nucleinsäuren etc. Durch Spacer kann Linearität der Liganden aufgehoben werden dreieckige/quadratische Komplexe Bildquelle:

19 4. Weiterführung ihrer Ideen Weiterentwicklung der Wirts-Gast-Chemie Kationisch/Anionisch: - Doppelt verbrückte bipy-Einheiten ermöglichen colorimetrischen Fe(II)-Nachweis (farblos rot) Kronenether in der chem. Analyse - Ionenselektive Elektroden Durch künstliche Enzyme schnelle Reaktionen und große Ausbeute (BOC) Bildquelle:http://www.chromatography-online.org/Chrial- GC/images/image088.jpg

20 Blidquelle: online.org/Chrial-GC/images/image088.jpg

21 Na-Fluoreszenz-Nachweis: Ohne Na photoinduzierter Elektronentransfer (PET) aufgrund des N-Atoms keine Fluoreszenz Mit Na PET nicht möglich Fluoreszenz Anwendung: Blutgasuntersuchung im Krankenhaus

22 5. Literatur B. Weber: Koordinationschemie/ Metallorganische Chemie aus dem Modul AC III, Universität Bayreuth, 2012, 3. Version F. Vögtle: Supramolekulare Chemie, Stuttgart 1992, 2. Auflage B. Kupfer: Lexikon der Nobelpreisträger, Düsseldorf 2001 J.-M. Lehn: Supramolecular Chemistry, Weinheim Moleküle und Reaktionen erstellt mit ChemSketch

23 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!


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