imported>CyDeFect: /* growthexperiments-addlink-summary-summary:1|0|1 */

2025-01-23T10:51:56Z

growthexperiments-addlink-summary-summary:1|0|1

Neue Seite

[[Datei:Rotaxane.png|miniatur|hochkant|Skizze eines Rotaxan-Makrocyclus]]
[[Datei:Rotaxane Crystal Structure EurJOrgChem page2565 year1998.png|miniatur|hochkant|Vereinfachte Struktur eines Rotaxan-Makrocyclus]]

'''Rotaxane''' ({{laS|rota|de=Rad}}; ''axis'', Achse) sind [[Stoff (Chemie)|Stoffe]], die aus mindestens einem [[Molekül]] mit einer linearen Einheit bestehen, welche von mindestens einem [[Makrocyclus]] (ein cyclisches Molekül mit einem Ring mit ausreichendem Durchmesser) umschlossen wird. Der Makrocyclus wird nicht kovalent auf seiner Position im Molekül gehalten, beispielsweise durch sperrige endständige Gruppen auf der linearen Einheit, und/oder durch van der Waals-, London-, [[Coulomb-Wechselwirkung|Coulomb-]] und [[Dipol-Dipol-Kräfte|dipolare]] Wechselwirkungen zwischen Schaft und Ring. Es treten komplexe [[Isomerie]]formen auf.

Die Existenz von Rotaxanen wurde 1967 bewiesen als kleiner statistischer Anteil bei gleichzeitiger Synthese eines hantelförmigen und ringförmigen Moleküls.<ref>Ian Thomas Harrison, Shuyen Harrison: ''Synthesis of a stable complex of a macrocycle and a threaded chain.'' J. Am. Chem. Soc., Band 89, 1967, S. 5723–5724.</ref> Die erste gezielte Synthese erfolgte durch [[Gottfried Schill]] 1967, der auch den Namen vorschlug.<ref>Schill, Hubertus Zollenkopf: ''Rotaxan-Verbindungen (1).'' Liebigs Ann. Chemie, Band 721, 1969, S. 53–74. Im Aufsatz S. 53 wird darauf hingewiesen, dass der Inhalt auszugsweise auf der Westdeutschen Chemiedozententagung am 13. April 1967 in Saarbrücken vorgetragen wurde (siehe auch Nachr. Chemie Technik, Band 15, 1967, S. 149).</ref> Unter anderem für die Synthese von Rotaxanen erhielt [[Fraser Stoddart]] 2016 den [[Nobelpreis für Chemie]]. Stoddart entwickelte einen effizienten Templat-geführten Syntheseweg.<ref>José A. Bravo, Francisco M. Raymo, J. Fraser Stoddart, Andrew J. White, David J. Williams: ''High Yielding Template-Directed Syntheses of [2]Rotaxanes.'' Eur. J. Org. Chem. 1998 (11): 2565–2571.</ref>

== Synthesen ==
Es gibt prinzipiell drei Möglichkeiten, Rotaxane [[Darstellung (Chemie)|darzustellen]].
;Threading: Die Strategie des ''Threading'' (engl.: Einfädeln) beruht darauf, dass die lineare Komponente (oft als Faden bezeichnet) in den fertigen Makrocyclus hineingleitet und anschließend durch Anbringen von voluminösen Endgruppen an beiden Seiten des so entstandenen Pseudorotaxanes daran gehindert wird, sich wieder auszufädeln.
;Slipping: Beim ''Slipping'' (engl.: Schlüpfen) werden beide fertigen Komponenten zusammen erhitzt. Dadurch wird genügend Aktivierungsenergie aufgebracht, so dass sich der Ring über die Endgruppen stülpt. Beim Abkühlen bleibt der Makrocyclus wegen der stabilisierenden nicht-kovalenten Wechselwirkungen auf dem Faden.
;Clipping: Die dritte Möglichkeit ist das sogenannte ''Clipping'' (engl.: Klammern). Dabei wird der Makrocyclus in mehreren Teilen erst um den Faden herum koordiniert (wieder getrieben von nicht-kovalenten Wechselwirkungen) und dann durch eine [[chemische Reaktion]] geschlossen.

== Pseudorotaxane und Semirotaxane ==
Als „Pseudorotaxane“ werden solche Rotaxane bezeichnet, bei denen der aufgefädelte Makrocyclus nicht durch endständige Gruppen des Moleküls am Verlassen seiner Position gehindert wird, sondern durch Wechselwirkungen mit dem Schaft auf dem der Makrocyclus aufgefädelt ist.

Als „Semirotaxane“ werden solche Rotaxane bezeichnet, bei denen der Makrocyclus nur durch eine der endständigen Gruppen des Moleküls, auf dem er aufgefädelt ist, am Verlassen seiner Position gehindert wird.

== Nomenklatur ==
[[Gottfried Schill]] machte 1971 einen Vorschlag<ref name="Schill">Gottfried Schill: ''Nomenclature of Catenanes and Rotaxanes''. In: Gottfried Schill, ''Catenanes, Rotaxanes, and Knots'', Academic Press, 1971, ISBN 9781483275666.</ref> zur Nomenklatur der Rotaxane, 2000 schlugen [[Fritz Vögtle]] und andere eine erweiterte Form dieser Nomenklatur vor, beide Vorschläge regeln die Nomenklatur aber nicht völlig eindeutig. Eine [[IUPAC]]-Empfehlung zur eindeutigen Nomenklatur der Rotaxane wurde 2009 publiziert.<ref name="Schomburg">Ida Schomburg: ''Nomenklatur der Rotaxane und Pseudorotaxane.'' In: [[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angewandte Chemie]], 2009, 121, 4719–4738. {{doi|10.1002/ange.200900665}}.</ref>

== Anwendung ==
Rotaxane sind als mögliche Schalter und Motoren für die [[Nanotechnologie]] von Interesse.

== Siehe auch ==
* [[Molekulare Maschine]]
* [[Catenane]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|Rotaxanes|Rotaxane}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Stoffgruppe]]
[[Kategorie:Makrocyclische Verbindung| Rotaxane]]

Rotaxane - Versionsgeschichte

imported>CyDeFect: /* growthexperiments-addlink-summary-summary:1|0|1 */