Untersuchungen zu Synthese, Eigenschaften und Anwendungen von Oligospiroketalem

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In den vergangenen zwei Jahren konnten wir im Rahmen der ersten Projektphase zeigen, dass das Konzept molekularer Stäbe mit einem Oligospiroketal-Rückgrad (im Folgenden OSK-Stäbe genannt) tragfähig ist und einen effizienten und sehr variablen Zugang zu einer Vielzahl hoch interessanter Moleküle mit einer Länge von inzwischen mehreren Nanometern erlaubt. Nachdem eine Reihe grundsätzlicher Probleme (selektive und modulare Synthesestrategien, Funktionalisierung, Justierung der Löslichkeit) sehr erfolgreich gelöst werden konnten, soll in der zweiten Projektphase der Anwendungsaspekt stärker im Vordergrund stehen. Hier wollen wir eine Methodik entwickeln, OSK-Stäbe mit Längen von 2-3 nm als Bausteine zur selektiven Synthese so genannter Riesenmoleküle (giant molecules) zu verwenden. Dieser Begriff wurde ursprünglich für die Polymeren zugrunde liegenden Moleküle geprägt (H. Staudinger, 1926). Der entscheidende Unterschied unseres Ansatzes im Vergleich zur Polymerchemie liegt darin, dass wir in der Lage sind, streng monodisperse Produkte herzustellen, während die Molmasse von Polymeren meist über einen bestimmten Bereich verteilt ist. Das Fernziel dieser Untersuchungen ist unter anderem die Synthese artifizieller Enzyme und Proteinmimetika. Des weiteren werden wir unsere Untersuchungen zur Synthese von löslichkeitsvermittelnden Verbindungsstücken ( Muffen ) fortsetzen mit dem Ziel, die Oxidationsstabilität und die optische Transparenz (vor allem im UV-B und UV-C) zu erhöhen. Angesichts der Tatsache, dass bisher nur eine unzureichende Vorstellung von der Flexibilität molekularer Stäbe besteht und gegenwärtig kaum systematische vergleichende Untersuchungen vorliegen, haben wir uns zum Ziel gesetzt, eine Standardmethode zur Charakterisierung molekularer Stäbe zu entwickeln. Diese basiert auf Moleküldynamik-Simulationen, die mit dem zu diesem Zweck anzuschaffenden Programm MOE 2008.10 durchgeführt werden sollen. Parallel dazu werden wir die Flexibilität unserer Stäbe durch Anbringen zweier Fluoreszenzfarbstoffe eines FRET-Paares durch zeitaufgelöste Einzelphotonenzählung (TC-SPC) untersuchen.