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Functional Molecular Systems by Template-Guided-Click Assembly

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Click-Chemie

Die Erzeugung von Molekülen, die auf Rezeptoren passen, ist der zukunftsweisende Weg im Bereich der chemischen Synthese. Europäische Forscher haben ein neues Verfahren basierend auf der Click-Chemie entwickelt, mit dem die Herstellung verzahnter molekularer Einheiten machbar ist.

Industrielle Technologien

Katalysatoren ändern die Geschwindigkeit, mit der eine chemische Reaktion abläuft, ohne selbst verbraucht zu werden, und sind in ihrer Anwendung höchst spezifisch. Ohne Katalysatoren wären viele Reaktionen, die wir als selbstverständlich erachten, bei Raumtemperatur nicht möglich. Die Anwendungsgebiete der Katalysatoren erstrecken sich von der Abgasreinigung in Autos über wirkungsvolle Reinigungsmittel bis hin zur Ölraffination. Sie können jedoch ebenfalls zur Entwicklung von speziellen Medikamenten verwendet werden. Will man beispielsweise hartnäckige Flecken vom Lieblings-T-Shirt entfernen, so ist hierfür die Hilfe von Katalysatoren erforderlich. Jedes Molekül des Ölflecks ist ein Substrat (oder Rezeptor), der mit einem maßgeschneiderten Katalysator eine Verbindung eingeht, um ein Zwischenmolekül zu bilden. In dieser Form zerfällt das Öl dann in einzelne wasserlösliche Komponenten. Der vorbehandelte Fleck lässt sich dann aus der Kleidung entfernen und gibt den Katalysator frei, der seine Wirkung von Neuem entfalten kann. Solche speziellen Moleküle sind für die Chemieindustrie besonders attraktiv. Eine der größten Herausforderungen jedoch ist die passgenaue Herstellung dieser Moleküle. Ziel des EU-finanzierten Click-Fun-Projekts war die Herstellung künstlicher Rezeptoren und Katalysatoren mittels Kombination der Click-Chemie mit der Synthese und der Herstellung eines Templates. Die Click-Chemie ist ein relativ neuer Bereich. Hier werden kleine molekulare Bausteine miteinander verknüpft, um auf schnelle und effiziente Weise größere Strukturen herzustellen. Für Rezeptoren wird das Zielmolekül als Template-Molekül verwendet. Das Template ist das Zwischenmolekül für den Katalysator. Die Kombination dieser zwei Verfahren führte zur "Template-Guided Click Chemistry Assembling Technology" (TGCA). Die Forscher des Click-Fun-Projekts konzentrierten sich auf die Schaffung eines Azides, welches aus drei Stickstoffatomen sowie einem Alkin besteht. Alkine besitzen eine äußerst reaktive Dreifachbindung. Die einfachste Verbindung dieser Gruppe ist das sogenannte Acetylen, welches für das Autogenschweißen verwendet wird. Das Team verwendete die modernsten Hilfsmittel aus dem Bereich der Click-Chemie, um die beste Kombination von Substratpaaren miteinander zu verbinden. Das so geschaffene Molekül könnte auf den Rezeptor passen oder aber wäre ein wirksamer Katalysator. Die zu verbindenden Paare sind in der Biologie von herausragender Bedeutung, da das basische Azid und die Ethingruppen in den Aminosäuren, also den Bausteinen von Proteinen, vorkommen. Ein gutes Beispiel für ein potenzielles Template-Molekül ist Taxol, was bisher in der Chemotherapie Anwendung fand. Taxol verfügt daher über das Potenzial, unter Anwendung der Click-Chemie neue Komplexe zu formen. Das Team des Click-Fun-Projekts hat ein umfangreiches Verzeichnis von Aziden erstellt, die während des Projekts hergestellt wurden. Anwendungen dieses neuen Verfahrens finden sich in der Synthese neuer funktionaler Moleküle, der Entwicklung von Katalysatoren für den Einsatz in der Industrie und der Herstellung künstlicher Enzyme.

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