Dynamik in Kronenether‐Dendrimer‐Komplexen: ein molekularer “Weltraumspaziergang”
Dynamik in Kronenether‐Dendrimer‐Komplexen: ein molekularer “Weltraumspaziergang”
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Kronenether-Dendrimer-Komplexen 中的动力:ein molecularularer“Weltraumspaziergang”
DOI:
10.1002/ange.200990231
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发表时间:
2009
影响因子:
--
通讯作者:
Christoph A. Schalley
中科院分区:
文献类型:
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作者:
Henrik D. F. Winkler;Dominik P. Weimann;A. Springer;Christoph A. Schalley
Die Brownsche Molekularbewegung, die Rotation von Mo-leklen und Schwingungen in Moleklen sind typische Bei-spiele fr thermische Bewegungen. Schnelle chemischeGleichgewichte wie die Inversion am Ammoniak-Stickstoff-atom, die Umwandlung von Alkankonformeren ineinanderoder die dynamischen Assoziations- und Dissoziationspro-zesse in schwach gebundenen nichtkovalenten Komplexensind ebenso thermisch induziert. Bei nichtkovalenten Kom-plexen ist es faszinierend zu untersuchen, ob die Wanderungeines Gastmolekls zwischen verschiedenen Bindungsstelleneines multivalenten Wirts im Komplex mglich ist und wieeine solche „intramolekulare“ Bewegung beobachtet werdenkann. Wir nutzten Polyaminopropylenamin(POPAM)-Den-drimere der ersten bis fnften Generation ( G1–G5) als Pro-totypen multivalenter Wirtverbindungen und beantwortenhier die Frage, ob Kronenethermolekle ohne zwischenzeit-liche Dissoziation und Reassoziation direkt von Bindungs-stelle zu Bindungsstelle an der Peripherie des Dendrimerswandern knnen (Abbildung 1). Vorausgesetzt dieser mole-kulare „Weltraumspaziergang“ ist tatschlich mglich, stelltsich die Frage, nach welchem Mechanismus er abluft.In Lsung ist es schwierig – wenn nicht unmglich – dieBewegung innerhalb eines Komplexes von einer Bindungs-stelle zur nchsten zu verfolgen, da sie immer von Dissozia-tions/Reassoziationsgleichgewichten berlagert wre. Es istdaher notwendig, die Komplexe voneinander und von ihrenBestandteilen zu isolieren, um jeglichen Gastaustausch zwi-schen verschiedenen Komplexen vollstndig auszuschliesen.Das Hochvakuum eines Massenspektrometers eignet sichoptimal, um die Komplexe zu isolieren, denn sie liegen dortals gleichgeladene und sich daher abstosende Ionen vor.Zugleich kann die Reaktion mit neutralen Kronenethermo-leklen ausgeschlossen werden, denn Fragmentierungen vonKronenether-Dendrimer-KomplexensinddieeinzigmglicheQuelle fr das Auftreten solcher Molekle, die als Neutral-teilchen jedoch nur eine sehr kurze Zeit im Instrument ver-bringen,bevorsieabgepumptwerden,sodassihrPartialdruckbei weitem zu niedrig wre, als dass mit ihnen eine effektiveRekomplexierung ablaufen knnte. Allerdings bringt derMassenspektrometrieansatz die Schwierigkeit mit sich, dassjeder intramolekulare Prozess die Moleklmasse des Kom-plexionsnichtverndertunddaherdurchsimpleBestimmungdes Masse-Ladungs-Verhltnisses ( m/z) undetektierbarbliebe. Daher wird eine Gasphasenreaktion bentigt, die dieBewegung der Kronenethermolekle aufzeigt und diea) energetisch unterhalb der Dissoziationsschwelle desKomplexes abluft, b) eine nderung der Moleklmassebewirkt und c) direkt mit der Bewegung des Gastmoleklsverknpft ist.Als multivalentes Gerst whlten wir POPAM-Dendri-mere. Diese Dendrimere haben eine hochverzweigte, zwie-belartige Schalenstruktur (Abbildung 1). Von einer Genera-tion (Gn) zur nchsten verdoppelt sich die Zahl der peri-pheren Aminogruppen, beginnend mit 4 im G1-Dendrimer