Verknoten und Durchfädeln von Molekülen: Chemie und Chiralität molekularer Knoten und ihrer Ensembles

Wie und warum durchfädelt, verstrickt oder verknotet man Moleküle? Vom Studium molekularer Knoten (Knotane) erhofft man sich Einblicke in die Mechanismen der Bildung (supra)molekularer Schablonen (Template) und in das Falten von Molekülen mit dem Ziel der Verschlingung. Die topologische Chiralität dieser faszinierenden Moleküle führt zu neuen Typen von Isomerie und weist einen Weg hin zu nanoskaligen molekularen Motoren. Ihre Herstellung und Derivatisierung stellt hohe Ansprüche an moderne Synthesemethoden und analytische Trennverfahren, wobei sich die Ansätze zum molekularen Verknoten durch ein mehr oder weniger geplantes Design von Metallkoordinations‐ oder Wasserstoffbrückenmustern auszeichnen. Dieser Aufsatz beschreibt die Entwicklung der Templattechniken für die Synthese von Knotanen über ihre Enantiomerentrennung bis hin zu ihrer selektiven Funktionalisierung und ihrem Einsatz als Bausteine zur Synthese höherer Knotenensembles. Diese können linear verzweigt oder makrocyclisch aufgebaut sein, was einerseits wegen der vielfachen topologisch stereogenen Einheiten zu bisher nicht gefundenen Isomerenzusammensetzungen führt und andererseits neue Typen künstlicher Makromoleküle jenseits der Polymere und dendritischen Moleküle definiert.