Armin Geyer

Fachbereich Chemie

Philipps-Universität Marburg

http://www.uni-marburg.de/fb15/ag-geyer

SS 2020

Energie und gerichtete Bewegung

Synthese Nano-Auto

Molekulare Maschinen

Rotoren und Motoren: molecular ratchets

Engineering is the discipline, art, skill, profession, and technology

of acquiring and applying scientific, mathematical, economic, social,

and practical knowledge, in order to design and build structures,

machines, devices, systems, materials and processes (Wikipedia).

Kann man die Maßstäbe der Technik auf Moleküle übertragen?

Feringa-Motor: Molecules with a

preferred direction of double bond

isomerisation = one direction of

rotation.

A Geyer OC8 2020

Stereochemische Aspekte

A Geyer OC8 2020

doi:10.1038/nature10587

Carbazol

doi:10.1038/nature10587

Ullman-artige N-Arylierung,

Sonogashira und Glaser-

Kupplung: Alle drei

Reaktionen nutzen Cu+.

doi:10.1038/nature10587

1. Das Molekül muss auf einer Oberfläche

abgelegt werden

2. Es muss die Energie zur Isomerisierung

der Doppelbindung aufnehmen

3. Beobachtung: Wie schnell fährt es und

wohin?

STM scanning tunneling microscopy

Rastertunnelmikroskop löst alle drei

Probleme auf einmal

A Geyer OC8 2020

Nobel prize 2016: "for the design and synthesis of molecular machines“

Rearrangement of chemical

topology, Coulomb repulsion

Thermodynamically driven

redox cycles

No directinality of rotation

Chiral rotation!

Kinetically trapped

intermediates!

Only this molecule can be

called a molecular rotor

Catenane Rotaxane double bond isomerism

http://www.compoundchem.comA Geyer OC8 2020

“That diversity of purpose is how it should be. For at the root of the impulse to build molecules is a deep,

cherished belief that arguably distinguishes chemistry from other sciences: that there is an art in making

worth nurturing for its own sake.”

Zweckbestimmte Synthese: Wirkstoffe und Werkstoffe

Eigenschaften (kollektive makroskopische Effekte)

Neue Synthesemethoden: Reaktivität erkunden

Katalyseforschung

Selbstgewählte Zielmoleküle

Molekulare Ästhetik und Symmetrie: Cuban C8H8

Komplexe Naturstoffe: Maitotoxin

Molekül-Rekorde: Das größte, längste, etc… synthetische Molekül

Mechanische Funktion: Rotoren, Schalter, Pumpen, molekulare Maschinen

A Geyer OC8 2020

…weil man die Moleküle braucht!

…weil man es kann!

…damit man eine

bessere Vorstellung

von der molekularen

Welt bekommt!