@article{RestMayoralFernandez2013,
  author    = {Rest, Christina and Mayoral, Mar{\´i}a Jos{\´e} and Fern{\´a}ndez, Gustavo},
  title     = {Aqueous Self-Sorting in Extended Supramolecular Aggregates},
  series = {International Journal of Molecular Sciences},
  volume    = {14},
  journal   = {International Journal of Molecular Sciences},
  number    = {1},
  doi       = {10.3390/ijms14011541},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-129435},
  pages     = {1541-1565},
  year      = {2013},
  abstract  = {Self-organization and self-sorting processes are responsible for the regulation and control of the vast majority of biological processes that eventually sustain life on our planet. Attempts to unveil the complexity of these systems have been devoted to the investigation of the binding processes between artificial molecules, complexes or aggregates within multicomponent mixtures, which has facilitated the emergence of the field of self-sorting in the last decade. Since, artificial systems involving discrete supramolecular structures, extended supramolecular aggregates or gel-phase materials in organic solvents or—to a lesser extent—in water have been investigated. In this review, we have collected diverse strategies employed in recent years to construct extended supramolecular aggregates in water upon self-sorting of small synthetic molecules. We have made particular emphasis on co-assembly processes in binary mixtures leading to supramolecular structures of remarkable complexity and the influence of different external variables such as solvent and concentration to direct recognition or discrimination processes between these species. The comprehension of such recognition phenomena will be crucial for the organization and evolution of complex matter.},
  language  = {en}
}
@article{FosterEdkinsCameronetal.2014,
  author    = {Foster, Jonathan A. and Edkins, Robert M. and Cameron, Gary J. and Colgin, Neil and Fucke, Katharina and Ridgeway, Sam and Crawford, Andrew G. and Marder, Todd B. and Beeby, Andrew and Cobb, Steven L. and Steed, Jonathan W.},
  title     = {Blending Gelators to Tune Gel Structure and Probe Anion-Induced Disassembly},
  series = {Chemistry : A European Journal},
  volume    = {20},
  journal   = {Chemistry : A European Journal},
  doi       = {10.1002/chem.201303153},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-121141},
  pages     = {279-91},
  year      = {2014},
  abstract  = {Blending different low molecular weight gelators (LMWGs) provides a convenient route to tune the properties of a gel and incorporate functionalities such as fluorescence. Blending a series of gelators having a common bis-urea motif, and functionalised with different amino acid-derived end-groups and differing length alkylene spacers is reported. Fluorescent gelators incorporating 1- and 2-pyrenyl moieties provide a probe of the mixed systems alongside structural and morphological data from powder diffraction and electron microscopy. Characterisation of the individual gelators reveals that although the expected α-urea tape motif is preserved, there is considerable variation in the gelation properties, molecular packing, fibre morphology and rheological behaviour. Mixing of the gelators revealed examples in which: 1) the gels formed separate, orthogonal networks maintaining their own packing and morphology, 2) the gels blended together into a single network, either adopting the packing and morphology of one gelator, or 3) a new structure not seen for either of the gelators individually was created. The strong binding of the urea functionalities to anions was exploited as a means of breaking down the gel structure, and the use of fluorescent gel blends provides new insights into anion-mediated gel dissolution.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Munzert2018,
  author    = {Munzert, Stefanie Martina},
  title     = {Coordination of dynamic metallosupramolecular polymers (MEPEs)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-160650},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Several transition metal ions, like Fe2+, Co2+, Ni2+, and Zn2+ complex to the ditopic ligand 1,4-bis(2,2':6',2''-terpyridin-4'-yl)benzene. Due to the high association constant, metal ion induced self-assembly of Fe2+, Co2+, and Ni2+ leads to extended, rigid-rod like metallo-supramolecular coordination polyelectrolytes (MEPEs) even in aqueous solution. Here, the kinetics of coordination and the kinetics of growth of MEPEs are presented. The species in solutions are analyzed by stopped-flow fluorescence spectroscopy, light scattering, viscometry and cryogenic transmission electron microscopy. At near-stoichiometric amounts of the reactants, high molar masses are obtained, which follow the order Ni-MEPE ~ Co-MEPE < Fe-MEPE. Furthermore, a way is presented to adjust the average molar mass, chain-length and viscosity of MEPEs using the monotopic chain stopper 4'-(phenyl)-2,2':6',2''-terpyridine.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schwegmann2006,
  author    = {Schwegmann, Michael},
  title     = {Eine molekulare Fliegenfalle zur Erkennung von biologisch relevanten (poly)-anionischen Substraten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17829},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein multivalenter Rezeptor auf Basis von Guanidiniocarbonylpyrrolen zur Komplexierung von biologisch relevanten (poly)- anionischen Substraten wie Citrat, Malat und Tatrat dargestellt werden. Der Rezeptor bindet Citrat selbst in Gegenwart eines 1000fachen {\"U}berschusses an NaCl und einem 10fachen {\"U}berschuss an Bis-tris Puffer mit einer hohen Bindungskonstante von KAss = 86000 M-1 in Wasser. Wenn man Rezeptoren auf Metall- und Borons{\"a}urebasis nicht ber{\"u}cksichtigt, handelt es sich nach meinem Wissen um den besten Citrat-Rezeptor, der in der Literatur bisher publiziert ist. Außerdem zeigt der Rezeptor mit einem Faktor von mindestens 8 eine hohe Selektivit{\"a}t f{\"u}r Citrat gegen{\"u}ber anderen biologisch relevanten Dicarboxylaten wie Malat und Tatrat. Mithilfe von Bindungsstudien und Molecular Modeling Rechnungen konnte hergeleitet werden, welchen Einfluss die verschiedenen nicht-kovalenten Wechselwirkungen auf die Bindungskonstante haben. Dabei konnte gezeigt werden, dass Flexibilit{\"a}t, Hydroxy-Funktionen, pi-Stacking und Symmetrie bei den Substraten Einfluss auf die Bindungskonstanten zeigen, wobei vor allem die unpolaren Wechselwirkungen und die zus{\"a}tzliche Hydroxy-Funktionen einen hohen Anteil an der Bindung zu haben scheinen. Neben der selektiven Erkennung von Citrat durch den Rezeptor konnte zus{\"a}tzlich ein Sensorsystem mit Carboxyfluorescein auf Basis eines indicator displacement assays entwickelt werden, mit dem die Anwesenheit von Citrat im Gegensatz zu anderen Carboxylaten mit dem bloßen Auge (naked eye) erkannt werden kann. Neben den Polycarboxylaten zeigt der Rezeptor außerdem noch hohe Bindungskonstanten f{\"u}r polyanionische Zucker. So konnten z.B. f{\"u}r Glucophosphate mit UV-Spektroskopie Bindungskonstanten von KAss = ca. 20000 M-1 in dem sehr polaren L{\"o}semittelgemisch 10 \% DMSO/Wasser (pH = 4, Acetat-Puffer) gefunden werden.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {de}
}
@article{NollKrauseBeuerleetal.2022,
  author    = {Noll, Niklas and Krause, Ana-Maria and Beuerle, Florian and W{\"u}rthner, Frank},
  title     = {Enzyme-like water preorganization in a synthetic molecular cleft for homogeneous water oxidation catalysis},
  series = {Nature Catalysis},
  journal   = {Nature Catalysis},
  edition   = {accepted version},
  doi       = {10.1038/s41929-022-00843-x},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-302897},
  year      = {2022},
  abstract  = {Inspired by the proficiency of natural enzymes, mimicking of nanoenvironments for precise substrate preorganisation is a promising strategy in catalyst design. However, artificial examples of enzyme-like activation of H\(_2\)O molecules for the challenging oxidative water splitting reaction are hardly explored. Here, we introduce a mononuclear Ru(bda) complex (M1, bda: 2,2'-bipyridine-6,6'-dicarboxylate) equipped with a bipyridine-functionalized ligand to preorganize H\(_2\)O molecules in front of the metal center as in enzymatic clefts. The confined pocket of M1 accelerates chemically driven water oxidation at pH 1 by facilitating a water nucleophilic attack pathway with a remarkable turnover frequency of 140 s\(^{-1}\) that is comparable to the oxygen-evolving complex of photosystem II. Single crystal X-ray analysis of M1 under catalytic conditions allowed the observation of a 7th H\(_2\)O ligand directly coordinated to a RuIII center. Via a well-defined hydrogen-bonding network, another H\(_2\)O substrate is preorganized for the crucial O-O bond formation via nucleophilic attack.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wich2009,
  author    = {Wich, Peter Richard},
  title     = {Multifunctional Oligopeptides as an Artificial Toolkit for Molecular Recognition Events},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38108},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {The main focus of this thesis was the synthesis and analysis of multifunctional oligopeptides. The study of their non-covalent interactions with various counterparts revealed interesting new results, leading to both methodological and application related progress. The first project of this thesis concentrated on the in-depth analysis of the peptide receptor CBS-Lys-Lys-Phe-NH2 to acquire a better understanding of its binding mode upon complexation with a substrate. In this context it was possible to develop—in cooperation with the group of Prof. Sebastian Schl{\"u}cker—a direct and label free spectroscopic detection of immobilized compounds which are often found in combinatorial libraries. This new screening method utilizes the advantages of the surface enhanced Raman spectroscopy and allowed for the first time a surface mapping of a single polystyrene bead for the identification of peptides in femtomolar concentrations. Hence, this method allows a very fast and sensitive detection of resin bound compounds. The development of this promising new approach set the starting point for future experiments to enable on-bead library screenings and to investigate the complex formation of immobilized compounds. After the comprehensive analysis of the basic structural features of small peptide receptors in the first part of this thesis, the second big block focused on its in vitro evaluation using biological relevant targets. Therefore, several different modifications of the initial peptide structures were synthesized. These modifications provided a molecular toolkit for the tailor made synthesis of structures individually designed for the respective target. The first tests addressed the interaction with Alzheimer's related amyloid fibrils. During these experiments, the successful SPPS syntheses of tri- and tetravalent systems were achieved. The comparison of the multivalent form with the corresponding monovalent version was then under special investigations. These concentrated mainly on the interaction with various bacteria strains, as well as with different parasites. To localize the compounds within the organisms, the synthesis of fluorescence labelled versions was achieved. In addition, several compounds were tested by the Institute for Molecular Infection Biology of the University of W{\"u}rzburg for their antibacterial activity. This thorough evaluation of the biological activity generated precious information about the influence of small structural changes in the peptide receptors. Especially the distinct influence of the multivalency effect and the acquired synthetic skills led to the development of an advanced non-covalent recognition event, as described in the final project of this thesis. The last part of this thesis discussed the development of a novel inhibitor for the serine protease beta-tryptase based on a tailor-made surface recognition event. It was possible to study and analyze the complex interaction with the unique structure of tryptase, that features a tetrameric frame and four catalytic cleavage sites buried deep inside of the hollow structure. However, the point of attack were not the four binding pockets, as mostly described in the literature, but rather the acidic areas around the cleavage sites and at the two circular openings. These should attract peptides with basic residues, which then can block the accessibility to the active sites. A combinatorial library of 216 tetravalent peptide compounds was synthesized to find the best structural composition for the non-covalent inhibition of beta-tryptase. For the screening of the library a new on-bead assay was applied. With this method a simultaneous readout of the total inhibition of all library members was possible, thus allowing a fast and direct investigation of the still resin bound inhibitors. Several additional experiments in solution unveiled the kinetics of the inhibition process. In conclusion, both mono- and multivalent inhibitors interact in a non-destructive and reversible way with the tryptase.},
  subject      = {Peptidsynthese},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bickert2008,
  author    = {Bickert, Volker},
  title     = {Neue k{\"u}nstliche Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren zur Komplexierung von Oxo-Anionen in Wasser},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-32460},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Ziel der Dissertation „Neue k{\"u}nstliche Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren zur Komplexierung von Oxo-Anionen in Wasser" war die Weiterentwicklung dieser Rezeptoren nach Schmuck f{\"u}r die Komplexierung insbesondere von Carboxylaten, um sie hinsichtlich Bindungsaffinit{\"a}t und Substratspezifit{\"a}t zu optimieren. Dazu wurde zun{\"a}chst die Synthese zweier wichtiger Grundbausteine in einzelnen Schritten vollst{\"a}ndig {\"u}berarbeitet, wobei ver{\"a}nderte Reaktionsbedingungen und Aufarbeitungsschritte zu gesteigerten Ausbeuten f{\"u}hrten. Dadurch ist es nun m{\"o}glich, diese Bausteine effizienter zu synthetisieren und im Multigramm-Maßstab f{\"u}r die Darstellung von Rezeptoren zur Oxo-Anionen-Erkennung einzusetzen. Weiterhin wurde die Verbesserung der Komplexierungseigenschaften gegen{\"u}ber Carboxylaten auf zwei Arten untersucht: zum einen durch das Anbringen eines zus{\"a}tzlichen Seitenarms an der Guanidinio-Einheit zur Bildung von Guanidiniocarbonylpyrrol-Tweezer-Rezeptoren, zum anderen durch das Einf{\"u}hren einer zweiten positiven Ladung neben der Carboxylat-Bindungsstelle (CBS) zur Darstellung biskationischer Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren. Zur Darstellung von Tweezer-Rezeptoren wurde ein zus{\"a}tzlicher Seitenarm an der N'-Position der Guanidinio-Einheit angebracht. Die beiden Arme sollten ein Substrat pinzettenartig von zwei Seiten, mit der CBS als Kopfgruppe, komplexieren k{\"o}nnen. Durch zus{\"a}tzliche Wechselwirkungen des neuen Seitenarms sollte neben einer st{\"a}rkeren Komplexierung vor allem eine h{\"o}here Substratspezifit{\"a}t erzielt werden. Die experimentell ermittelten Bindungskonstanten lagen allerdings im Bereich der N'-unsubstituierten Rezeptoren. Somit stellen die Tweezer-Modifikationen daher keine Verbesserung der Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren dar. In einem weiteren Projekt zur Rezeptor-Optimierung wurden, durch Einf{\"u}hrung einer zweiten positiven Ladung in Form einer terminalen Ammonium-Gruppe, biskationische Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren erfolgreich synthetisiert. Die Komplexierungseigenschaften dieser biskationischen Rezeptoren wurden in Bindungsstudien vornehmlich mit Aminos{\"a}urecarboxylaten mittels UV- und Fluoreszenz-Spektroskopie, Massenspektrometrie, NMR-Spektroskopie, ITC und Molecular Modeling Berechnungen untersucht. Anhand der Substratspezifit{\"a}t der biskationischen Rezeptoren wurde deutlich, dass die Spacerl{\"a}nge, an der die zus{\"a}tzliche positive Ladung angebracht ist, eine entscheidende Rolle bei der Komplexierung spielte. Galten eigentlich starre, pr{\"a}organisierte, kurze Linker als vorteilhaft hinsichtlich der Entropie, so ist hier zu erkennen, dass l{\"a}ngere, flexiblere Linker zu einer besseren Komplexierung f{\"u}hren k{\"o}nnen, wenn geeignete zus{\"a}tzliche nichtkovalente Wechselwirkungen m{\"o}glich sind. Die biskationischen Rezeptoren stellen damit eine Optimierung des Carboxylat-Bindungsmotivs der Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren nach Schmuck in der Anionen-Erkennung dar.},
  subject      = {Molekulare Erkennung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Walden2009,
  author    = {Walden, Nicholas Sebastian},
  title     = {Neue zwitterionische Halbschalen als Bausteine f{\"u}r supramolekulare Kapseln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35256},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Ziel der Dissertation „Neue zwitterionische Halbschalen als Bausteine f{\"u}r supramolekulare Kapseln" war die Verkn{\"u}pfung zweier Guanidiniocarbonylpyrrolcarboxylat-Bindungsmotive von Schmuck {\"u}ber starre, sowohl aromatische als auch nichtaromatische Linker. Die so erhaltenen zwitterionische Halbschalen sollten in L{\"o}sung zu supramolekulare Kapseln aggregieren, welche einen Hohlraum ausweisen, in den Gastmolek{\"u}le eingelagert werden k{\"o}nnen. Dieses Bindungsmotiv ist selbstkomplement{\"a}r und daher in der Lage Homodimere auszubilden. Durch die Kombination aus Wasserstoffbr{\"u}cken und Ionenbindungen sind diese selbst in polaren L{\"o}semitteln wie DMSO oder Wasser stabil, im Gegensatz zu Systemen, welche z.B. nur {\"u}ber Wasserstoffbr{\"u}cken verf{\"u}gen und in polaren Medien wieder dissoziieren. Zur Synthese wurden zwei Bindungsmotive mittels Tetrahydroxybenzol verbr{\"u}ckt. Die eindeutige Charakterisierung erfolgte {\"u}ber NMR-Spektroskopie, Massen-Spektrometrie und R{\"o}ntgenstrukturanalyse. Anschließend wurde die Verbindung in die zwitterionische Form {\"u}berf{\"u}hrt und auf Kapselbildung hin untersucht (NMR, DOSY, Masse, Molecular Modelling). Die theoretischen Berechnungen wiesen darauf hin, dass die synthetisierten Halbschalen in der Lage sein sollten, Kapseln zu bilden. Trotz der erfolgreichen Synthese dieses neuartigen zwitterionischen Makrozyklus steht der experimentelle Nachweise auf Grund der schlechten L{\"o}slichkeit der Zwitterionen in allen verwendeten L{\"o}semitteln noch aus. Auch wurde Glucoluril als nichtaromatisches Linkermolek{\"u}l erfolgreich verwendet. Als erstes wurde das 4,4'-Diphenylglucoluril erfolgreich in der Kupplung eingesetzt. Es war m{\"o}glich, die so erhaltenen cis/trans-Makrozyklen s{\"a}ulenchromatographisch zu isolieren und mittels R{\"o}ntgenstrukturanalyse zu charakterisieren. Nach {\"U}berf{\"u}hrung in die Zwitterionen wurden diese wiederum auf die Kapselbildung hin untersucht (NMR, DOSY, Masse, Molecular Modelling). Berechnungen zufolge sollte die Kapselbildung m{\"o}glich sein, jedoch steht auch hier trotz erfolgreicher Synthese der experimentelle Nachweis auf Grund der Unl{\"o}slichkeit noch aus. Zur Verbesserung der L{\"o}slichkeit wurden zwei neue Glucolurilderivate entwickelt, welche am Phenylring mit Octyl- bzw. Triethylenglykolketten substituiert waren. Dadurch sollte die L{\"o}slichkeit der Zwitterionen in organischen bzw. w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen erh{\"o}ht werden. Jedoch zeigte die Einf{\"u}hrung dieser Ketten keine wesentliche Verbesserung der L{\"o}slichkeit und somit konnte auch bei diesen neuen zwitterionischen Halbschalen keine Kapselbildung nachgewiesen werden. Im Rahmen dieser Dissertation wurden sieben neue zwitterionische makrozyklische Halbschalen synthetisiert und die daraus gewonnenen Erkenntnisse k{\"o}nnen als Ausgangspunkt verwendet werden, die L{\"o}slichkeit weiter zu verbessern.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schlund2007,
  author    = {Schlund, Sebastian},
  title     = {Quantifying Non-covalent Interactions - Rational in-silico Design of Guanidinium-based Carboxylate Receptors},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-24388},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Die nat{\"u}rlichen Vorbilder effektiver Anionenrezeptoren sind Enzyme, welche oftmals Arginin als entscheidende Aminos{\"a}ure in der Bindungstasche tragen. Die positiv geladenene Guanidiniumgruppe, wie sie in der Seitenkette von Arginin vorkommt, ist daher das zentrale Strukturmerkmal f{\"u}r viele k{\"u}nstliche Anionenrezeptoren. Im Jahre 1999 gelang es Schmuck und Mitarbeitern eine neue Klasse von Guanidinium-basierten Oxoanionenrezeptoren zu entwickeln, die Carboxylate sogar in w{\"a}ssrigen Medien binden k{\"o}nnen. Die Bindungsmodi der 2-(Guanidiniocarbonyl)-1H-pyrrole basieren auf einer Kombination von einzeln betrachtet schwachen nicht-kovalenten Wechselwirkungen wie Ionenpaarbildung und multiplen Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen zwischen k{\"u}nstlichem Rezeptor und Substrat. Durch Substitution einer Carboxylatgruppe in Position 5 des Pyrrolringes erh{\"a}lt man ein zwitterionisches Derivat welches sich in Wasser mit einer Assoziationskonstante von sch{\"a}tzungsweise 170 M-1 zu einzelnen Dimeren zusammenlagert (Dimer 1). Um das Strukturmotiv hinsichtlich einer noch effektiveren Anionenbindung weiter verbessern zu k{\"o}nnen, ist es daher von großem Interesse, die verschiedenartigen intermolekularen Wechselwirkungen zwischen den beiden monomeren Einheiten von Dimer 1 zu quantifizieren. Vor diesem Hintergrund wurden verschiedene theoretische ab initio Studien durchgef{\"u}hrt, um die Einfl{\"u}sse von intrinsischen Eigenschaften sowie von Solvenseffekten auf die Stabilit{\"a}t sich selbst zusammenlagernden Dimeren aufzukl{\"a}ren. In Kapitel 4.1 wurden die molekularen Wechselwirkungen im Dimer 1 durch Vergleich mit verschiedenen „Knock-out" Analoga untersucht. In diesen Analoga wurden einzelne Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen durch Substitution von Wasserstoffdonoren mit Methylengruppen oder Etherbr{\"u}cken ausgeschaltet. Es konnte gezeigt werden, dass die Anwendung eines vereinfachten Kontinuum-Solvensmodells nicht ausreicht, die absoluten Energien der „Knock-out" Analoga in stark polaren L{\"o}sungsmitteln vorherzusagen, jedoch k{\"o}nnen die berechneten Trends Auskunft {\"u}ber die relativen Stabilit{\"a}ten geben. In Kapitel 4.2 wurde die strukturelle {\"A}hnlichkeit von Arginin mit Struktur 1 ausgenutzt, um die Abh{\"a}ngigkeit der St{\"a}rke der Dimerisierung von der Flexibilit{\"a}t der molekularen Struktur eingehender zu untersuchen. In Kapitel 4.2.1 wurden neue globale Minimumsstrukturen des kanonischen und zwitterionischen Arginins in der Gasphase bestimmt. Dies geschah mit Hilfe von umfangreichen kraftfeldbasierten Konformationssuchen in Verbindung mit ab initio Strukturoptimierungen der energetisch niedrigsten Konformere. Die meisten der neu identifizierten Minimumskonformere sowohl des zwitterionischen als auch des kanonischen Tautomers zeigten geometrische Anordnungen mit bis dahin unbekannten gestapelten Orientierungen der endst{\"a}ndigen Gruppen. Es wurde letztendlich eine neuartige globale Minimumsstruktur (N1) gefunden, welche eine um mehr als 8 kJ mol-1 niedrigere Energie besitzt als die bislang ver{\"o}ffentlichten Konformere. Die gleiche Strategie f{\"u}r das Auffinden von energetischen Minimumskonformeren, wie sie bereits f{\"u}r das Arginin Monomer benutzt wurde, wurde auch im Falle der Dimere von Arginin verwendet. Im Gegensatz zu vorhergehenden theoretischen Untersuchungen ist die neue globale Minimumsstruktur ungef{\"a}hr 60 kJ mol-1 stabiler und weist ebenfalls eine gestapelte Orientierung der Guanidinium- und Carboxylatgruppen auf. Der Einfluss der Rigidit{\"a}t auf die Dimerstabilit{\"a}t wurde durch Berechnungen eines k{\"u}nstlich versteiften Arginin Dimersystems bewiesen. Die hohe Bindungsaffinit{\"a}t des Dimers 1 ergibt sich daher zu etwa 50\% aus der Rigidit{\"a}t der Monomere, welche jegliche intramolekulare Stabilisierung verhindert. Um Vorschl{\"a}ge f{\"u}r ein verbessertes Carboxylatbindungsmotiv machen zu k{\"o}nnen, wurden in Kapitel 4.3 neuartige Strukturmotive mit ver{\"a}nderten Ringsystemen auf DFT Niveau untersucht. Die direkte Abh{\"a}ngigkeit der Dimerisierungsenergie von einem zunehmenden Dipolmoment wurde durch verschiedene anellierte Ringstrukturen bewiesen. Der Einfluss der Delokalisierung in den Monomeren auf die Dimerisierungsenergie wurde durch Ver{\"a}nderung der Elektronenstruktur von elektronisch entkoppelten Biphenylenen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Carbonylfunktion haupts{\"a}chlich f{\"u}r eine gute Pr{\"a}organisation verantwortlich ist, wohingegen der Effekt auf die Azidit{\"a}t eine geringere Bedeutung besitzt. Im letzten Kapitel wurden Kooperativit{\"a}tseffekte in supramolekularen Systemen untersucht. Als Modellsysteme dienten hierbei Adenosin-Carbons{\"a}ure-Komplexe, deren berechnete NMR Verschiebungen mit experimentellen Niedrigtemperatur-NMR-Studien verglichen wurden. Wir konnten zeigen, dass nur durch die Verwendung von schwingungsgemittelten NMR Verschiebungen die experimentelle Protonenverschiebung reproduziert werden kann, welche unter Tieftemperaturbedingungen im Austauschregime von Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen erhalten wurde.},
  subject      = {nicht-kovalente Wechselwirkungen},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Stepanenko2008,
  author    = {Stepanenko, Vladimir},
  title     = {Self-Assembly of Bay-Substituted Perylene Bisimide by Ligand-Metal Ion Coordination},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-32063},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {The subject of this thesis is the synthesis and characterization of PBI-based fluorescent metallosupramolecular polymers and cyclic arrays. Terpyridine receptor functionalized PBIs of predesigned geometry have been used as building blocks to construct desired macromolecular structures through metal-ion-directed self-assembly. These metallosupramolecular architectures have been investigated by NMR, UV/Vis and fluorescence spectroscopy, mass spectrometry, and atomic force microscopy.},
  subject      = {Supramolekulare Chemie},
  language  = {en}
}
@article{RennerStolteWuerthner2020,
  author    = {Renner, Rebecca and Stolte, Matthias and W{\"u}rthner, Frank},
  title     = {Self-Assembly of bowl-shaped naphthalimide-annulated corannulene},
  series = {ChemistryOpen},
  volume    = {9},
  journal   = {ChemistryOpen},
  number    = {1},
  doi       = {10.1002/open.201900291},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-204396},
  pages     = {32-39},
  year      = {2020},
  abstract  = {The self-assembly of a bowl-shaped naphthalimide-annulated corannulene of high solubility has been studied in a variety of solvents by NMR and UV/Vis spectroscopy. Evaluation by the anti-cooperative K\(_2\)-K model revealed the formation of supramolecular dimers of outstanding thermodynamic stability. Further structural proof for the almost exclusive formation of dimers over extended aggregates is demonstrated by atomic force microscopy (AFM) and diffusion ordered spectroscopy (DOSY) measurements as well as by theoretical calculations. Thus, herein we present the first report of a supramolecular dimer of an annulated corannulene derivative in solution and discuss its extraordinarily high thermodynamic stability with association constants up to > 10\(^6\)M\(^-\) \(^1\) in methylcyclohexane, which is comparable to the association constants given for planar phthalocyanine and perylene bisimide dyes.},
  language  = {en}
}
@article{HechtLeowanawatGerlachetal.2020,
  author    = {Hecht, Markus and Leowanawat, Pawaret and Gerlach, Tabea and Stepanenko, Vladimir and Stolte, Matthias and Lehmann, Matthias and W{\"u}rthner, Frank},
  title     = {Self-Sorting Supramolecular Polymerization: Helical and Lamellar Aggregates of Tetra-Bay-Acyloxy Perylene Bisimide},
  series = {Angewandte Chemie International Edition},
  volume    = {59},
  journal   = {Angewandte Chemie International Edition},
  number    = {39},
  doi       = {10.1002/anie.202006744},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-224586},
  pages     = {17084 -- 17090},
  year      = {2020},
  abstract  = {A new perylene bisimide (PBI), with a fluorescence quantum yield up to unity, self-assembles into two polymorphic supramolecular polymers. This PBI bears four solubilizing acyloxy substituents at the bay positions and is unsubstituted at the imide position, thereby allowing hydrogen-bond-directed self-assembly in nonpolar solvents. The formation of the polymorphs is controlled by the cooling rate of hot monomer solutions. They show distinctive absorption profiles and morphologies and can be isolated in different polymorphic liquid-crystalline states. The interchromophoric arrangement causing the spectral features was elucidated, revealing the formation of columnar and lamellar phases, which are formed by either homo- or heterochiral self-assembly, respectively, of the atropoenantiomeric PBIs. Kinetic studies reveal a narcissistic self-sorting process upon fast cooling, and that the transformation into the heterochiral (racemic) sheetlike self-assemblies proceeds by dissociation via the monomeric state.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Heil2004,
  author    = {Heil, Martin},
  title     = {Synthese und Screening einer kombinatorischen Rezeptorbibliothek f{\"u}r biologisch relevante Tetrapeptide},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-9355},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Im Rahmen der hier vorliegenden Doktorarbeit wurde eine 512 Mitglieder umfassende kombinatorische Rezeptorbibliothek auf der Basis eines Guanidiniocarbonylpyrrols mit einer tripeptidischen Seitenkette dargestellt werden. Die kombinatorische Synthese der Bibliothek erfolgte nach der „Split and Mix" Methode auf Amino-TentaGel als fester Phase in IRORI MikroKans unter Benutzung der IRORI Radiofrequenzcodierung zur Dekodierung der einzelnen Mitglieder der Bibliothek. Die Bibliothek ist f{\"u}r die selektive Erkennung von Tetrapeptiden mit freien C-Termini konzipiert. Als Zielliganden wurden zwei biologisch relevante Modellpeptide ausgew{\"a}hlt, zum einen das Alzheimer Modellpeptid L Val L Val L Ile L-Ala-OH und zum anderen das Tetrapeptid D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH, das im Zusammenhang mit dem Aufbau von Zellw{\"a}nden bei Bakterien eine wichtige Rolle einnimmt. Die Bestimmung von Bindungskonstanten auf der festen Phase erfolgte mit Hilfe eines Fluoreszenzscreenings, wobei die intensive Fluoreszenz eines Dansylrestes ausgenutzt wurde. Es wurden f{\"u}r alle 512 Mitglieder der Bibliothek Bindungskonstanten in Wasser auf der festen Phase f{\"u}r beide Liganden bestimmt. Die Bindungskonstanten f{\"u}r das Alzheimer Modellpeptid variierten von 4200 M-1 f{\"u}r die besten Rezeptoren bis zu 20 M-1, also einem vollst{\"a}ndigen Verlust der Bindungsaktivit{\"a}t, f{\"u}r die schlechtesten Rezeptoren. Hierbei zeigte sich, dass die Mehrzahl gut bindender Rezeptoren in Position AA1 eine Lys(Boc) Seitenkette aufwiesen. Anschließend wurden molekulardynamische Rechnungen durchgef{\"u}hrt, um Struktur-Stabilit{\"a}tsbeziehungen aufstellen zu k{\"o}nnen. Die auf der festen Phase erhaltenen Ergebnisse konnten durch die Bestimmung von Bindungskonstanten in L{\"o}sung durch UV-Titrationen best{\"a}tigt werden. Weiterhin wurden Untersuchungen mit einem Rezeptor in der Gasphase mit Hilfe von FT-ICR IRMPD ESI-MS durchgef{\"u}hrt. Dar{\"u}ber hinaus wurden in vitro Untersuchungen zur Inhibierung der Fibrillenbildung der Amyloid Proteine A\&\#61538; (1-42) und A\&\#61538; (1-40) mit ausgew{\"a}hlten Rezeptoren durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r die kinetische und quantitative Inhibierung der Fibrillenbildung konnten zwei Rezeptoren gefunden werden, die den Nukleationsprozess bei beiden Peptiden signifikant verz{\"o}gerten und auch zu einer geringeren Menge an gebildeten Amyloid-Plaques gegen{\"u}ber der Kontrolle f{\"u}hrten. Die Bestimmung von Bindungseigenschaften der Rezeptorbibliothek gegen das Tetrapeptid D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH, das im Zusammenhang mit der Entwicklung von neuen Antibiotika steht, wurde ebenfalls {\"u}ber fluoreszenzspektroskopische Methoden auf der festen Phase durchgef{\"u}hrt. In diesem Fall wurde nicht nur D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH, sondern auch die inverse Sequenz auf Bindungsaktivit{\"a}t untersucht. Hierbei zeigte sich, dass das Bakterien Modellpeptid mit deutlich h{\"o}heren Bindungskonstanten auf der festen Phase erkannt wurde als das inverse Peptid. Die Bindungskonstanten f{\"u}r D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH liegen f{\"u}r die besten Rezeptoren bei 17000 M-1, f{\"u}r die inverse Sequenz nur bei 5500 M-1, obwohl beide Liganden f{\"u}r Rezeptoren mit einem oder zwei Lysinen an Position AA1, AA2 oder AA3 die h{\"o}chsten Bindungskonstanten aufwiesen. Der Faktor der Bindungskonstanten zwischen sehr gut bindenden Rezeptoren und schlecht bindenden Rezeptoren betrug f{\"u}r beide Peptide {\"u}ber 200! Die besseren Bindungseigenschaften von D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH im Vergleich zu der inversen Sequenz konnten durch molekulardynamische Rechnungen darauf zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden, dass das inverse Peptid beide Carboxylate intramolekular {\"u}ber eine Salzbr{\"u}cke mit der Lysin-Seitenkette stabilisieren kann, w{\"a}hrend D-Glu-L-Lys-D-Ala-D-Ala-OH nur eine Salzbr{\"u}cke zu einem der beiden Carboxylate ausbilden kann und das andere Carboxylat somit f{\"u}r eine effektive Komplexierung mit dem Guanidiniocarbonylpyrrol zur Verf{\"u}gung steht. Die auf der festen Phase erhaltenen Bindungskonstanten f{\"u}r das Bakterien-Modellpeptid konnten ebenfalls durch die Bestimmung von Bindungskonstanten in L{\"o}sung durch UV- und Fluoreszenztitrationen best{\"a}tigt werden. Kationische Guanidiniocarbonylpyrrol-Rezeptoren sind in der Lage anionische Tetrapeptide mit hohen Assoziationskonstanten, selbst in so polaren L{\"o}semitteln wie Wasser, zu binden. Abschließend kann gesagt werden, dass die Komplexstabilit{\"a}ten von einer fein abgestimmten Kombination von elektrostatischen und hydrophoben Wechselwirkung abh{\"a}ngen.},
  subject      = {Kombinatorische Synthese},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Geiger2004,
  author    = {Geiger, Lars},
  title     = {The versatile use of Guanidiniocarbonylpyrroles : from self-assembly to peptide recognition},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-9272},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Themenschwerpunkte. Ein supramolekulares Projekt beinhaltete die Entwicklung von neuen flexiblen, selbst-aggregierenden Zwitterionen als Bausteine f{\"u}r supramolekulare Polymere. In einem zweiten bioorganischem Teil bestand das Ziel darin, Rezeptoren f{\"u}r Aminos{\"a}uren und Dipeptide in Wasser zu entwickeln. Beide Projekte basieren auf dem Guanidiniocarbonylpyrrol als effizientes Bindungsmotiv f{\"u}r die Komplexierung von Carboxylaten in w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen. Eine notwendige Voraussetzung f{\"u}r die Realisierung dieser Projekte war jedoch zun{\"a}chst die Entwicklung einer allgemeinen, effizienten und milden Synthese f{\"u}r Guanidiniocarbonylpyrrole. Die bei der zuvor verwendeten Methode aggressiven Reaktionsbedingungen und die problematische Aufreinigung verhinderten eine gr{\"o}ßere Anwendung dieses Bindungsmotivs in bioorganischen und supramolekularen Projekten. Im Rahmen dieser Arbeit gelang es mir erfolgreich eine neue Syntheseroute zu entwickeln. Hierbei wurde mono-tBoc-Guanidine mit dem Benzylester mittels PyBOP gekuppelt und nach Entsch{\"u}tzung der Benzylschutzgruppe wurde die zentrale Zwischenstufe f{\"u}r die weiteren Synthesen, die tBoc-gesch{\"u}tzte Guanidinocarbonylpyrrol-S{\"a}ure erhalten. Durch diese neuartige Synthese war es m{\"o}glich, eine Reihe von flexiblen Zwitterionen 3-6 herzustellen und deren Selbst-Aggregation und den Einfluß der Kettenl{\"a}nge und somit Flexibilit{\"a}t der Alkylkette auf Struktur und Stabilit{\"a}t der gebildeten Aggregate in L{\"o}sung sowie auch in der Gasphase zu untersuchen. In DMSO deuten NMR-Verd{\"u}nnungsreihen darauf hin, dass die flexiblen Zwitterionen mit n = 1, 3 und 5 oligomere Strukturen ausbilden. Im Falle von n = 1 werden hoch stabile helicale und Nanometer große Aggregate in der gebildet. In den Gasphasen-Studien wurde die Stabilit{\"a}t und Zerfallskinetik einer Reihe von Natriumaddukten der Dimere von n = 2, 3 und 5 untersucht. Dieses gelang durch die Methode der „infrared multiphoton dissociation Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry" (IRMPD-FT-ICR MS). Solche Studien erm{\"o}glichen m{\"o}glicherweise in Zukunft das gezielte Design von supramolekularen Bausteinen. Der bioorganische Teil meiner Arbeit setzte sich aus drei Einzelprojekten zusammen. So synthetisierte ich durch eine f{\"u}nfstufige Synthesesequenz vier neue Arginin-Analoga, die in Zukunft als Ersatz f{\"u}r Arginin in Peptide eingebaut werden k{\"o}nnen. Als Testreaktion f{\"u}r die Eignung dieser Verbindungen in einer Festphasenpeptidsynthese, wurde ein Tripetid Ala-AA1-Val (AA: Arginin-Analogon) mit einem eingebauten Arginin-Analogon erfolgreich hergestellt. In einem zweiten Projekt habe ich den Einfluß einer zus{\"a}tzlichen ionischen Wechselwirkung in unserem Bindungsmotiv untersucht. Dazu wurde ein zweifach-kationischer Rezeptor und der dreifach-geladenen Rezeptor synthetisiert und physikalisch-organisch ihre Bindungseigenschaften mit Hilfe von NMR-Titrationsexperimenten gegen eine Reihe von Aminos{\"a}uren untersucht. Der dreifach-kationische Rezeptor 11 zeigte hierbei herausragende Bindungseigenschaften und war um ca. den Faktor 100 besser als f{\"u}r die bisher bekannten Guanidiniocarbonylpyrrole. Die Assoziationskonstanten waren auch fast reinem Wasser mit bis zu Kass = 2000 noch bemerkenswert hoch. Im dritten Projekt habe ich einen de-novo entwickelten Rezeptor f{\"u}r C-terminale Dipeptide in einer beta-Faltblatt Struktur entwickelt.Dieser Rezeptor wurde mittels NMR and UV-Titrationen untersucht. In 40 \% Wasser/ 60 \% DMSO waren die Bindungskonstanten zu hoch um {\"u}berhaupt quantifiziert zu werden. Deshalb wurden die Bindungseigenschaften des Rezeptors mittels UV Titrationen in einer Mischung aus 90 \% Wasser mit 10 \% DMSO gegen eine Reihe von Dipeptiden und Aminos{\"a}uren getestet. Die Bindungsdaten zeigen, dass Rezeptor Dipeptide mit ausgezeichneten Bindungskonstanten (Kass > 10000 M-1) komplexiert. Im Gegensatz dazu bindet der Rezeptor 12 Aminos{\"a}uren um den Faktor zehn schlechter (Kass > 1000 M-1). Die Komplexstabilit{\"a}t nimmt hierbei in Abh{\"a}ngigkeit von der Seitenkette des Dipeptids in der Reihe Gly < Ala < Val zu, was sich mit der abnehmenden Flexibilit{\"a}t und zunehmenden Hydrophobizit{\"a}t der Seitenkette erkl{\"a}ren l{\"a}sst. Diese Eigenschaften machen den Rezeptor 12 zu dem besten bisher bekannten Dipeptidrezeptor in w{\"a}ssrigen L{\"o}sungen. Innerhalb meiner Arbeit gelang es mir somit, nicht nur eine essentiell wichtige, milde und effiziente Synthese f{\"u}r Guanidinocarbonylpyrrole zu entwickeln, sondern es gelang mir ebenso ein neues Bindungsmotiv f{\"u}r die Komplexierung von Aminos{\"a}uren in Wasser zu entwickeln. Zus{\"a}tzlich konnte noch der Dipeptidrezeptor erfolgreich synthetisiert und untersucht werden. Mit Bindungskonstanten f{\"u}r von Kass > 10000 M-1 ist er der derzeit beste Dipeptidrezeptor in w{\"a}ssriger L{\"o}sung.},
  subject      = {Guanidinderivate},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mahlmeister2023,
  author    = {Mahlmeister, Bernhard},
  title     = {Twisted Rylene Bisimides for Organic Solar Cells and Strong Chiroptical Response in the Near Infrared},
  doi       = {10.25972/OPUS-34610},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346106},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {The chirality of the interlocked bay-arylated perylene motif is investigated upon its material prospect and the enhancement of its chiroptical response to the NIR spectral region. A considerable molecular library of inherently chiral perylene bisimides (PBIs) was utilized as acceptors in organic solar cells to provide decent device performances and insights into the structure-property relationship of PBI materials within a polymer blend. For the first time in the family of core-twisted PBIs, the effects of enantiopurity on the device performance was thoroughly investigated. The extraordinary structural sensitivity of CD spectroscopy served as crucial analytical tool to bridge the highly challenging gap between molecular properties and device analytics by proving the excitonic chirality of a helical PBI dimer. The chirality of this perylene motif could be further enhanced on a molecular level by both the expansion and the enhanced twisting of the π-scaffold to achieve a desirable strong chiroptical NIR response introducing a new family of twisted QBI-based nanoribbons. These achievements could be substantially further developed by expanding this molecular concept to a supramolecular level. The geometrically demanding supramolecular arrangement necessary for the efficient excitonic coupling was carefully encoded into the molecular design. Accordingly, the QBIs could form the first J-type aggregate constituting a fourfold-stranded superhelix of a rylene bisimide with strong excitonic chirality. Therefore, this thesis has highlighted the mutual corroboration of experimental and theoretical data from the molecular to the supramolecular level. It has demonstrated that for rylene bisimide dyes, the excitonic contribution to the overall chiroptical response can be designed and rationalized. This can help to pave the way for new organic functional materials to be used for chiral sensing or chiral organic light-emitting devices.},
  subject      = {Molek{\"u}l},
  language  = {en}
}