Préparation, étude de l’orientation et caractérisation physico-chimique de films polymères comportant des fluorophores

Les propriétés intrinsèques, photophysiques, électrochimiques et cristallographiques des molécules fluorescentes 4,4'-bis(2-benzoxazolyle)stilbène (BBS) et 2,5-bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyle)thiophène (BBT) ont été étudiées en solution et dans les polymères semi-cristallins : poly(butylène succinate) (PBS) et polylactide (PLA). Les deux fluorophores sont caractérisés par de hauts rendements quantiques absolus de fluorescence. Toutefois, une désactivation de la fluorescence peut se produire par croisement intersystème vers l'état triplet pour le BBT, et par photoisomérisation trans-cis pour le BBS. La cinétique de ce dernier processus dépend de la concentration, résultant en un pur isomère cis photo-induit à faibles concentrations, qui est accompagné à des concentrations élevées par l'apparition d'un composé acide après photo-clivage suivi d'une oxydation. Cette étude a révélé des changements spectroscopiques prononcés suite à l’augmentation de la concentration des fluorophores, en particulier à l'état solide, spécifiques à l'agrégation des molécules à l'état fondamental pour le BBT et à la formation d’excimères pour le BBS, permettant ainsi de corréler les propriétés fluorescentes avec les caractéristiques du monocristal pour chaque fluorophore. En outre, le passage d’une dispersion moléculaire à une séparation de phases dans le cas du BBS est accompagné d'un changement de couleur du bleu au vert, qui est sensible à la déformation, à la température et au temps, affectant les rendements quantiques absolus de fluorescence et fournissant une large opportunité à la création d'une grande variété de polymères intelligents indicateurs capables d'auto-évaluation. D’autre part, la solubilité élevée du BBT dans les solvants courants, combinée à ses propriétés optoélectroniques élevées, en font un candidat en tant que référence universelle de fluorescence et matériau intelligent à la fois pour les études de polymères et en solution. Similairement aux mélanges comprenant des polymères miscibles, l'orientation du PBS augmente après ajout d'une molécule fluorescente, dont les monomères ont tendance à être orientés dans des films étirés, contrairement aux excimères ou agrégats.

Development of Photorefractive Polymers: Evaluation of Photoconducting and Electro-optic Properties

This Thesis discussed molecules suitable for photorefractive effect. Out of the molecules studied, only one system was used to make photorefractive polymers system. Other molecules, especially, the electro-optic polymer, Poly(3-methacrloyl-1-(4'-nitro-4-azo-1'-phenyl)phenylalanine-co- methyl methacrylate) can be subjected to more detailed studies to explore the possibilities of using them for electro-optic applications. Though not included in the thesis, the efficient photoconductor, Poly(6-tert-butyl-3- phenyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine) sensitized with C60, which was described in Chapter 3 showed a low magnitude photovoltaic effect. This hints at the possibility of using this system for organic solar cells also. The thesis presented the initial observation of photorefractive effect in a polybenzoxazine based polymer system. A detailed analysis of the effect of C60, ECZ and DR1 can be carried out to check for the possibility of a high efficiency photorefractive system.

4,5-Dihydro-1,3-dioxepine als chirale Bausteine in der enantioselektiven organischen Synthese

Durch asymmetrische Doppelbindungsisomerisierung mittels Me-DuPHOS-modifizierter Dihalogen-Nickel-Komplexe als Katalysatorvorstufen lassen sich aus 2-Alkyl-4,7-dihydro-1,3-dioxepinen hochenantiomerenreine 2-Alkyl-4,5-dihydro-1,3-dioxepine erhalten. Ein Ziel dieser Arbeit war es, die bisher noch unbekannte Absolutkonfiguration dieses Verbindungstyps zu bestimmen und darüber hinaus ihre Einsatzfähigkeit in der enantioselektiven organischen Synthese zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden enantiomerenangereichertes 2-Isopropyl- und 2-tert-Butyl-4,5-dihydro-1,3-dioxepin mit m-Chlorperbenzoesäure epoxidiert. Dabei bildeten sich die entsprechenden 3-Chlorbenzoesäure-(2-alkyl-5-hydroxy-1,3-dioxepan-4yl)-ester in hohen Ausbeuten und Diastereoselektivitäten. Von den vier zu erwartenden Diastereomeren wurden jeweils nur zwei mit einer Selektivität von mehr als 95:5 gebildet. Im Fall des 3-Chlorbenzoesäure-(2-isopropyl-5-hydroxy-1,3-dioxepan-4yl)-esters konnte das Haupt-diastereomer kristallin erhalten werden. Durch röntgenspektroskopische Untersuchung war es möglich, die Relativ-Konfiguration dieser Verbindung zu bestimmen. Die Ester lassen sich unter Ringverengung in 2-Alkyl-1,3-dioxan-4-carbaldehyde umlagern. Ausgehend von diesen Carbaldehyden stehen zwei Synthesewege zur Verfügung, welche zu Verbindungen führen deren Absolutkonfiguration bereits bekannt ist. So erhält man durch Reduktion 2-Alkyl-1,3-dioxan-4-yl-methanole, welche sich in 1,2,4-Butantriol überführen lassen. Oxidation ergibt die 2-Alkyl-1,3-dioxan-4-carbonsäuren, aus denen 3-Hydroxytetrahydrofuran-2-on gewonnen werden kann. Messung des Drehwertes dieser beiden literaturbekannten Verbindungen liefert nicht nur Information über deren Enantiomerenreinheit sondern ebenfalls über die Konfiguration ihres Stereozentrums. In Kombination mit der Relativ-Konfiguration des Esters ist somit ein Rückschluss auf die Absolutkonfiguration der eingesetzten 4,5-Dihydro-1,3-dioxepine möglich. Die auf den beschriebenen Wegen gewonnenen Substanzen finden Anwendung in der stereoselektiven organischen Synthese. Löst man die Chlorbenzoesäureester in Dichlormethan und behandelt sie mit wässriger Salzsäure, so entstehen die bicyclischen 2-Alkyltetrahydrofuro[2,3-d][1,3]dioxole. Auch bei diesen Verbindungen konnten hohe Enantio- und Diastereoselektivitäten erzielt werden. Der intermolekular verlaufende Reaktionsmechanismus der Bicyclus-Bildung, welcher unter Abspaltung eines den Alkylrest tragenden Aldehyds und dessen Neuanlagerung unter Ausbildung eines Acetals verläuft, konnte in dieser Arbeit durch ein Kreuzungsexperiment bestätigt werden. Umacetalisierung der Bicyclen liefert 2-Methoxytetrahydrofuran-3-ol, aus dem durch Acetalspaltung Tetrahydrofuran-2,3-diol erhalten wird, das die Halbacetalform der entsprechenden Desoxytetrose darstellt, die auf diese Weise in einer de novo-Synthese hergestellt werden kann.

Zur Synthese von alpha-Aminoaldehyden und Aminosäuren mit alpha-quartären Zentren durch Aziridinierung funktionalisierter Olefine

Ziel dieser Arbeit war, durch Aziridinierung homochiraler 5-Methyl-4H-1,3-dioxinen eine neue Methode zur Synthese von alpha-Aminoaldehyden und den ableitbaren Aminosäuren mit alpha-quartären Zentren zu entwickeln. Die chiralen 5-Methyl-4H-1,3-dioxine sind mit hohen Enantiomerenüberschüssen durch asymmetrische Doppelbindungsisomerisierung von 5-Methylen-1,3-dioxanen zugänglich. Die Metall-katalysierte Aziridinierung der 5-Methyl-4H-1,3-dioxine mit der Nitrenquelle (N-Tosylimino)phenyliodinan führte direkt zu N-Tosyl-geschützen 4-Methyl-1,3-oxazolidin-4-carbaldehyden. Vermutlich über ein Aziridin als nicht isolierbare Zwischenstufe werden über eine Ringöffnungs-/Ringverengungsreaktion die Oxazolidinderivate gebildet, vorzugsweise in Gegenwart von Cu(I)-Katalysatoren, während die Rhodium-katalysierte Reaktion ausschließlich zu Insertionsprodukten führt. In der Cu-katalysierten Aziridinierung ist das Verhältnis von Aziridinierung/Insertion abhängig von der Katalysatorkonzentration. Die Aziridinierung mit N-(p-Nitrobenzolsulfonyl)- und N-(Trimethylsilylethylsulfonyl)- substituierten Nitrenquellen führt zu Oxazolidinderivaten mit leichter abspaltbaren Schutzgruppen. Diese Nitrenquellen können in situ aus den korrespondierenden Sulfonamiden mit Iodosobenzol dargestellt werden. Bei dem Einsatz homochiraler 4H-1,3-Dioxine ist Erhalt der Stereoinformation abhängig vom Substituenten in 2-Position der Dioxine sowie von der Polarität des Lösungsmittels. Die höchsten Selektivitäten wurden in tert-Butylmethylether erzielt. In Falle des 2-tert-Butyl-4-methyl-3-(toluol-4-sulfonyl)-1,3-oxazolidin-4-carbaldehyds kristallisiert das Hauptdiastereomer in enantiomerenreiner Form. Die Absolutkonfiguration wurde durch Röntgenkristallstrukturanalyse ermittelt. Das Anwendungspotential dieser neuen Methode konnte durch Überführen der Serinale in Aminoalkohole und alpha-Methylserin-Derivate sowie in der Synthese der unnatürlichen Aminosäure alpha-Vinylalanin gezeigt werden.

Zur Herstellung von chiralen α-Aminosäuren mit α-quartären Zentren und deren Verwendung als Synthone in der organischen Synthese

Ziel dieser Arbeit war, ausgehend von alpha-Aminoaldehyden eine kurze und effiziente Synthese zur Darstellung von Aminosäuren mit alpha-quartären Zentren in enantiomerenreiner Form und davon ableitbare wichtige Synthone in der organischen Synthese zu entwickeln. Der enantiomerenreine 2-tert-Butyl-4-methyl-1,3-oxazolidin-4-carbaldehyd ist via kupfer-katalysierter Aziridinierung des enantiomerenangereicherten 2-tert-Butyl-5-methyl-4H-1,3-dioxins mit der Nitrenquelle (N-Tosylimino)phenyliodinan zugänglich. Eine anschließende Oxidation mit Natriumhyperchlorid und Wasserstoffperoxid führt zur korrespondierenden Carbonsäure, die via sauer katalysierter Acetalspaltung und nachfolgender Abspaltung der Tosyl-Schutzgruppe in enantiomerenreines alpha-Methylserin in sehr guten Ausbeuten umgewandelt werden kann. Mit dem Einsatz von in C5-Position Ethyl-substituiertem 2-tert-Butyl-4H-1,3-dioxin ist analog das N-Tosyl geschützte alpha-Ethylserin darstellbar. Um die bestehende Lösungsmittelabhängigkeit in weniger polaren Losungsmitteln wie Dichlormethan oder Diethylether der Aziridinierung in Bezug auf ihre Diastereoselektivität und Reaktivität zu minimieren, wurden unterschiedliche Nitrenquellen untersucht. [N-(p-Methoxybenzolsulfonyl)imino]methoxyphenyliodinan stellte sich als die potenteste Nitrenquelle heraus und die Ausbeute konnte auf bis zu 70% gesteigert werden. Die Anwendbarkeit des N-Tosyl geschützten alpha-Methylserins konnte mit der Synthese des β-Lactons und 2-Carboxylethylether-2-aziridin unter Mitsunobu-Bedingungen gezeigt werden. Dabei ist die Reaktion durch einfache Variation des Lösungsmittels und der Reaktionstemperatur zu beiden Produkten in sehr guten Ausbeuten hin steuerbar. Das β-Lacton konnte anschließend erfolgreich in das N-Tosyl- und S-Acetyl- geschützte alpha-Methylcystein überführt werden.

Elektrochemische und spektroelektrochemische Untersuchungen symmetrischer und unsymmetrischer Spiroverbindungen

In dieser Arbeit wurden elektronische Eigenschaften der sogenannten Spiroverbin-dungen untersucht, die aus zwei durch ein gemeinsames Spiro-Kohlenstoffatom miteinander verbundenen π-Systemen bestehen. Solche Untersuchungen sind notwendig, um die gezielte Synthese organischer Materialien mit bestimmten optischen, elektrischen, photoelektrischen oder magnetischen Eigenschaften zu ermöglichen. Im einzelnen wurden mit Hilfe der Cyclovoltammetrie, Square-Wave-Voltammetrie und Spektroelektrochemie eine Reihe homologer Spiro-p-oligophenyle, sowie symmetrisch und unsymmetrisch substituierte Spiroverbindungen und Spirocyclopentadithiophene unter-sucht. Dabei ergaben sich folgende Einflussfaktoren: Kettenlänge, verschiedene Substituenten (Trimethylsilyl, tert-Butyl, Fluor, Pyridyl, perfluoriertes Pyridyl, Dimethylamino-Gruppe), verschiedene Positionen der Substitution, Lage der Spiroverknüpfung und Art des π-Systems im Spirokern. Die elektronischen Eigenschaften der untersuchten Verbindungen variieren systema-tisch mit der Kettenlänge. So vermindert sich der Betrag der Redoxpotentiale der Spiroverbin-dungen mit Zunahme der Kettenlänge, während die Anzahl der übertragenen Elektronen mit zunehmender Kettenlänge wächst. Die Absorption der neutralen und geladenen Spezies ver-schiebt sich mit steigender Kettenlänge bathochrom. Der Substituenteneinfluss auf die Poten-tiallage hängt davon ab, welcher der Effekte +I, -I, +M, -M überwiegt; dabei spielt auch die Position der Substitution eine Rolle. Weiter lässt sich der Einfluss der Lage der Spiroverknüpfung auf die Redoxpotentiale mit der verschiedenen Coulomb-Abstoßung innerhalb oder/und zwischen Phenylketten bei symmetrisch und unsymmetrisch verknüpften Spiroverbindungen begründen. Schließlich wurden die Redoxmechanismen der untersuchten Spiroverbindungen er-mittelt. Die meisten Verbindungen werden zum Bis(radikalion) reduziert bzw. oxidiert (Me-chanismus A). Nur wenige Verbindungen werden nach Mechanismus B reduziert, in dem das Elektron unter Bildung eines Dianions in die schon einfach reduzierte Molekülhälfte über-geht. Die Unterschiede der Redoxpotentiale, der Lage der Absorption, des Reduktionsme-chanismus der Verbindungen mit unterschiedlichen Spirokernen (Spirobifluoren und Spiro-cyclopentadithiophen) konnten mit den unterschiedlichen elektronischen Strukturen von Phe-nyl- und Thiophenring (aromatisches und heteroaromatisches π System) erklärt werden.

Three substituted 4-pyrazolylbenzoates: hydrogen-bonded supramolecular structures in one, two and three dimensions

The molecules of ethyl 4-(5-amino-3-methyl-1H-pyrazol-1yl) benzoate, C13H15N3O2, are linked by two independent N-H center dot center dot center dot O hydrogen bonds into a chain of edge-fused and alternating R-4(2)(8) and R-2(2)(20) rings. A combination of N-H center dot center dot center dot N and N-H center dot center dot center dot O hydrogen bonds links the molecules of methyl 4-(5-amino-3-tert-butyl-1H-pyrazol-1-yl) benzoate, C15H19N3O2, into sheets of alternating R-2(2)(20) and R-6(6)(32) rings. In 4-(5-amino-3-methyl-1H-pyrazol-1-yl) benzoic acid monohydrate, C11H11N3O2 center dot H2O, the molecular components are linked into a three-dimensional framework structure by a combination of five independent hydrogen bonds, two of O-H center dot center dot center dot N type and one each of O-H center dot center dot center dot O, N-H center dot center dot center dot O and N-H center dot center dot center dot N types

Extraction behavior of the synergistic system 2,6-bis-(benzoxazolyl)-4-dodecyloxylpyridine and 2-bromodecanoic acid using Am and Eu as radioactive tracers

In this study, the extraction properties of a synergistic system consisting of 2,6-bis-(benzoxazolyl)-4-dodecyloxylpyridine (BODO) and 2-bromodecanoic acid (HA) in tert-butyl benzene (TBB) have been investigated as a function of ionic strength by varying the nitrate ion and perchlorate ion concentrations. The influence of the hydrogen ion concentration has also been investigated. Distribution ratios between 0.03-12 and 0.003-0.8 have been found for Am(III) and Eu(HI), respectively, but there were no attempts to maximize these values. It has been shown that the distribution ratios decrease with increasing amounts of ClO4-, NO3-, and H+. The mechanisms, however, by which the decrease occurs, are different. In the case of increasing perchlorate ion concentration, the decrease in extraction is linear in a log-log plot of the distribution ratio vs. the ionic strength, while in the nitrate case the complexation between nitrate and Am or Eu increases at high nitrate ion concentrations and thereby decreases the distribution ratio in a non-linearway. The decrease in extraction could be caused by changes in activity coefficients that can be explained with specific ion interaction theory (SIT); shielding of the metal ions, and by nitrate complexation with Am and Eu as competing mechanism at high ionic strengths. The separation factor between Am and Eu reaches a maximum at similar to1 M nitrate ion concentration. Thereafter the values decrease with increasing nitrate ion concentrations.

Oxovanadium(V) complexes of bis(phenolate) ligands with acetylacetone as co-ligand: synthesis, crystal structure, electrochemical and kinetics studies on the oxidation of ascorbic acid

Two vanadium(V) complexes, [VO(L-1)]acac)] (1) and [VO(L-2)(acac)] (2), where H2L1 = N,N-bis(2-hydroxy-3-5-di-tert-butyl-benzyl)propylamine and H2L2 = 2,2'-selenobis(4,6-di-tert-butylphenol), have been synthesized and characterized by elemental analyses, IR, V-51 NMR, both in the solid and in solution, and cyclic voltammetric studies. Single crystal X-ray studies reveal that in complex 1 the vanadium atom is octahedrally coordinated with an O5N donor environment, where the oxygen atom of the V-V=O moiety and the N atom of the ONO ligand occupy the axial sites while two oxygen atoms (O1 and O2) from the bisphenolate ligand and two oxygen atoms (O3 and O4) from the acac ligand occupy the equatorial plane. A similar bonding pattern has also been encountered for 2 with the exception that a Se atom instead of N is involved in weak bonding to the metal center. Both complexes showed reversible cyclic voltammeric responses and E-1/2 appears at -0.18 and 0.10 V versus NHE for complexes 1 and 2, respectively. The kinetics of oxidation of ascorbic acid by complex 1 were carried out in 50% MeCN-50% HO (v/v) at 25 degrees C. The high formation constant value, Q = 63 +/- 7 M-1, reveals that the reaction proceeds through the rapid formation of a H-bonded intermediate. The low k(2)Q(2)/k(1)Q(1) ratio (13.4) for 1 points out that there is extensive H-bonding between the oxygen atom of the V-V=O group and the OH group of ascorbic acid. (c) 2007 Published by Elsevier Ltd.

Diheteroarylmethyl substituted titanocenes: a novel class of possible anti-cancer drugs

From the reaction of tert-butyl lithium or n-butyl lithium with N-methylpyrrole (1a), furan (1b) or 2-bromo-thiophen (1c), 2-N-methylpyrrolyl lithium (2a), 2-furyl lithium (2b) or 2-thiophenyl lithium (2c), respectively, was obtained. When reacted with 6-(2-N-methylpyrrolyl) fulvene (3a), 6-(2-furyl) fulvene (3b) or 6-(2-thiophenyl) fulvene (3c), the corresponding lithiated intermediates were formed (4a-c). Titanocenes (5a-c) were obtained through transmetallation with titanium tetrachloride. When these titanocenes were tested against pig kidney epithelial (LLC-PK) cells, inhibitory concentrations (IC50) of 32 mu M, 140 mu M, and 240 mu M, respectively, were observed. These values represent improved cytotoxicity against LLC-PK, compared to their ansa-analogues. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Diarylmethyl substituted titanocenes: promising anti-cancer drugs

From the reaction of tert-butyl lithium with p-bromo-N,N-dimethylaniline (1a), p-bromoanisole (1b) or 1-bromo-3,5-dimethoxybenzene (1c), p-N,N-dimethylanityl lithium (2a), p-anisyl lithium (2b) or (3,5-dimethoxyphenyl) lithium (2c), respectively, were obtained. When reacted with 6-(p-N,N-dimethylanilinyl)fulvene (3a), 6-(p-methoxyphenyl)fulvene (3b) or 3,5-(dimethoxyphenyl)fulvene (3c), the corresponding lithiated intermediates were formed (4a-c). Titanium tetrachloride was added "in situ", obtaining titanocenes 5a-C, respectively. When these titanocenes were tested against pig kidney carcinoma (LLC-PK) cells, inhibitory concentrations (IC50) Of 3.8 x 10(-5) M, 4.5 x 10(-5) M, and 7.8 x 10(-5) M, respectively, were observed. These values represent improved cytotoxicity against LLC-PK, compared to their ansa-analogues. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A square-planar nickel(II) monoradical complex with a bis(salicylidene)diamine ligand

The new square-planar Ni-II-N2O2 complex [Ni(L-Me)] (1(Me)), where L-Me, stands for the dianionic phenolato form of N,N'bis(3,5-di-tert-butyl-salicylidene)-4,5-dimethyl-1,2-phenyl- enediamine ((LH2)-L-Me), has been synthesised and fully characterised. X-ray crystallography was also used for the characterisation. The electrochemical one-electron oxidation of 1(Me) produces the thermally stable (within the temperature range 10-295 K) cationic species (1(Me))(+). The UV/Vis and X-band EPR experimental data, supported by DFT calculations, indicate that (1(Me))(+), is best described as a Ni-II monoradical complex and, thus, does NOT exist in a Ni-III ground state, in contrast to its demethylated counterpart [Ni(L-H)](+) (1(H))(+) below 170 K.

RuII(α-diimine) or RuIII(α-diimine·–)? Structural, spectroscopic, and theoretical evidence for the stabilization of a prominent metal-to-Ligand charge- transfer excited-state configuration in the ground state

The new compounds [Ru(R-DAB)(acac)2] (R-DAB = 1,4-diorganyl- 1,4-diazabuta-1,3-diene; R = tert-butyl, 4-methoxyphenyl, 2,6-dimethylphenyl; acac– = 2,4-pentanedionate) exhibit intrachelate ring bond lengths 1.297

Structure and spectroelectrochemical response of arene− ruthenium and arene−osmium complexes with potentially hemilabile noninnocent ligands

Nine of the compounds [M(L2−)(p-cymene)] (M = Ru, Os, L2− = 4,6-di-tert-butyl-N-aryl-o-amidophenolate) were prepared and structurally characterized (Ru complexes) as coordinatively unsaturated, formally 16 valence electron species. On L2−-ligand based oxidation to EPR-active iminosemiquinone radical complexes, the compounds seek to bind a donor atom (if available) from the N-aryl substituent, as structurally certified for thioether and selenoether functions, or from the donor solvent. Simulated cyclic voltammograms and spectroelectrochemistry at ambient and low temperatures in combination with DFT results confirm a square scheme behavior (ECEC mechanism) involving the Ln ligand as the main electron transfer site and the metal with fractional (δ) oxidation as the center for redox-activated coordination. Attempts to crystallize [Ru(Cym)(QSMe)](PF6) produced single crystals of [RuIII(QSMe •−)2](PF6) after apparent dissociation of the arene ligand.

Influence of Viral Infection on Essential Oil Composition of Ocimum basilicum (Lamiaceae)

Ocimum basilicum L., popularly known as sweet basil, is a Lamiaceae species whose essential oil is mainly composed of monoterpenes, sesquiterpenes and phenylpropanoids. The contents of these compounds can be affected by abiotic and biotic factors such as infections caused by viruses. The main goal of this research was an investigation of the effects of viral infection on the essential oil profile of common basil. Seeds of O. basilicum L. cv. Genovese were sowed and kept in a greenhouse. Plants presenting two pairs of leaves above the cotyledons were inoculated with an unidentified virus isolated from a field plant showing chlorotic yellow spots and foliar deformation. Essential oils of healthy and infected plants were extracted by hydrodistillation and analyzed by GCMS. Changes in essential oil composition due to viral infection were observed. Methyleugenol and p-cresol,2,6-di-tert-butyl were the main constituents. However, methyleugenol contents were significantly decreased in infected plants.