Calixaren

Calixarene (Calix = lat. Vase) sind eine Klasse organischer Makromoleküle. Calixarene bestehen aus Phenoleinheiten, die mit Methylenbrücken verbunden sind. Calixarene bestehen üblicherweise aus 4 Phenoleinheiten und heißen daher Calix[4]arene. Neben den leicht zugänglichen Tetrameren gibt es auch Pentamere (Calix[5]aren) und Hexamere (Calix[6]aren).

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Synthese

Calixarene lassen sich säurekatalysiert aus Phenol und Formaldehyd synthetisieren.^[1] Neben Phenolcalixarenen gibt es auch Calixarene, die aus Resorcin oder Pyrogallol mit längerkettigen Aldehyden hergestellt werden. Die ablaufende Reaktion ist eine elektrophile aromatische Substitution mit anschließender Wasserabspaltung.

Struktur

Geschichte

1902 wurde von Leo Baekeland erstmals ein Harz aus Phenol und Formaldehyd hergestellt, das Bakelit. Durch die drei Angriffsmöglichkeiten am Phenol in ortho- und para-Position entstand ein dreidimensionales Netzwerk. Erst im Jahre 1942 versuchten Alois Zinke und Erich Ziegler eine gesteuerte Synthese des Polymers mit p-tert-Butylphenol und Formaldehyd. Sie erhielten eine kristalline Substanz, konnten jedoch aufgrund der damaligen Möglichkeiten nur eine Schmelzpunkterniedrigung zur Gewichtsbestimmung zu machen. Erst John Cornforth konnte mit Hilfe von Dorothy Mary Hodgkin eine Kristallstrukturanalyse dieser Substanzen machen.

1975 wurde der Name Calixaren für diese Substanzklassen von David Gutsche eingeführt, er erkannte jedoch die Instabilität der cone-Konformation bei unsubstituierten Calixarenen und Donald J. Cram schaffte eine Stabilisierung unsubstituierter Calixarene in Cone-Konformation durch Kohlensäureester.

Anwendungen

Calixarene sind gute Sensoren für Natriumionen. Durch Funktionalisierungen lässt sich die Selektivität für Cadmium, Blei, Lanthanoide und Actinoide erhöhen. Zudem können Calixarene für stationäre Phasen in HPLC oder in der Elektronenstrahllithografie eingesetzt werden. Genauso gut können Calixarene als Katalysatoren in verschiedenen Reaktionen eingesetzt werden, so wird die Menschutkinreaktion zwischen Quinuclidin und Butylbromid um den Faktor 1600 erhöht.^[2]

Literatur

1. ↑ Gutsche, C. David (1989). Calixarenes. Cambridge: Royal Society of Chemistry.
2. ↑ Purse BW, Gissot A, Rebek J Jr (2005). "A deep cavitand provides a structured environment for the menschutkin reaction". Journal of the American Chemical Society, 127, (32), 11222-3.