Salomonisch verknotete Moleküle

Nr. 49/2006
Salomonisch verknotete Moleküle
Ineinander verschlungene Molekülringe durch
Selbstorganisation
Bereits seit Jahrhunderten ist er ein beliebtes Symbol, geschätzt
als Ornament, man findet ihn als Gravur oder Stickerei, als
Mosaik oder als Tätowierung – und nun gibt es ihn auch
als Molekül: den Salomonischen Knoten, auch bekannt als
Comaziner Knoten. Es handelt sich dabei um zwei doppelt
miteinander verschlungene Ringe. In einem Selbstorganisationsprozess bringt ein Forscher-Team von der University of California in Los Angeles (USA) und der Nottingham Trent University (UK) molekulare Bausteine dazu, sich
zu einem Salomonischen Knoten zu verflechten. „Erfolgsgeheimnis ist die wohlüberlegte Wahl von Metallionen und
Lösungsmittel,“ verrät J. Fraser Stoddart in der Zeitschrift
Angewandte Chemie. „Während in der Lösung verschiedene
Molekülformen miteinander konkurrieren, gewinnt der Salomonische Knoten während der Kristallisation die Oberhand,
einfach weil er am besten kristallisiert.“
Systeme aus einzelnen, nicht chemisch miteinander verknüpften
molekularen Komponenten, die rein mechanisch verbunden sind, stellen eine enorme Herausforderung an die Wissenschaft dar. Stoddart, einem der Pioniere auf dem Gebiet der
supramolekularen Chemie, ist bereits eine ganze Reihe solcher Konstrukte gelungen. Zusammen mit seinem Team hat er
beispielsweise ein Molekülsystem in Form Borromäischer Ringe
hergestellt. Der Name leitet sich ab von einer italienischen Familie, die solche drei ineinander verschlungenen Ringe in ihrem
Wappen trug. Stoddarts Borromäische Ringe entstehen in einem
Selbstorganisationsprozess aus 18 Komponenten. Sechs organische Bausteine mit je zwei “Zähnen” und weitere sechs organische Bausteine mit je drei “Zähnen” umklammern dabei sechs
Zinkionen und bilden die Anordnung aus drei miteinander verhakten Ringen. Spannend wird es, wenn Zink- und Kupferionen im Verhältnis 1:1 gemischt -1werden: Durch SelbstorganiAngewandte Chemie ist eine Wiley-VCH-Publikation / is a publication of Wiley-VCH.
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sation lagern sich 12 Bausteine nicht zu drei, sondern zu zwei
Ringen zusammen, die doppelt ineinander verflochten sind –
einen molekularen Salomonischen Knoten, der durch Kristallisation isoliert werden kann. Die vier Schlaufen des Knotens
werden durch zwei Kupfer- und zwei Zinkionen stabilisiert.
In der Lösung liegt zunächst eine Gleichgewichtsverteilung
der verschiedenen Knotentypen vor. Während der Kristallisation reichert sich aber der Salomonische Knoten auf Kosten der
Borromäischen Ringe an.
„Während der Entstehung dieser exotischen Verbindungen lösen
sich chemische Bindungen ebenso rasch wie sie entstehen,“
erklärt Stoddart. „Das geht so lange, bis sich, als Endprodukt,
diejenige Struktur bildet, die sich unter den gegebenen Bedingungen am wohlsten fühlt.“
(2710 Anschläge)
J. Fraser Stoddart, University of California, Los Angeles (USA)
http://stoddart.chem.ucla.edu/
A Molecular Solomon Link
Angewandte Chemie, Band 119, Seiten 222-226
doi: 10.1002/ange.200603521
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