Makrocyclische Verbindungen

Narbomycin,ein als Antibiotikum eingesetztes makrocyclisches Molekül

AlsMakrocyclische Verbindungen(kurz:Makrocyclen,Einzahl:Makrocyclus) bezeichnet man in derChemieVerbindungen,derenAtomeso angeordnet sind, dass sie einen großen Ring bilden.

Von dencyclischen Verbindungenunterscheiden sie sich durch die Anzahl der ringbildenden Atome, also die Größe des Ringes. Eine exakte Definition, ab wann ein Ring als Makrocyclus gilt, existiert nicht. Im Laboralltag werden damitMolekülemit Ringgrößen ab ca. acht Atomen bezeichnet. Unabhängig von der Zuordnung zu den makrocyclischen Verbindungen können im gleichen Molekül auch noch kleine Ringe vorhanden sein.

Synthese von makrocyclischen Verbindungen

Die gezielteSynthesevon Makrocyclen stellt oft eine Herausforderung dar,da dieintramolekulareRingschlussreaktionimmer mit einerintermolekularenKupplungsreaktionkonkurriert. Hilfreich für eine Erhöhung derAusbeutedes makrocyclischen Moleküls kann die Anwendung desZiegler-Ruggli-Verdünnungsprinzipssein.

Eigenschaften

[18]Krone-6,ein Kronenether

Große ringförmige Moleküle weisen im Gegensatz zu kleinen Ringen praktisch keineRingspannungauf. Sie können leicht vielfältigeKonformationeneinnehmen, da zumindest dieEinfachbindungenim Ring zwar eingeschränkt, aber mit steigender Ringgröße immer leichter drehbar sind.

Besitzen einzelne RingatomeDonor-Eigenschaften, so können die Makrocyclen auch alsChelatligandenfungieren – ein Beispiel hierfür sind die zur Maskierung vonAnioneneingesetztenKronenether.

Besondere Bedeutung kommt den Makrocyclen im Bereich derSupramolekularen Chemiezu, da diese Verbindungen dort eingesetzt werden, um beispielsweise kettenförmige (Catenane) oder hantelförmige (Rotaxane) Assoziate zu synthetisieren.

Vorkommen

Makrocyclische Verbindungen kommen in der belebten Natur beispielsweise in Form vonCyclodextrinenoderCyclopeptidenvor. AuchanorganischeVerbindungen liegen teilweise in großen Ringen vor, exemplarisch hierfür sind die verschiedenen ringförmigen Modifikationen desSchwefelswie etwa Cyclooctaschwefel. Einzelne Makrocyclen wie beispielsweiseNarbomycinweisenantibiotischeEigenschaften auf und finden daher Verwendung alsArzneistoff.

Siehe auch

• Makrocyclische Metallkomplexe

Literatur

• James E. Huheey,Ellen A. Keiter, Richard Keiter:Anorganische Chemie: Prinzipien von Struktur und Reaktivität.,Walter de Gruyter Berlin 2003,ISBN 3-11-017903-2(eingeschränkte Vorschauin der Google-Buchsuche), S. 615.