Cyclen Transition Metal Complexes as Biomimetic Catalysts, Phosphate Anion Sensors and Building-blocks in Supramolecular Assemblies

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Kristina Woinaroschy

Künstliche Katalysatoren, die enzymatische Prozesse unter physiologischen Bedingungen nachahmen ? also funktionale Mimetika darstellen ? könnten helfen die Anwendung enzymatischer Prozesse zu erweitern und enzymanaloge Prozesse aus der Natur nachzuahmen und dadurch zu der Entwicklung von neuen umweltfreundlicheren industriellen Prozessen führen.Metallkomplexe von Azamakrocyclen sind Modelle für Metalloesterasen und Metalloproteasen, die die Hydrolyse von Phosphorsäureestern oder Amiden katalysieren. Sie könnten zum Abbau von Schadstoffen und in der Rezyklierung von Rückständen zur Verminderung von Umweltbelastungen angewendet werden. Durch Veränderung der Struktur müssen Reaktivität und Selektivität erheblich verbessert werden, um ihre Anwendung möglich zu machen. Eine große Herausforderung funktionale Mimetika zu entwickeln, ist deren Aktivität regelbar zu machen. Hierzu gibt es bislang nur sehr wenige Ansätze. Das Projekt gliedert sich in vier Teile, die z.T. parallel bearbeitet werden können:1. Verschiedene Metallkomplexe von Bis-1,4,7,10-Tetraazacyclododecane (Cyclen) werden synthetisiert. Ihre hydrolytische Aktivität in wässriger Lösung bei physiologischen pH wird mit verschiedenen Estern und Amiden spektroskopisch und kalorimetrisch getestet. Aus diesen Experimenten soll eine Struktur - Eigenschaftsbeziehung erstellt werden.2. Die Entwicklung von photoaktiven Komplexen, die bei Belichtung hohe Reaktivität zeigen, wird durch Verknüpfung des Metallkomplexes an einem Chromophor versucht. Gelingt eine katalytische Reaktionsfolge, so kann Licht in chemischer Energie umgewandelt werden und in endothermen Reaktionen angewendet werden. 3. Die Immobilisierung besonders aktiver Metallkomplexe an festen Trägern erlaubt es, Materialien (Kunststoffe, Oberflächen, modifizierte Proteine) mit katalytischer Aktivität herzustellen. 4. Gelingt es, funktionale Mimetika für enzymatische Prozesse zu entwickeln, deren Aktivität (z.B. durch feed back Mechanismen) regelbar ist, entstehen intelligente Moleküle, die auf äußere Einflüsse reagieren (z.B. werden aktiv wenn ein bestimmter Schwellenwert erreicht ist). Die Entwicklung eines ersten regelbaren Hydrolysekatalysators wird unternommen.

Förderzeitraum:
01.07.2004 - 30.06.2007

Institut:
Universität Regensburg
Institut für Organische Chemie
Lehrstuhl Prof. Dr. Burkhard König

Betreuer:
Prof. Dr. Burkhard König

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