Förderprojekte

Förderbeginn 01.07.2003

Synthese neuartiger Molekularer Magnete durch Selbstorganisation

Thomas Gottschalk
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Institut für Organische Chemie I

Prof. J. Fraser Stoddart
University of California, Los Angeles (UCLA)
Department of Chemistry and Biochemistry

Seit der Entdeckung, dass paramagnetische Molekulare Cluster unterhalb einer kritischen Temperatur als Nanomagnete fungieren können, rückte die Synthese von Polyoxometallaten in den Mittelpunkt intensiver Forschung. Derartige Molekulare Magnete ("single-molecule magnets" SMMs) gelten als ideale Modelle für unendliche, lineare Heisenbergketten und als vielversprechende Neue Materialien für die Speicherung von Daten und für Quantencomputer. Sie zeigen magnetische Hysterese, Quantentunneleffekte und - was besonders interessant ist - man kann mit SSMs einen aufregenden Effekt demonstrieren: Kühlen durch Magnetisierung! Während der letzten Jahre wurden bei der Planung geordneter supramolekularer Anordnungen auf der Basis koordinativer Metall-Ligand-Bindungen beachtliche Fortschritte erzielt. Eine besonders symmetrische Verbindungsklasse mit SSM-Eigenschaften sind die sog. "ferric wheels" und "ferric stars", die in unserem Labor synthetisiert wurden. Des Weiteren haben wir eine Reihe Kohlenhydratdendrimere mit Ferrocenkern entwickelt. Durch detaillierte Analyse der resultierenden molekularen Anordnungen konnte gezeigt werden, dass die ß-D-Glucopyranoseäste, die den elektronegativen Kern umgeben, einen wesentlichen Einfluss auf dessen Redoxverhalten ausüben. Die Kombination der Verfahren, die für die Synthese von "ferric wheels" und für die ß-D-Glucopyranoseäste entwickelt wurden, sollten nun eine konvergente Synthese neuartiger Kohlenhydrat Metalldendrimere, die das "ferric wheel" enthalten, erlauben.

Abschlussbericht
In einer von BaCaTeC geförderten Zusammenarbeit zwichen den Arbeitsgruppen von Rolf W. Saalfrank (FAU) und J. Fraser Stoddart (UCLA) wurde eine Reihe neuartiger Verbindungen synthetisiert (siehe Abbildung). Die neuartigen Komplexe bestehen aus einer Kohlenhydratperipherie und sechs metallzentren. Sechs indium-(III) ionen werden zusammengehalten von den Ethanolatarmen deprotonierter, N-substituierter Diethanolaminliganden Anwendungen und weitere Forschungsaktivität wird auf analoge Eisen-(III) Komplexe zielen, die dann wiederum zu biokompatiblen Einzelmolekülmagneten und neuartigen Pharmazeutika gegen Eisenmangel/-überschusserkrankungen führen können.

Literaturvorschlag:
R. W. Saalfrank, E. Uller, B. Demleitner, I. Bernt, in Structure and Bonding, Vol. 96 (Ed.: M. Fujita), Springer, Berlin, 2000, p. 149