Untersuchung der molekularen Faktoren für die Bildung strukturpersistenter supramolekularer Architekturen

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Amphiphile Calixaren- und Fulleren-Derivate, die über eine spezifische molekulare Architektur verfügen, bilden nachweislich hochdefinierte strukturpersistente Aggregate aus, die sich mit Hilfe von kryo-elektronenmikroskopischen Methoden abbilden und mit SD-Rekonstruktionstechniken bei molekularer Auflösung charakterisieren lassen. Dieser phänomenologische und methodische Synergieeffekt ist insofern ein absolutes Novum in der supramolekularen Chemie, als dass erstmalig präzise Untersuchungen zu strukturbildenden Faktoren auf molekularem Niveau und in drei Dimensionen mit einem direkt abbildenden Verfahren durchgeführt werden können. Auf dieser Grundlage sollen die molekularen Parameter untersucht werden, die eine Strukturpersistenz determinieren. Für eine Funktionalisierung der Aggregate ist ferner von Interesse, die Toleranzen bei einer chemischen Modifikation der Kopfgruppenchemie hinsichtlich Stabilität und Überstruktur zu untersuchen. Hierfür steht ein Pool geeignet substituierter Calixaren- und Fullerenderivate zur Verfügung, der es gestattet, die Wechselbeziehung zwischen Struktur- und Molekülparametern systematisch zu ermitteln. Der Projektantrag geht thematisch aus der laufenden Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Professor A. Hirsch, Universität Erlangen (HI 468/13-1), hervor, in deren Kontext das außergewöhnliche strukturbildende Verhalten dieser Verbindungsklasse herausgearbeitet werden konnte. Neben der eminenten grundlagenwissenschaftlichen Bedeutung für ein Verständnis der Molekül-Ultrastruktur-Wechselbeziehung besteht eine anwendungsbezogene Zielstellung darin, geeignet funktionalisierte schaltbare Nano-Container herzustellen, die einen spezifischen Transport von pharmazeutischen Wirkstoffen an ihren Wirkort ermöglichen (¿Drug-Delivery -Systeme).