Synthese eines 67-gliedrigen [2]Catenans und seines Konstitutionsisomeren als Bausteine für Polymere

Im Rahmen der Dissertation zum Thema „Synthese eines 67-gliedrigen [2]Catenans und seines Konstitutionsisomeren als Bausteine für Polymere“ ist die Darstellung eines neuen, funktionalisierten [2]Catenans mit 67-gliedrigen Ringen gelungen. Zum Aufbau der Catenanuntereinheiten wurde die Synthese einer langen Kette entwickelt, die zu einem 67-gliedrigen Makrozyklus führte. Die im Catenan eingebauten Ester-Funktionalitäten konnten in die Säure überführt werden, die entweder direkt oder auch nach einer nochmaligen Derivatisierung in einer Polymerisationsreaktion eingesetzt werden könnte. Durch die Darstellung des neuen [2]Catenans wurde die in der Arbeitsgruppe von A. Godt entwickelte Catenan-Synthesestrategie optimiert und gezeigt, dass sie auf ein Molekül mit kleineren Ringgrößen übertragen werden kann. Das Konstitutionsisomere des Catenans, das zyklische Dimer, wurde durch die Änderung der Abfolge einzelner Stufen der Synthesestrategie erhalten. Die Kombination beider Zyklisierungsschritte in einer Reaktion führte in hoher Ausbeute zum zyklischen Dimer. Die neu gefundene Syntheseroute lieferte das zyklische Dimer, ausgehend von der Zyklusvorstufe, in nur drei Stufen und löst die sehr aufwendige Templatsynthese, die zuvor entwickelt wurde, ab. Die Modellexperimente zur Derivatisierung der Catenandisäure mit einem Alkinol, Diol, Diamin oder Aminol wie auch zur Polymerisation mit oxidativer Alkindimerisierung führten nicht zu voll befriedigenden Ergebnissen, jedoch erweist sich die Methode der oxidativen Alkindimerisierung in den Modellversuchen als eine explizit geeignete Variante, ein [2]Catenan zu einem Polymer umzusetzen.

In this thesis the synthesis of a new functionalised 67 membered [2]catenane and its constitutional isomer as building blocks for polymers was established. For the synthesis of the catenane a long chain leading to a new 67 membered macrocycle was developed. The ester groups of the catenane were transferred into acid functionalities. The diacid of the catenane could potentially be used for polymerisation either directly or via further derivatisation. The synthetic strategy for the 87 membered [2]catenane, developed in the group of A. Godt, could be applied and optimised for the synthesis of the new 67 membered [2]catenane with smaller ring sizes. The constitutional isomer was obtained by changing the reaction sequence of the original strategy. Combination of the two cyclisation steps in one reaction lead to high yields of the constitutional isomer in only three steps starting from the cycle precursor. This concept substituted the work intensive template synthesis developed before. Model esterifications of the catenane diacid with alkynole, diole, diamine and aminole, using the carbodiimide method, did not show the conversion desired for monomer synthesis. Model reactions for polymerisation via oxidative alkyne dimerisation, however, lead to high conversion. This method should be a suitable possibility to polymerise a [2]catenane.