Dynamische Iminchemie

Die Bildung eines Imins – aus einer Amino- und einer Aldehydverbindung – ist eine reversibele Reaktion, die unter thermodynamischer Kontrolle abläuft, sodass die Ausbildung kinetisch konkurrenzfähiger Zwischenprodukte im Laufe der Zeit durch die thermodynamisch stabilsten Produkt(e) ersetzt wird. Aus diesem grundlegenden Grund hat sich die Iminbindung als außergewöhnlich vielfältig und nützlich in den Händen von synthetischen Chemikern erwiesen. Die Iminbindungsbildung ist eine von nur wenigen Reaktionen, die eine Disziplin definiert, die als dynamische kovalente Chemie (DCC) bekannt ist, die jetzt weit verbreitet beim Aufbau exotischer Moleküle und erweiterter Strukturen eingesetzt wird, aufgrund des inherent "Proof-Reading" und "Error-Checking", das mit diesen reversiblen Reaktionen verbunden ist. Während sowohl die supramolekulare Chemie als auch die DCC unter dem Regime der Reversibilität arbeiten, hat die DCC den zusätzlichen Vorteil, robuste Moleküle zu konstruieren, da kovalente Bindungen gebildet werden, anstatt fragiler Supermoleküle, die aus nichtkovalenten Bindungsinteraktionen resultieren. Auf der anderen Seite benötigen diese Produkte tendenziell mehr Zeit zur Bildung – manchmal Tage oder sogar Monate – aber ihre Bildung kann oft katalysiert werden. Auf diese Weise können hochsymmetrische Moleküle und erweiterte Strukturen aus relativ einfachen Vorläufern hergestellt werden. Wenn DCC in Verbindung mit template-gesteuerten Protokollen eingesetzt wird – die auf der Nutzung nichtkovalenter Bindungsinteraktionen zwischen molekularen Bausteinen beruhen, um sie in bestimmte relative Geometrien zu organisieren, als Vorstufe zur Bildung kovalenter Bindungen unter Gleichgewichtssteuerung – entsteht ein zusätzliches Maß an Kontrolle über Struktur und Topologie, das einen unauffällig einfachen Weg bietet, mechanisch verwobene Moleküle, wie Rotaxane, Catenane, Borromäische Ringe und Solomon-Knoten, zu konstruieren. Diese Übersichtsartikel konzentriert sich auf die Verwendung dynamischer Iminbindungen beim Aufbau von Verbindungen und Produkten, die mit und ohne die Hilfe zusätzlicher Vorlagen gebildet werden. Während die Synthese unter thermodynamischer Kontrolle der chemischen Topologie ein neues Leben einhaucht, bietet sie auch Zugang zu einer endlosen Reihe neuer Materialien, die in vielen Fällen einfach nicht zugänglich sind, wenn traditionellere synthetische Methoden, in denen die kinetische Kontrolle das Sagen hat, verwendet werden. Eine der angenehmsten Eigenschaften der Chemie ist ihre Fähigkeit, sich neu zu erfinden, um ihr eigenes Objekt zu schaffen, wie Berthelot vor anderthalb Jahrhunderten erstmals bemerkte.