Molekulare Shuttles DOI: 10.1002/ange.201107521 Foldamere: Anwendungen jenseits der Biomedizin** Panchami Prabhakaran, Gowri Priya und Gangadhar J. Sanjayan* Foldamere · Foldaxane · Molekulare Shuttles · Nanotechnologie Konformativ geordnete synthetische Oligomere – Folda- mere – sind eine faszinierenden Klasse von Verbindungen, vor allem wegen ihres großen Potenzials für biomedizinische Anwendungen. [1] Foldamere sind ausgezeichnete Ausgangs- punkte für die Entwicklung von Peptidmimetika, die sich auf der Grundlage niedermolekularer Gerüste nur schwer ent- werfen lassen. Die Verwendung von Foldameren erwies sich auch als hçchst nützlich beim Aufbau neuer Gerüste, die nach Funktionalisierung die Struktur und Funktion von Biopoly- meren nachahmen kçnnen. [1b] Die Bandbreite dieses Kon- zepts spiegelt sich in einem exponentiellen Wachstum des Gebiets innerhalb der letzten 10 Jahre wider. [2] Das jüngste Aufkommen des Heterofoldamerkonzepts hat die For- schungsaktivitäten in dieser Disziplin weiter befeuert, da der Konformationsraum der Foldamere durch den Einsatz von Oligomeren aus heterogenen Bausteinen enorm erweitert werden kann. [3] Trotz großer Hoffnungen, die in der enormen strukturellen Diversität begründet liegen, blieb ein Durch- bruch bei der Anwendung von Foldameren in den Material- wissenschaften, [4] insbesondere in der molekularen Mechanik, bisher versagt. Die Verwendung von Foldameren als dynamische Re- zeptoren für stabfçrmige Gastmoleküle wurde erstmals von Moore und Mitarbeitern beschrieben. [5] In dieser Studie wurde aufgezeigt, dass m-Phenylenethinylen-Oligomere sich zu makromolekularen Rezeptoren falten und eine helikale Architektur einnehmen, die hydrophobe Gastmoleküle bin- det. In der helikalen Konformation binden diese Oligomere unpolare Liganden in ihrem tubulären hydrophoben Hohl- raum. Daran anknüpfend berichteten Huc und Mitarbeiter kürzlich von einem faszinierenden Befund, der es sinnvoll erscheinen lässt, ein breites Repertoire von Foldameren im Hinblick auf die Entwicklung molekularer Maschinen und Nanofunktionseinheiten zu überprüfen. [6] Grundlage hierfür ist die Tatsache, dass Foldamere jeder gewünschten Form/ Architektur mithilfe der schwachen und flexiblen nicht- kovalenten Wechselwirkungen, vor allem auch der stark ge- richteten Wasserstoffbrückenbindung, realisiert werden kçn- nen. [1b] In ihrer Studie zeigen Huc und Mitarbeiter auf, dass doppelhelikale Foldamere, die um stabfçrmige Gastmoleküle gewunden sind, eine schraubenartige Bewegung ausführen kçnnen, was ein ungewçhnliches Phänomen ist, das bei an- deren molekularen Maschinen noch nicht beobachtet wurde (Abbildung 1 a). Die beschriebenen Foldamere wurden in Anlehnung an die Rotaxane Foldaxane genannt [6a] und sind befähigt, mittels einer Kombination aus Wasserstoffbrücken und p-Stapelwechselwirkungen zu einer stabilen, antiparal- lelen, doppelhelikalen Architektur zu hybridisieren (Abbil- dung 1b). Die Bildung dieser stabilen Foldamer-Gast-Kom- plexe wird durch intermolekulare Wasserstoffbrücken zwi- schen den 2,6-Pyridindicarboxamideinheiten an den Stran- genden des Doppelstrangs und den Carbonylgruppen (als Wasserstoffbrückenakzeptoren) des Gastmoleküls (Abbil- dung 1 c) vermittelt. Die Kristallstrukturen dieser Komplexe liefern in Verbindung mit NMR-Titrationsversuchen über- zeugende Beweise für die Architektur der an der Shuttle- Bewegung beteiligten Spezies, für die antiparallele Ausrich- Abbildung 1. a) Prinzip der Schraubenbewegung in einem Foldaxan. b) Struktur des doppelstrangbildenden Foldamers 1. c) Strukturen stabfçrmiger Gastmoleküle 2 unterschiedlicher Länge. Stellen, die Wasserstoffbrücken bilden, sind rosa hervorgehoben. [*] G. Priya, Dr. G. J. Sanjayan Organic Chemistry Division, National Chemical Laboratory (CSIR) Dr. Homi Bhabha Road, Pune, 411008 (Indien) E-Mail: gj.sanjayan@ncl.res.in Dr. P. Prabhakaran School of Chemistry, University of Leeds, LS2 9JT (Großbritannien) [**] Wir danken der International Foundation for Science (IFS), Schwe- den, für die finanzielle Unterstützung unserer Forschungen (Grant No. F/4193-1). A ngewandte Chemi e 4079 Angew. Chem. 2012, 124, 4079 – 4081  2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim