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Template – Vom Design chemischer Schablonen zur Reaktionssteuerung / SFB 624

Templates – From Design Chemical Matrices to Reaction Control

18.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Template dienen als molekulare Schablonen und werden in der belebten Natur in großem Stil zur Informationsübertragung genutzt. So beruhen Gestalt und Funktionalität grundlegender Strukturen wie Nucleinsäuren (=> Replikation), Proteine (=> Faltung), Kohlenhydrate (=> Zellkontakte) oder Lipide (=> Zellmembran) auf reversiblen nicht-kovalenten Wechselwirkungen. Eine ähnlich wichtige Rolle spielen Grenzflächenphänomene und die zu ihrer Charakterisierung eingesetzten Methoden im Bereich der Materialwissenschaften (z.B. Oberflächenbeschichtung, Sondenmikroskopie). Vor diesem Hintergrund sollen die Grundlagen und die Zusammenhänge zwischen molekularer Erkennung, Präorganisation und anschließenden Folgeprozessen untersucht und die verschiedenen Wechselwirkungs- und Schablonentypen vergleichend herausgearbeitet werden. Ziel des Programms ist es, die Kenntnisse über die vielfältigen Templateffekte theoretisch und experimentell zu vertiefen, um sie dann für die Steuerung von Reaktionen und Prozessen (z.B. Informationstransfer, Chiralitätsinduktion, Oberflächenmodifizierung) einzusetzen. Damit sollten letztlich Templateffekte planbar und zum Aufbau komplexer chemischer Architekturen nutzbar gemacht werden. Das Programm ist – basierend auf der Topologie der Template – in die Projektbereiche konvexe Template, konkave Template und lineare/planare Template gegliedert und wird von derzeit 16 Arbeitsgruppen aus dem Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, dem Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, dem Anorganisch-Chemischen Institut jeweils der Universität Bonn sowie dem Institut für Theoretische Chemie der Universität Köln bearbeitet.

Templates serve as matrices on a molecular scale and are widely used for information transfer in nature. For instance, shape and functionality of principal structures such as nucleic acids (=> replication), proteins (=> folding), carbohydrates (=> cell contacts) or lipids (=> cell membrane) are based on reversible non-covalent interactions. Similarly important are phenomena occurring at interphases as well as relevant methodologies applied for their characterization in the area of material sciences (e.g. adsorption at surfaces, microscopy techniques). In this context, our studies focus on both the basics and the relationship of molecular recognition, preorganization and subsequent processes arising therefrom which allow for an elaboration of various types of intermolecular interaction and the variety of templates involved. The aim of the programme is to gain insight into and to further extend the knowledge of the variety and the role of template effects by means of calculations and experiments in order to finally design appropriate templates and apply them for specific reactions and processes (e.g. synthesis of complex chemical architectures, transfer of information and chirality, modification of surfaces). According to the topology of the templates the programme is organized in 3 sections concentrating on convex, concave and linear/planar templates. At the moment, 16 groups specialized in Organic Chemistry and Biochemistry, Inorganic Chemistry, Physical and Theoretical Chemistry based at the universities of Bonn and Cologne contribute to this joint effort.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Karl Heinz Dötz
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie der Universität Bonn
Gerhard-Domagk-Straße 1 · 53121 Bonn
Tel.: (0228) 73-5608 · Fax.: (0228) 73-5813
E-Mail: doetz@uni-bonn.de