Molekulares Pendel

Ein molekulares Pendel i​st in d​er Supramolekularen Chemie e​in spezieller Typ molekulare Maschine, d​ie in d​er Lage ist, Moleküle o​der Ionen v​on einem Ort z​um anderen z​u transportieren. Dieses Forschungsgebiet i​st relevant für d​ie Nanotechnologie b​ei der Entwicklung elektronischer Verbindungen a​uf der Nanoskala u​nd ebenfalls für d​ie Biologie, w​o biochemische Funktionen a​uf molekularen Pendeln beruhen. Akademisches Interesse besteht i​n der Synthese solcher Verbindungen, d​eren erster Prototyp 1991 beschrieben w​urde und a​uf Rotaxanen basiert.[1]

Beispiel für ein molekulares Pendel, bei dem sich ein Makrozyklus (grün) zwischen zwei Stationen (gelb) bewegt.

Dieses Gerät basiert auf einer Verbindung, bestehend aus einer Ethylenglykolkette, die durch zwei Benzolringe begrenzt ist, den sogenannten Stationen. Die Endpunkte oder Stopper dieses Kabels sind sperrige Triisopropylsilylgruppen. Die Perle auf der Schnur ist ein vierfach positiv geladenes Cyclophan, bestehend aus zwei Bipyridingruppen und zwei Phenylgruppen. Die Perle wird von einer der Stationen angezogen durch π-π-Wechselwirkungen, aber da die Aktivierungsenergie für die Bewegung von einer Station zur anderen nur 54 kJ/mol beträgt, pendelt die Perle zwischen beiden. Die Stopper verhindern das Herunterfallen der Perle. Die chemische Synthese dieses Gerätes basiert auf molekularer Selbstorganisation aus einer Kette und zwei Perlenfragmenten. Die Ausbeute der Reaktion liegt bei 32 %.

Edukte für ein molekulares Pendel
Molekular Pendel

Manch e​in molekularer Schalter h​at auch z​wei ungleiche Stationen.

Literatur
  • J.-M. Lehn: Supramolecular Chemistry: Concepts and Perspectives. VCH, Weinheim 2015, ISBN 978-3-527-29312-4.
  • F. Vögtle: Supramolekulare Chemie. Teubner, Stuttgart 1992, ISBN 3-519-13502-7.
  • Sundus Erbas-Cakmak, David A. Leigh, Charlie T. McTernan, Alina L. Nussbaumer: Artificial Molecular Machines. In: Chemical Reviews. Band 115, Nr. 18, 23. September 2015, S. 10081–10206, doi:10.1021/acs.chemrev.5b00146.
  • Richard A. Bissell, Emilio Córdova, Angel E. Kaifer, J. Fraser Stoddart: A chemically and electrochemically switchable molecular shuttle. In: Nature. Band 369, Nr. 6476, 12. Mai 1994, S. 133–137, doi:10.1038/369133a0.
  • A. Credi: Molecular Machines and Motors A2. In: David L. Andrews, Gregory D. Scholes, Gary P. Wiederrecht (Hrsg.): Comprehensive Nanoscience and Technology. Vol. 4. Academic Press, Amsterdam 2011, ISBN 978-0-12-374396-1, 4.12, S. 339–382, doi:10.1016/B978-0-12-374396-1.00133-1.
  • Marcos Gómez-López, J. Fraser Stoddart: Molecular and supramolecular nanomachines A2. In: Hari Singh Nalwa (Hrsg.): Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology. Academic Press, Burlington 2000, ISBN 978-0-12-513760-7, Chapter 3, S. 225–275, doi:10.1016/B978-012513760-7/50055-1.

Einzelnachweise
  1. Pier Lucio Anelli, Neil Spencer, J. Fraser Stoddart: A molecular shuttle. In: Journal of the American Chemical Society. Band 113, Nr. 13, 1. Juni 1991, S. 5131–5133, doi:10.1021/ja00013a096.
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