Struktur und Gestalt — Aspekte heutiger Naturwissenschaft

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Dimer

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Monomer

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Abb. 6: Molekularer Tennisball. Zwei gleichartige Monomere treten durch Selbstaggregation
 zu einem Dimer von Tennisball-Gestalt mit Innenhohlraum zusammen
(nach DAGANIJ).

Funktionsweise von Enzymen zu erklären. Der Effekt, eine räumlich richtige
 Anordnung durch den Verlust von Freiheitsgraden der Bewegung zu
erzielen, wird auch in der supramolekularen Chemie genutzt. Drei Porphyrin-Systeme,
 die durch starre Abstandshalter eine stabile Anordnung im
Wirtsmolekül aufweisen, beschleunigen die 2,4-Cycloaddition (Diels-Alder-Reaktion
 zwischen Dien und Dienophil) von Gastmolekülen (Abb. 7;
ÄNDERSON et al. 1994). Die molekulare Erkennung an Oberflächen kann
für die Nanotechnologie nutzbar gemacht werden. So hat man eine monomolekulare
 Schicht von selektiven Tetrachlorethen-Rezeptoren, abgeleitet
von Resorcin-[4]-arenen, an eine Goldoberfläche gebunden. Die Rezeptoren
 binden durch ihre Hohlform den Chlorkohlenwasserstoff selektiv. Auf
dieser Basis sollten sich Sensoren hoher Selektivität in kleinsten Größenordnungen
 herstellen lassen (SCHIERBAUM et al. 1994). Schlüssel-Schloß-Wechselwirkungen
 in der supramolekularen Chemie zeigen wie bei Enzymen
 Vorgänge der induzierten Anpassung: Ein Calixaren-Kronenether
kann Metallionen binden; dabei erfolgt im Metallkomplex durch die
Wechselwirkung mit den Benzolringen eine Umorientierung von 2 der
4 Ringe (BALL 1994 b).
Während die Bildung eines Kristalls (erinnert sei an die Schneekristalle)
eine einfache („konservative“) Gestaltbildung ist, bei der das System in einen
 energieiärmeren Zustand gelangt, liegen die Verhältnisse bei der Ausbildung
 supramolekularer Aggregate durch Erkennung der Moleküle nicht
mehr so einfach. Allerdings kann auch hier der stabile Endzustand trotz
höherer Ordnung Zustand des Energieminimums sein. Man spricht dann
pünstigerweise von Selbstbildung. Wenn hingegen in einem System weitab
vom thermodynamischen Gleichgewicht Gestaltbildung erfolgt, liegt echte
molekulare Selbstorganisation vor.

Jh. Ges. Naturkde. Württ, 151 (1995