Synthesis of Chromanes and 4H-Chromenes: Exploring the Oxidation of 2H-Chromenes and Dihydro-1-benzoxepines by Hypervalent Iodine(III)

The reaction of various oxygen-containing benzo-fused cycloalkenes were studied with the hypervalent iodine reagent hydroxy(tosyloxy) iodo]benzene [PhI(OH)OTs, HTIB]. 2H-Chromene and 4-methyl-2H-chromene resulted in substituted 4H-chromene and cis-3,4-dialkoxy-4-methyl-3,4-dihydro-2H-chromenes, respectively. Ring contraction to chromanes and benzofurans was observed for dihydrobenzoxepines and 2,2-dimethyl-2H-chromenes, respectively.

Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Bestimmung von halogenierten Kohlenwasserstoffen in Luft mittels anreichernder Probenahme,Thermodesorption und GC,MS mit negativer chemischer Ionisation

Flüchtige organische Halogenverbindungen übernehmen in der Chemie der Troposphäre eine Schlüsselrolle. Photolytisch gebildete Halogenatome reagieren mit troposphärischem Ozon und können durch Oxidation, vor allem von Iod, zur Neubildung von Partikeln beitragen. Auf diese Weise beeinflussen Halogenalkane den Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Aus analytischem Blickwinkel ist es wichtig die Konzentration der einzelnen Spezies zu untersuchen um Rückschlüsse auf deren biotische oder abiotische Quellen ziehen und die Emissionswege besser verstehen zu können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde daher eine sensitive Methode zur Untersuchung von halogenierten Kohlenwasserstoffen entwickelt, basierend auf anreichernder Probenahme mit anschließender Thermodesorption und der Analyse mittels Massenspektrometrie mit negativer chemischer Ionisation. Die Kennwerte der Methode sind: Nachweisgrenzen zwischen 0.11 pg und 5.86 pg bzw. zwischen 1.0 ppqV und 44.7 ppqV, Linearität zwischen R2=0.993 und R2=1.000, Reproduzierbarkeit (Triplikate) RSD < 15 % und ein sicheres Probenahmevolumen von 10 L. Die Methode wurde im Anschluss im Rahmen von zwei Feldmessungen, in Mace Head, Irland und auf einer Schiffskampagne im antarktischen Amundsen-Meer, angewendet. Durch die Ergebnisse aus Irland kann gezeigt werden, dass die Mischungsverhältnisse der Iodalkane mit denen früherer Studien vergleichbar sind, und dass die verschiedenen untersuchten Algenarten deutlich unterschiedliche Emissionsraten zeigen. Die Ergebnisse der Kampagne im Amundsen-Meer zeigen einen großen Einfluss der Windrichtung auf die Halogenalkan-Konzentrationen. So sind die Mischungsverhältnisse der Halogenalkane deutlich höher, wenn der Wind zuvor über die antarktischen Eisflächen strömt. Für die biotischen Quellen wurden die Emissionsraten ausgewählter Makroalgen unter dem Einfluss von Ozon untersucht. Die Emissionsrate der Iodalkane zeigt einen exponentiellen Zusammenhang, sowohl zur I2-Emission als auch zum Gesamtiodgehalt der Algen. Unter oxidativen Bedingungen zeigt L. Digitata eine linear steigende Iodalkanemission. Mit diesem Verhalten wird die These der Bildung von Iodalkanen als Nebenprodukt beim Abbau reaktiver Sauerstoffspezies unterstützt. Neben den Makroalgen wurden auch Mikroalgen als biotische Quellen untersucht. Hierbei können zwei unterschiedliche Emissionsmuster der Halogenalkane für Diatomeen und Phaeocystis sp. gezeigt werden. Im Gegensatz zur Iodalkan-Emission hängt die I2 Emission der Mikroalgenproben von der Ozonkonzentration der Luft ab. Durch die lineare Korrelation der I2-Emission mit der Iodid-Konzentration der wässrigen Phase einerseits, und dem Ozonverbrauch andererseits, kann die Bildung von I2 durch Oxidation von Iodid durch Ozon bestätigt werden. Für das Emissionsverhalten der Mikroalgenprobe aus dem Sylter Wattenmeer, welche keine Korrelation mit dem verbrauchten Ozon zeigt, gibt es zwei Erklärungen: Zum einen kann I2 durch den hohen Gehalt an organischen Verbindungen an diesen adsorbiert bzw. chemisch gebunden werden und wird dann nicht mehr in die Gasphase emittiert. Zum anderen können aktive organische Verbindungen das Gleichgewicht zwischen HOI und I2 in Richtung HOI verlagern. Im Versuch zur abiotischen Bildung von Iodalkanen aus Partikeln, bestehend aus I2O5 und verschiedenen Alkoholen, kann gezeigt werden, dass die Bildung von Iodmethan und Diiodmethan abläuft, dass jedoch die Emission bis zu zwei Größenordnungen kleiner ist als die von I2. Somit trägt die Bildung von Iodalkanen nur in einem sehr eingeschränkten Rahmen zum Recycling des Iods in der Atmosphäre bei. Der vorgestellte abiotische Bildungsweg hängt sowohl vom pH-Wert als auch vom Mischungsverhältnis im Partikel ab.

Cocrystallisation involving the thioamide, amide and imide functional groups

The work presented in this dissertation focused on the development and characterisation of novel cocrystals that incorporated the thioamide, amide and imide functional groups. A particular emphasis was placed on the characterisation of these cocrystals by single crystal X-ray diffraction methods. In Chapter One a summary of the intermolecular interactions utilised in this work and a short review of the solid state and multicomponent systems is provided. A brief introduction to the ways in which different multicomponent systems can be distinguished, crystal engineering strategies and a number of cocrystal applications highlights the importance the understanding of intermolecular interactions can have on the physical and chemical properties of crystalline materials. Chapter Two is the first Results and Discussion chapter and includes an introduction that is specific to the chapter. The main body of this work focuses on the primary aromatic thioamide functional group and its propensity to cocrystallise with a number of sulfoxides. Unlike the amide functional group, thioamides are not commonly employed in cocrystallisation studies. This chapter presents the first direct comparison between the cocrystallisation abilities of these two functional groups and the intermolecular hydrogen bonding interactions present in the cocrystal structures are examined. Chapter Three describes the crystal landscape of a short series of secondary aromatic amides and their analogous thioamides. Building on the results obtained in Chapter Two, a cocrystal screen of the secondary thioamides with the sulfoxide functional group was carried out in order to determine the effect removing a hydrogen bond had on the supramolecular synthons observed in the cocrystals. These secondary thioamides are also utilised in Chapter Four, which examines their halogen bonding capabilities with two organoiodine coformers: 1,2- and 1,4-diiodotetrafluorobenzene. Chapter Five explores the cocrystallisation abilities of three related cyclic imides as coformers for cocrystallisation with a range of commonly used coformers. Chapter Six is an overall conclusions chapter that highlights the findings of the results presented in Chapters Two to Five. Chapter Seven details the instrument and experimental data for the compounds and cocrystals discussed in the Results and Discussion Chapters. The accompanying CD contains all of the crystallographic data in .cif format for the novel single crystal structures characterised in this work.