Interaction of the meso-tetrakis (4-N-methylpyridyl) porphyrin with gel and liquid state phospholipid vesicles

The interaction of the cationic meso-tetrakis 4-N-methylpyridyl porphyrin (TMPyP) with large unilamellar vesicles (LUVs) was investigated in the present study. LUVs were formed by mixtures of the zwitterionic 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-phosphatidylcholine (DPPC) and anionic 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoglycerol (DPPG) phospholipids, at different DPPG molar percentages. All investigations were carried out above (50 degrees C) and below (25 degrees C) the main phase transition temperature of the LUVs (similar to 41 degrees C). The binding constant values, K-b, estimated from the time-resolved fluorescence study, showed a significant increase of the porphyrin affinity at higher mol% DPPG. This affinity is markedly increased when the LUVs are in the liquid crystalline state. For both situations, the increase of the K-b value was also followed by a higher porphyrin fraction bound to the LUVs. The displacement of the vesicle-bound porphyrins toward the aqueous medium, upon titration with the salt potassium chloride (KCl), was also studied. Altogether, our steady-state and frequency-domain fluorescence quenching data results indicate that the TMPyP is preferentially located at the LUVs Stern layer. This is supported by the zeta potential studies, where a partial neutralization of the LUVs surface charge, upon porphyrin titration, was observed. Dynamic light scattering (DLS) results showed that, for some phospholipid systems, this partial neutralization leads to the LUVs flocculation. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Iron(III) Porphyrin Covalently Supported onto Magnetic Amino-Functionalized Nanospheres as Catalyst for Hydrocarbon and Herbicide Oxidations

This work describes the covalent immobilization of an ironporphyrin, 5,10,15,20-tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin iron(III) chloride (FeTFPP), onto maghemite/silica magnetic nanospheres covered with aminofunctionalized silica. The resulting material (gamma-Fe2O3/SiO2-NHFeP) was characterized by diffuse reflectance infrared spectroscopy (DRIFTS) and UV-Vis absorption spectroscopy. The catalytic activity of this magnetic ironporphyrin was investigated in the oxidation of hydrocarbons (styrene, (Z)-cyclooctene and R-(+)-limonene) and an herbicide (simazine) by hydrogen peroxide or 3-chloroperoxybenzoic acid. Hydrocarbon and simazine oxidation reaction products were analyzed by gas chromatography (GC) and high performance liquid chromatography (HPLC), respectively. This catalytic system proved to be efficient and selective for hydrocarbon oxidation, leading to high product yields from styrene (89%), cyclooctene (71%) and R-(+) -limonene (86%). Simazine oxidation was attained with 100% selectivity for a dechlorinated product (OEAT), while several oxidation products were obtained for the same catalyst in homogeneous media. The catalyst can be easily recovered through application of an external magnetic field and washed after reaction. Catalyst reuse experiments for R-(+)-limonene oxidation have shown that the catalytic activity is kept at 90% after 10 consecutive reactions.

Mechanism and Efficiency of Cell Death of Type II Photosensitizers: Effect of Zinc Chelation

A series of meso-substituted tetra-cationic porphyrins, which have methyl and octyl substituents, was studied in order to understand the effect of zinc chelation and photosensitizer subcellular localization in the mechanism of cell death. Zinc chelation does not change the photophysical properties of the photosensitizers (all molecules studied are type II photosensitizers) but affects considerably the interaction of the porphyrins with membranes, reducing mitochondrial accumulation. The total amount of intracellular reactive species induced by treating cells with photosensitizer and light is similar for zinc-chelated and free-base porphyrins that have the same alkyl substituent. Zinc-chelated porphyrins, which are poorly accumulated in mitochondria, show higher efficiency of cell death with features of apoptosis (higher MTT response compared with trypan blue staining, specific acridine orange/ethidium bromide staining, loss of mitochondrial transmembrane potential, stronger cytochrome c release and larger sub-G1 cell population), whereas nonchelated porphyrins, which are considerably more concentrated in mitochondria, triggered mainly necrotic cell death. We hypothesized that zinc-chelation protects the photoinduced properties of the porphyrins in the mitochondrial environment.

Previous illumination of a water soluble chlorine photosensitizer increases its cytotoxicity

Photodithazine (PDZ) is an N-methyl-D-glucosamine derivative of chlorine e6 that is water soluble and has an intense absorption in the range of 650-680 nm. PDZ photobleaching and photoproduct formation were induced by illumination with laser at two wavelengths: 514 nm (ion argon laser) as well as in 630 nm (dye laser). The time constants of PDZ photobleaching were: 18 min for 630 nm irradiation and 50 min for 514 nm irradiation, suggesting that degradation after irradiation with red light is faster than with green light. Photoproducts formation was evidenced by the appearance of a new absorption band at 668 nm with slight broaden of the Soret band, suggesting that there was no break of the macrocycle. The cytotoxicity of the photodegradated PDZ was investigated and showed to be lower in the dark and higher than non irradiated PDZ. These results may have important clinical implications for PDT such as the possibility to use the previously irradiated PDZ just before clinical application in order to get increased efficiency.

Biomimetic in vitro oxidation of lapachol: A model to predict and analyse the in vivo phase I metabolism of bioactive compounds

The bioactive naphtoquinone lapachol was studied in vitro by a biomimetic model with Jacobsen catalyst (manganese(III) salen) and iodosylbenzene as oxidizing agent. Eleven oxidation derivatives were thus identified and two competitive oxidation pathways postulated. Similar to Mn(III) porphyrins, Jacobsen catalyst mainly induced the formation of para-naphtoquinone derivatives of lapachol, but also of two ortho-derivatives. The oxidation products were used to develop a GC MS (SIM mode) method for the identification of potential phase I metabolites in vivo. Plasma analysis of Wistar rats orally administered with lapachol revealed two metabolites, alpha-lapachone and dehydro-alpha-lapachone. Hence, the biomimetic model with a manganese salen complex has evidenced its use as a valuable tool to predict and elucidate the in vivo phase I metabolism of lapachol and possibly also of other bioactive natural compounds. (C) 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Study of singlet excited state absorption spectrum of lutetium bisphthalocyanine using the femtosecond Z-scan technique

In this study we investigate the singlet excited state absorption of lutetium bisphthalocyanine (LuPc2) over a wide spectral range. It was observed distinct nonlinear absorption behaviors; saturable (SA) and reverse saturable absorption (RSA). The RSA effect was observed below 640 and above 680 nm, while SA occurs around the Q-band region, located around 660 nm. To describe the main singlet-singlet transitions, we employed the rate equation model considering the simplified three-energy level diagram. Our results reveal a ratio between excited and ground state absorption smaller than 0.05 at the Q-band region, and of approximately 4 for the other regions. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Protomers: formation, separation and characterization via travelling wave ion mobility mass spectrometry

Travelling wave ion mobility mass spectrometry (TWIM-MS) with post-TWIM and pre-TWIM collision-induced dissociation (CID) experiments were used to form, separate and characterize protomers sampled directly from solutions or generated in the gas phase via CID. When in solution equilibria, these species were transferred to the gas phase via electrospray ionization, and then separated by TWIM-MS. CID performed after TWIM separation (post-TWIM) allowed the characterization of both protomers via structurally diagnostic fragments. Protonated aniline (1) sampled from solution was found to be constituted of a ca. 5:1 mixture of two gaseous protomers, that is, the N-protonated (1a) and ring protonated (1b) molecules, respectively. When dissociated, 1a nearly exclusively loses NH3, whereas 1b displays a much diverse set of fragments. When formed via CID, varying populations of 1a and 1b were detected. Two co-existing protomers of two isomeric porphyrins were also separated and characterized via post-TWIM CID. A deprotonated porphyrin sampled from a basic methanolic solution was found to be constituted predominantly of the protomer arising from deprotonation at the carboxyl group, which dissociates promptly by CO2 loss, but a CID-resistant protomer arising from deprotonation at a porphyrinic ring NH was also detected and characterized. The doubly deprotonated porphyrin was found to be constituted predominantly of a single protomer arising from deprotonation of two carboxyl groups. Copyright (C) 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

5-(1-(4-phenyl)-3-(4-nitrophenyl)triazene)-10,15,20-triphenylporphyrin: a new triazene-porphyrin dye and its spectroelectrochemical properties

The new triazene-porphyrin dye 5-(1-(4-phenyl)-3-(4-nitrophenyl)triazene)-10,15,20-triphenylporphyrin, encompassing a reactive protonated triazene moiety, was prepared starting from meso-tetraphenylporphyrin (H2TPP), first converting it to the 5-(4-nitrophenyl)-10,15,20-triphenylporphyrin, then reducing to the 5-(4-aminophenyl)-10,15,20-tri(phenyl) porphyrin intermediate, and reacting with the diazonium salt of 4-nitroaniline; and characterized by spectroscopic and electrochemical methods. The absorption spectrum of the neutral species resembled the sum of H2TPP and of 1,3-bis(4-nitrophenyl) triazene spectrum, but the deprotonated anionic species showed more delocalized frontier orbitals, behaving as a push-pull system exhibiting triazenide-to-porphyrin charge-transfer transitions.

Theoretical Study of the Absorption Spectra of Photosynthetic Pigments

The first stage of the photosynthetic process is the extraordinary efficiency of sunlight absorption in the visible region [1]. This region corresponds to the maximum of the spectral radiance of the solar emission. The efficient absorption of visible light is one of the most important characteristics of photosynthetic pigments. In chlorophylls, for example, the absorptions are seen as a strong absorption in the region 400-450 nm in connection with other absorptions with small intensities in the region of 500-600 nm. This work aims at understanding the essential features of the absorption spectrum of photosynthetic pigments, in line with several theoretical studies in the literature [2, 3]. The absorption spectra were calculated for H2-Porphyrin, Mg-Porphyrin, and Zn-Porphyrin, and for H2-Phthalocyanine and Mg-Phthalocyanine with and without the four peripheral eugenol substituents. The geometries were optimized using the B3LYP/6-31+G(d) theoretical model. For the calculation of the absorption spectra different TD-DFT calculations were performed (B3LYP, CAM-B3LYP, O3LYP, M06-2X and BP86) along with CIS (D). For the spectra the basis set 6-311++G (d, p) was used for porphyrins and 6-31+G (d) was used for the other systems. At this stage the solvent effects were considered using the simplified continuum model (PCM). First a comparison between the results using the different methods was made. For the porphyrins the best results compared to experiment (both in position and intensities) are obtained with M06-2X and CIS (D). We also analyze the compatibility of the four-orbital model of Gouterman [4] that states that transitions could be well described by the HOMO-1, HOMO, LUMO, and LUMO+1 molecular orbitals. Our results for H2-Porphyrin shows an agreement with other theoretical results and experimental data [5]. For the phthalocyanines (including the four peripheral eugenol substituents) the results are also in good agreement compared with the experimental results given in ref [6]. Finally, the results show that the inclusion of solvent eÆects gives corrections for the spectral shift in the correct direction but numerically small. References [1] R.E. Blankenship; “Molecular Mechanisms of Photosynthesis", Blackwell Science (2002). [2] P. Jaramillo, K. Coutinho, B.J.C. Cabral and S. Canuto; Chem. Phys. Lett., 516, 250(2011). [3] L. Petit, A. Quartarolo, C. Adamo and N. Russo; J. Phys. Chem. B, 110, 2398(2006). [4] M. J. Gouterman; Mol. Spectr., 6, 138(1961). [5] M. Palummo, C. Hogan, F. Sottile, P. Bagal∂a and A. Rubio; J. Chem. Phys., 131, 084102(2009). [6] E. Agar, S. Sasmaz and A. Agar; Turk. J. Chem., 23, 131(1999).

Entwicklung einer online Kopplungsmethode von GC mit ECD- und ICPMS-Detektion zur Bestimmung biogener leichtflüchtiger bromierter und iodierter Kohlenwasserstoffe in Meerwasser und der Atmosphäre

In dieser Arbeit wurde ein zweidimensionales Kopplungssystem zur Bestimmung von leichtflüchtigen bromierten und iodierten Kohlenwasserstoffen (LHKW) in Wasser- und Luftproben entwickelt. Hierzu wurde ein Gaschromatograph mit einem Elektroneneinfangdetektor (ECD) on-line an ein elementselektives induktiv gekoppeltes Plasma-Massenspektrometer (ICPMS) gekoppelt. Dieses extrem nachweisstarke Analysensystem ermöglicht eine simultane Identifizierung unbekannter und koeluierender Peaks sowie eine vereinfachte Quantifizierung mittels ICPMS. Beim Vergleich des GC-ECD-ICPMS-Kopplungssystem mit den herkömmlichen Detektionsmethoden wie dem Massenspektrometer mit Elektronenstoss-Ionisation und dem Atomemissionsdetektor mit mikrowelleninduziertem Plasma schnitt das neu entwickelte Kopplungssystem ausgezeichnet ab. Für die Isolierung der LHKW aus Meerwasserproben wurde die Purge und Trap Technik verwendet, Luftproben wurden durch Besaugung auf Adsorptionsmaterial angereichert. Im Rahmen des BMBF-Teilprojektes ReHaTrop/AFOHAL wurden im August 2001 und im April/Mai 2002 an der Deutschen Nordseeküste Probenahmen durchgeführt. Die Konzentrationen der Wasserproben lagen im Bereich von 0,1-158 ng L-1, die der Luftproben im Bereich von 0,01-470 pptv. Die Messungen bestätigen die wichtige Rolle von Makroalgen im Zusammenhang mit der Produktion von halogenierten Kohlenwasserstoffen. Die Konzentration der iodierten und bromierten Kohlenwasserstoffe war immer höher in Proben, die direkten Kontakt mit Makroalgen hatten. Inkubationsexperimente zeigen für verschiedene braune und grüne Makroalgen individuelle „Fingerprints“ der biogenen LHKW-Produktion. Bei den Messungen an der Nordseeküste wurden Abhängigkeiten zwischen den LHKW und meteorologischen Parametern gefunden.

Electronic energy transfer processes in pi-conjugated polymers

Currently pi-conjugated polymers are considered as technologically interesting materials to be used as functional building elements for the development of the new generation of optoelectronic devices. More specifically during the last few years, poly-p-phenylene materials have attracted considerable attention for their blue photoluminescence properties. This Thesis deals with the optical properties of the most representative blue light poly-p-phenylene emitters such as poly(fluorene), oligo(fluorene), poly(indenofluorene) and ladder-type penta(phenylene) derivatives. In the present work, laser induced photoluminescence spectroscopy is used as a major tool for the study of the interdependence between the dynamics of the probed photoluminescence, the molecular structures of the prepared polymeric films and the presence of chemical defects. Complementary results obtained by two-dimensional wide-angle X-ray diffraction are reported. These findings show that the different optical properties observed are influenced by the intermolecular solid-state interactions that in turn are controlled by the pendant groups of the polymer backbone. A significant feedback is delivered regarding the positive impact of a new synthetic route for the preparation of a poly(indenofluorene) derivative on the spectral purity of the compound. The energy transfer mechanisms that operate in the studied systems are addressed by doping experiments. After the evaluation of the structure/property interdependence, a new optical excitation pathway is presented. An efficient photon low-energy up-conversion that sensitises the blue emission of poly(fluorene) is demonstrated. The observed phenomenon takes place in poly(fluorene) derivatives hosts doped with metallated octaethyl porphyrins, after quasi-CW photoexcitation of intensities in the order of kW/cm2. The up-conversion process is parameterised in terms of temperature, wavelength excitation and central metal cation in the porphyrin ring. Additionally the observation of the up-conversion is extended in a broad range of poly-p-phenylene blue light emitting hosts. The dependence of the detected up-conversion intensity on the excitation intensity and doping concentration is reported. Furthermore the dynamics of the up-conversion intensity are monitored as a function of the doping concentration. These experimental results strongly suggest the existence of triplet-triplet annihilation events into the porphyrin molecules that are subsequently followed by energy transfer to the host. After confirming the occurrence of the up-conversion in solutions, cyclic voltammetry is used in order to show that the up-conversion efficiency is partially determined from the energetic alignment between the HOMO levels of the host and the dopant.

Photovernetzbare flüssigkristalline Polymere unterschiedlicher Kettentopologien

„Photovernetzbare flüssigkristalline Polymere unterschiedlicher Kettentopologien“, Patrick Beyer, Mainz 2007 Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurde die Synthese und Charakterisierung flüssigkristalliner Elastomere unterschiedlicher Polymertopologien vorgestellt. Dabei wurden Systeme synthetisiert, bei denen die mesogenen Einheiten entweder als Seitengruppen an ein Polymerrückgrat angebunden (Seitenkettenelastomere) oder direkt in die Polymerkette integriert (Hauptkettenelastomere) sind (siehe Abbildung). Bezüglich der Seitenkettensysteme konnten erstmals photovernetzbare smektische Seitenkettenpolymere, in denen aufgrund der Anknüpfung eines photoisomerisierbaren Azobenzols eine Photo- modulation der ferroelektrischen Eigenschaften möglich ist, dargestellt werden. Homöotrop orientierte freistehende Filme dieser Materialien konnten durch Spincoaten dargestellt und unter Ausnutzung des Dichroismus der Azobenzole durch geeignete Wahl der Bestrahlungsgeometrie photovernetzt werden. Aufbauend auf diesen Untersuchungen wurde anhand eines nicht vernetzbaren Modellsystems im Detail der Einfluss der trans-cis Isomerisierung des Azobenzols auf die ferroelektrischen Parameter untersucht. Durch zeitaufgelöste Messungen der Absorption der Azobenzole, der spontanen Polarisation und des Direktorneigungswinkels und Auswertung der kinetischen Prozesse konnte eine lineare Abhängigkeit der ferroelektrischen Eigenschaften vom Grad der Isomerisierungsreaktion festgestellt werden. Durch Vergleich dieser in der flüssigkristallinen Phase erhaltenen Ergebnisse mit der Kinetik der thermischen Reisomerisierung in Lösung (Toluol) konnte ferner eine deutliche Reduzierung der Relaxationszeiten in der anisotropen flüssigkristallinen Umgebung festgestellt und auf eine Absenkung der Aktivierungsenergie zurückgeführt werden. Makroskopische Formänderungen der Seitenkettenelastomere am Phasenübergang von der flüssigkristallinen in die isotrope Phase konnten jedoch nicht festgestellt werden. Aus diesem Grund wurden neue Synthesestrategien für die Darstellung von Hauptkettenelastomeren entwickelt, die sich aufgrund der direkten Kopplung von flüssigkristallinem Ordnungsgrad und Polymerkettenkonformation besser für die Herstellung thermischer Aktuatoren eignen. Auf Basis flüssigkristalliner Polymalonate konnten dabei lateral funktionalisierte smektische Hauptkettenpolymere synthetisiert werden, welche erstmals die Darstellung von LC-Hauptkettenelastomeren durch Photovernetzung in der flüssigkristallinen Phase erlauben. Durch laterale Bromierung konnte in diesen Systemen die Kristallisationstendenz der verwendeten Biphenyleinheiten unterdrückt werden. Bezüglich der Photovernetzung konnten zwei neue Synthesemethoden entwickelt werden, bei denen der Vernetzungsschritt entweder durch radikalische Polymerisation lateral angebundener Acrylatgruppen oder durch photoaktive Benzophenongruppen erfolgte. Basierend auf den Benzophenon funktionalisierten Systemen konnte ein neuartiges Verfahren zur Darstellung makroskopisch orientierter Hauptkettenelastomere durch Photovernetzung entwickelt werden. Die Elastomerproben, deren Ordnungsgrad durch Röntgenuntersuchungen ermittelt werden konnte, zeigen am Phasenübergang von der flüssigkristallinen in die isotrope Phase eine reversible Formänderung von 40%. Im Gegensatz zu anderen bekannten smektischen Systemen konnten die in dieser Arbeit vorgestellten Elastomere ohne Zerstörung der Phase bis zu 60% entlang der smektischen Schichtnormalen gestreckt werden, was im Kontext einer geringen Korrelation der smektischen Schichten in Hauptkettenelastomeren diskutiert wurde.

From carbazole-containing and pi-expanded triangular trinuclear porphyrinoids

Zusammenfassung:rnDie vorliegende Arbeit beschreibt das Design und die Synthese neuartiger Porphyrinoide anhand der Modifikation und der π-Systemausdehnung an der Peripherie des Porphyrin-Gerüsts. Die Darstellung künstlicher Porphyrine ist von Interesse, da neue physiko-chemischen Eigenschaften erhalten und untersucht werden können. Die in dieser Arbeit vorgestellten Porphyrinoide wurden mit Hilfe von modernen Synthesemethoden wie den metallkatalysierten Kreuzkupplungen und somit durch Aryl-Aryl Verknüpfungen aufgebaut.rnDer erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Modifikation des Porphyrin-Gerüsts. Porphyrine bestehen aus jeweils zwei Pyrrol- und Pyrrolenin-Einheiten, welche systematisch ausgetauscht wurden. Die Pyrrol-Einheiten wurden durch Carbazol ersetzt, das sich formal vom Pyrrol durch Anfügen von zwei Benzogruppen ableitet und deshalb besonders gut geeignet ist. Die Pyrrolenin-Einheiten wurden aus folgenden Gründen durch andere Heterozyklen wie Pyridin, Pyrrol oder Triazol ersetzt: rn* Nachbildung des stabilen Porphyrin trans-NH-Tautomers (Carbazol und Pyridin)rn* Nachbildung von (NH)4-Liganden wie Calix[4]pyrrol (Carbazol und Pyrrol)rn* Vereinigung von N-H und C-H Wasserstoffbrücken-Donor-Einheiten in einem Makrozyklus (Carbazol und Triazol)rnDie Synthese eines drei-Zentren Porphyrinoids mit ausgedehntem π-System wird im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit beschrieben. Dieses Thema basiert auf der aktuellen Entwicklung von nicht-Edelmetall basierten Katalysatoren für die Reduktion von Sauerstoff. Hier werden derzeit N4 makrozyklische Metallkomplexe, die mehrere katalytisch aktive Stellen aufweisen, untersucht. In diesem Zusammenhang, hat die Gruppe von Prof. Müllen einen neuartigen drei-Zentren-Komplex entwickelt. Ausgehend von diesen Erkenntnissen, dient diese Arbeit zur Verbesserung der katalytischen Aktivität des drei-Zentren-Komplex durch die Variation von verschieden Substituenten. Hierbei wurden zwei wesentliche Konzepte verfolgt:rn* Vernetzung durch die Bildung von Netzwerken oder durch Pyrolyse in der Mesophasern* Verbesserung des Katalysator-Trägermaterial-KontaktsrnNeben den Synthesen wurden die Eigenschaften und möglichen Anwendungen dieser neuartigen Materialen untersucht, wie z.B. als Liganden für Übergangsmetalle, als Anionenrezeptoren oder als Elektrokatalysatoren für die Reduktion von Sauerstoff. rn

Photophysics of Carbon Nanotubes: from Dispersion to Supramolecular Systems

The aim of this PhD thesis is the investigation of the photophysical properties of materials that can be exploited in solar energy conversion. In this context, my research was mainly focused on carbon nanotube-based materials and ruthenium complexes. The first part of the thesis is devoted to carbon nanotubes (CNT), which have unique physical and chemical properties, whose rational control is of substantial interest to widen their application perspectives in many fields. Our goals were (i) to develop novel procedures for supramolecular dispersion, using amphiphilic block copolymers, (ii) to investigate the photophysics of CNT-based multicomponent hybrids and understand the nature of photoinduced interactions between CNT and selected molecular systems such as porphyrins, fullerenes and oligo (p-phynylenevinylenes). We established a new protocol for the dispersion of SWCNTs in aqueous media via non-covalent interactions and demonstrated that some CNT-based hybrids are suitable for testing in PV devices. The second part of the work is focussed on the study of homoleptic and heteroleptic Ru(II) complexes with bipyridine and extended phenanthroline ligands. Our studies demonstrated that these compounds are potentially useful as light harvesting systems for solar energy conversion. Both CNT materials and Ru(II) complexes have turned out to be remarkable examples of photoactive systems. The morphological and photophysical characterization of CNT-based multicomponent systems allowed a satisfactory rationalization of the photoinduced interactions between the individual units, despite several hurdles related to the intrinsic properties of CNTs that prevent, for instance, the utilization of laser spectroscopic techniques. Overall, this work may prompt the design and development of new functional materials for photovoltaic devices.

Synthese neuer Farbstofftopologien durch Anellierungsreaktionen

Die vorliegende Dissertation behandelt die Anwendung Übergangsmetall-katalysierter Anellierungsreaktionen zur Synthese neuartiger Chromophore. Dabei konnten sowohl benzoide als auch nicht-benzoide Strukturen insbesondere durch den Einsatz ausgewählter Pd(0)-Komplexe dargestellt werden. Die Arbeit gliedert sich in fünf Teile: Zunächst werden innovative Pentanellierungsreaktionen mit Acetylenen an bromierten Polycyclischen Aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) beschrieben, wodurch bislang unbekannte Cyclopenta-PAKs zugänglich werden. Die untersuchten neuen Verbindungen umfassen dabei sowohl einfach als auch doppelt pentanellierte Pyrene, Anthracene und Perylene mit variablem Substitutionsmuster. Auf diese Weise werden bathochrome Wellenlängenverschiebungen bis zu max = 780 nm erreicht. Im zweiten Teil wurde die Pentanellierungstechnik auf Perylenmonoimid-(PMI)-Derivate angewandt. Die resultierenden Arylcyclopenta-PMIs weisen in ihren optischen Eigenschaften starke Ähnlichkeiten zu den verwandten Perylendiimiden (PDI) auf, bieten jedoch die Möglichkeit zusätzlicher Funktionalisierungen. Die Vergrößerung des aromatischen Systems des PDI durch Hexanellierung dagegen wurde im darauffolgenden Kapitel untersucht. Analog zur bekannten homologen Reihe der Rylene (Perylen, Terrylen, Quaterrylen) konnten im Rahmen dieser Arbeit die verwandten 1,12:6,7-Coronendiimid-(CDI)-Derivate um das im Kern unsubstituierte CDI selbst und das 3,4:9,10-Dinaphtho-CDI vervollständigt werden. UV/Vis-Absorptionsmessungen zeigen auch hier eine stete bathochrome Verschiebung der Absorptionswellenlängen. Das Wissen um die Coronendiimid-Synthesen sollte im vierten Teil weiterführend zur Darstellung eines Tetraketo-CDIs genutzt werden. Die finalen Oxidationsversuche zur Einführung der Keto-Gruppen waren nicht erfolgreich, bieten jedoch Einblicke in die Reaktivität unterschiedlicher CDI-Derivate. Der letzte Teil illustriert die Anwendung der bereits zuvor beschriebenen Hexanellierungsreaktion auf Tetrabrom-Terrylendiimid (TDI) zur Darstellung eines Tetranaphtho-TDI. Letzteres bildet dabei drei Isomere aus, wobei zwei optische Aktivität zeigen. UV/Vis und Circulardichroismus-Messungen zeigen hierfür auch bei erhöhten Temperaturen bemerkenswert hohe Racemisierungsbarrieren.