Kombinatorische Festphasensynthesen mit (Metallo-)Porphyrin-Aminosäuren: Artifizielle Lichtsammel-Systeme und potenzielle Reaktionszentren

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In diesem Projekt sollen essentielle Schlüsselschritte der natürlichen Photosynthese – Lichtsammlung und Ladungstrennung – anhand von Oligo(metallo)porphyrin-Peptiden künstlich nachgeahmt werden. Prinzipien, die die Effizienz der elektronischen Kommunikation in den Oligo(metallo)porphyrin-Peptiden bestimmen, sollen durch Ermittlung von Struktur-/Eigenschaftsbeziehungen herausgearbeitet werden. Diese Prinzipien besitzen Relevanz für das Design molekularer Apparate für photonische, elektronische und optoelektronische Anwendungen. Die synthetischen Kernziele sind neuartige Oligo(metallo)porphyrin-Peptide, die modular aus (Metallo)Porphyrin-Aminosäuren aufgebaut sind. Methodisch soll die Festphasen-Peptid-Synthese für die Erschließung dieser Stoffklasse etabliert und optimiert werden. Hierzu wird ein Pool aus (Metallo)Porphyrin-Aminosäuren mit einstellbaren elektronischen Eigenschaften entwickelt. Aus diesem Pool werden fokussierte Bibliotheken aus Oligo(metallo)porphyrin-Peptiden durch parallele Festphasensynthese generiert. Die Oligo(metallo)porphyrin-Peptide bestehen aus kovalent verknüpften (Metallo)Porphyrin-Bausteinen, deren Sequenz und Verzweigung programmiert sind. Sequenz und Verzweigung der Oligo(metallo)porphyrin-Peptide sollen derart eingestellt sein, dass energetische Gradienten in einer Vorzugsrichtung realisiert werden. Migration der Anregungsenergie entlang eines Gradienten der angeregten elektronischen Zustände könnte es erlauben, Lichtenergie zu sammeln; Elektronentransfer entlang eines Redoxgradienten könnte es erlauben, Licht zur Ladungstrennung zu nutzen. Um die funktionelle Vielfalt der Oligo(metallo)porphyrin-Peptide auf ein experimentell durchmusterbares Maß zu reduzieren, sollen besonders aussichtsreiche Porphyrin-Sequenzen mit möglichst optimalen Gradienten aus dem extrem großen Parameterraum mittels theoretischer Methoden vorab identifiziert werden.