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2. Komplexbildung
2.1 Bildung des Komplexes
Cyclodextrinen ist es ermöglicht mit anderen Molekülen Komplexe zu bilden. Man spricht dabei von einer Wirt-Gast-Beziehung, für deren Ausbildung mehrere Bedingungen erfüllt sein müssen:
Zuallererst muss das Gastmolekül mit seiner Größe und Geometrie in den Hohlraum des Cyclodextrins passen. Die Triebkraft der Komplexbildung besteht im Auswechseln der Wassermoleküle durch die hydrophoben Gastmoleküle (Abb.8). Es entstehen Wechselwirkungen zwischen unpolaren Molekülteilen von Wirt und Gast und es kommt zu einem stabileren Zustand mit geringerer Energie, da die Ringspannung sinkt. Cyclodextrine sind mit Gastmolekülen durch Van-der-Waals-Kräfte, hydrophobe Wechselwirkungen und Wasserstoffbrückenbindungen verbunden.²
1 Reader Cyclodextrine: siehe Linkliste im Anhang
² Gröger, M.; Woyke, A.; Kretzer, E. K. (2002) S. 31
Abb.8 Schematische Darstellung der Komplexbildung in Gegenwart von Wasser ²
Bei der Bildung der Komplexe lassen sich mehrere Schritte nachvollziehen:
Zunächst nähert sich das Gastmolekül dem Cyclodextrinmolekül an und die hydratisierenden Wassermoleküle können mit den Hydroxylgruppen am Rand des Cyclodextrins wechselwirken. Danach werden die Wassermoleküle aus dem Hohlraum entfernt und an das umgebende Wasser abgegeben. Nun entstehen Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrücken zwischen Wirt und Gast und die Hydratstruktur um den Komplex wird restrukturiert.
2.2 Auflösung des Komplexes
Will man den in 2.1 beschriebenen Komplex wieder auflösen, so ist wiederum eine gewisse Menge Wasser erforderlich um umgekehrte Vorgänge stattfinden zu lassen. Die Dissoziation verläuft trotz einer anfänglichen Energiehürde aufgrund der Wechselwirkungen schnell, da die Zahl der Wasser-moleküle um den Käfig rasch ansteigt. Nach der Auflösung, wenn das Gastmolekül das Cyclodextrinmolekül verlassen hat, ist ein erneuter Zusammenschluss der beiden unwahr-scheinlich, denn das freigesetzte Molekül bleibt frei in der Lösung oder fällt aus. |
