Moleküle mit großen Hohlräumen in der supramolekularen Chemie

Die supramolekulare Chemie ist ein junges Forschungsgebiet, das rasch der reinen Synthese‐chemie entwachsen ist und das aufgrund seiner Neuartigkeit zur interdisziplinären Zusammenarbeit von Organischer und Anorganischer Chemie, Biochemie, Physikalischer und Theoretischer Chemie und Physik geführt hat. Beruht die molekulare Chemie im wesentlichen auf der kovalenten Bindung von Atomen, so untersucht die supramolekulare Chemie vornehmlich die schwächeren zwischenmolekularen Wechselwirkungen, welche die Assoziation und Selbstorga‐nisation mehrerer Komponenten zu größeren Aggregaten (Supramolekülen, Übermolekülen) zur Folge haben. War der erste Kronenether des späteren Nobelpreisträgers Pedersen noch das eher zufällige Reaktionsprodukt einer Verunreinigung, ist man heute, ein Vierteljahrhundert später, in der Lage, Wirtmoleküle für spezielle Anforderungen maßzuschneidern. Einen wichtigen Beitrag leisten Wirtverbindungen mit Cyclophangerüst, weil ihre aromatischen Bausteine die erforderliche Starrheit der Molekülstrukturen gewährleisten und so die Präorganisation der Koordinationsstellen für die kooperative Bindung der Gäste erhöhen. Im Zuge der stürmischen Entwicklung der supramolekularen Chemie ist eine so große Zahl synthetischer Wirte entwickelt und auf ihre Wechselwirkung mit Gästen hin untersucht worden, daß wir uns hier auf die Diskussion einer besonderen Gruppe von Wirtverbindungen beschränken müssen, nämlich hohlraumaufspannende makrobi‐ und ‐oligocyclische Phane, die sich zu offenkettigen und monocyclischen Wirten verhalten wie metallkomplexierende Cryptanden zu Podanden und Kronenethern. Die molekulare Architektur dieser sphärisch verbrückten Makrooligocyclen ist eine Herausforderung für die Synthesechemie. In die Synthesestrategie ist nicht nur die Größe und Gestalt des intramolekularen Hohlraums einzubeziehen, sondern auch dessen Belegung mit geeigneten Koordinationszentren. Die Fähigkeit zur allseitigen Ummantelung von Gästen und eine zweckmäßige endo‐Funktionalisierung bewirken oftmals auch eine besonders starke Wirt‐Gast‐Bindung, ausgeprägte Selektivitäten bei der molekularen Erkennung sowie besondere Eigenschaften der supramolekularen Komplexe. Wirte, die ihre Gäste allseitig umschließen sollen, erfordern große intramolekulare Hohlräume, die sich durch sphärisch verbrückte Molekülgerüste aufspannen lassen. Endorezeptoren. deren Komplexierungsverhalten dem offenkettiger Verbindungen eindeutig überlegen ist, erhält man durch konvergent angeordnet