Molekularersatz

Molekularersatz bezeichnet in der Fachsprache den gezielten Austausch von Molekülen oder Molekülfragmenten in einem System durch entworfenes Ersatzmaterial, um Eigenschaften, Funktionen oder Leistungsfähigkeit zu verändern. Der Begriff wird in deutschsprachigen chemischen, materialwissenschaftlichen und pharmazeutischen Kontexten verwendet und umfasst sowohl den Austausch einzelner Atome oder Gruppen innerhalb eines Moleküls als auch den Ersatz von Molekülen in Festkörperstrukturen, Polymerformulierungen oder Wirkstoffsystemen.

Anwendungsfelder liegen in der organischen Chemie, der Materialwissenschaft und der Arzneistoffentwicklung. In der organischen Chemie beschreibt Molekularersatz klassische Substitutionsreaktionen, bei denen funktionelle Gruppen ausgetauscht werden. In der Materialwissenschaft wird durch Molekularersatz die Zusammensetzung von Polymeren, Koordinationsverbindungen oder Feststoffen verändert, um Eigenschaften wie Stabilität, Porosität, Leitfähigkeit oder Lichtabsorption zu steuern. In der Arzneistoffentwicklung dient Molekularersatz der Optimierung von Bindungseigenschaften, Metabolismus oder Nebenwirkungen durch Austausch bestimmter Substrukturen.

Methodisch verbindet der Ansatz computergestütztes Design, synthetische Umsetzung und detaillierte Charakterisierung. Zu den Herausforderungen zählen Kompatibilität, Sicherheits- und Zulassungsfragen sowie potenzielle Auswirkungen auf Aktivität und Stabilität. Begrifflich ist Molekularersatz eng verwandt mit Substitution, Substitutionsreaktionen, Isotopenmarkierung und Ligandenaustausch; in der englischen Literatur entspricht der Begriff meist molecular replacement oder molecular substitution.