Die Cucurbit[n]uril‐Familie

Abstract

Im Jahre 1981 tauften Mock und Mitarbeiter das makrocyclische methylenverbrückte Glycoluril‐Hexamer (CB[6]) auf den Namen “Cucurbituril” – da ihre Form einem Kürbis ähnelt, dem bekanntesten Mitglied der Cucurbitaceae‐Familie in der Pflanzenwelt. In den folgenden Jahren wurden die grundlegenden Bindungseigenschaften von CB[6] – die hohe Affinität und Selektivität sowie der Einschluss von Gästen – in bahnbrechenden Arbeiten der Gruppen von Mock, Kim und Buschmann aufgezeigt; es folgten Anwendungen in der Wasseraufarbeitung, künstlichen Enzymen und molekularen Schaltern. Erst vor kurzem wuchs die Cucurbit[n]uril‐Familie um Homologe (CB[5]–CB[10]), Derivate, Verwandte und Analoga, sodass sie nun die Molekülgrößen von α‐, β‐ und γ‐Cyclodextrinen umfasst und übersteigt. Auch die Formen, Löslichkeiten und chemischen Funktionalitäten können inzwischen durch spezielle Synthesen den Erfordernissen angepasst werden. Durch diese Eigenschaften sind die Cucurbiturile prädestiniert für eine zentrale Rolle in molekularer Erkennung, Selbstorganisation und Nanotechnologie. Dieser Aufsatz stellt Synthesen, Erkennungseigenschaften und Anwendungen dieser einzigartigen Makrocyclen vor.

Supramolekulare Blockcopolymere mit Cucurbit[8]uril in Wasser

“…[19,20] Hier stellen wir eine Methode für die Entwicklung von dynamischen Materialien in Wasser vor, in denen die Polymerketten durch einen ternären Wirt-Gast-Komplex zusammengehalten werden, dessen reversibles Bindungsverhalten durch externe Stimuli gesteuert werden kann. Als Wirtmolekül wurde Cucurbit [8]uril (CB [8]) [21][22][23][24] ausgewählt, das die Polymerketten wie eine supramolekulare "Handschelle" zusammenkettet (Abbildung 1). Dabei erweist sich CB [8] als außergewöhnliche Wirtverbindung, die in der Lage ist, zwei organische Gastmoleküle gleichzeitig zu binden und dabei hohe Bindungskonstanten (K a !…”

Switching Properties of a Spiropyran–Cucurbit[7]uril Supramolecular Assembly: Usefulness of the Anchor Approach

“…CBs are composed of a variable number of n glycouril units (n = 5,6,7,8,10) which are linked by methylene bridges. [26] Their structure is characterized by two carbonyl-laced portals and an inner cavity with low polarity and low polarizability. [27] Hence, preferred organic guests carry positive charges or contain protonable nitrogens which support ion-dipole interactions with the portals, [28] while hydrophobic parts are immersed into the inner cavity.…”

The World of Cucurbiturils — From Peculiarity to Commodity

“…They coined the name "cucurbituril" in reflection of the botanical name for pumpkin. Recognition of the structure immediately led to comprehensive investigations of its host-guest inclusion behavior, which also revealed a particularly high affinity towards organic ammonium cations.[9] At present, unique applications of cucurbiturils in diverse areas are rapidly unfolding that will soon render these macrocycles a commodity.Homologues of different sizes, ranging from cucurbit[5]uril to cucurbit[10]uril (Figure 2), as well as equatorially alkylated and hydroxylated derivatives, were isolated and characterized, [10][11][12] showing marked differences in water solubility, guest affinity as well as guest size selectivity, and binding stoichiometry. In particular, the possibility to study these fascinating macrocycles in neutral aqueous solution has attracted much attention since applications in many areas, including biology, are now in sight.…”

“…Homologues of different sizes, ranging from cucurbit[5]uril to cucurbit[10]uril (Figure 2), as well as equatorially alkylated and hydroxylated derivatives, were isolated and characterized, [10][11][12] showing marked differences in water solubility, guest affinity as well as guest size selectivity, and binding stoichiometry. In particular, the possibility to study these fascinating macrocycles in neutral aqueous solution has attracted much attention since applications in many areas, including biology, are now in sight.…”