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Untersuchung zur Synthese und Eigenschaften von komplexen Oligospiroketalen

Investigation of synthesis and properties of complex oligospiroketals

  • Es ist in dieser Arbeit gelungen, starre Oligospiroketal(OSK)-Stäbe als Grundbausteine für komplexe 2D- und 3D-Systeme zu verwenden. Dazu wurde ein difunktionalisierter starrer Stab synthetisiert, der mit seines Gleichen und anderen verzweigten Funktionalisierungseinheiten in Azid-Alkin-Klickreaktionen eingesetzt wurde. An zwei über Klickreaktion verknüpften OSK-Stäben konnten mittels theoretischer Berechnungen Aussagen über die neuartige Bimodalität der Konformation getroffen werden. Es wurde dafür der Begriff Gelenkstab eingeführt, da die Moleküle um ein Gelenk gedreht sowohl gestreckt als auch geknickt vorliegen können. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen konnte gezeigt werden, dass nicht nur gezielt große Polymere aus bis zu vier OSK-Stäben synthetisiert werden können, sondern es auch möglich ist, durch gezielte Änderung von Reaktionsbedingungen der Klickreaktion auch Cyclen aus starren OSK-Stäben herzustellen. Die neu entwickelte Substanzklasse der Gelenkstäbe wurde im Hinblick auf die Steuerung des vorliegenden GleichgewichtsEs ist in dieser Arbeit gelungen, starre Oligospiroketal(OSK)-Stäbe als Grundbausteine für komplexe 2D- und 3D-Systeme zu verwenden. Dazu wurde ein difunktionalisierter starrer Stab synthetisiert, der mit seines Gleichen und anderen verzweigten Funktionalisierungseinheiten in Azid-Alkin-Klickreaktionen eingesetzt wurde. An zwei über Klickreaktion verknüpften OSK-Stäben konnten mittels theoretischer Berechnungen Aussagen über die neuartige Bimodalität der Konformation getroffen werden. Es wurde dafür der Begriff Gelenkstab eingeführt, da die Moleküle um ein Gelenk gedreht sowohl gestreckt als auch geknickt vorliegen können. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen konnte gezeigt werden, dass nicht nur gezielt große Polymere aus bis zu vier OSK-Stäben synthetisiert werden können, sondern es auch möglich ist, durch gezielte Änderung von Reaktionsbedingungen der Klickreaktion auch Cyclen aus starren OSK-Stäben herzustellen. Die neu entwickelte Substanzklasse der Gelenkstäbe wurde im Hinblick auf die Steuerung des vorliegenden Gleichgewichts zwischen geknicktem und gestrecktem Gelenkstab hin untersucht. Dafür wurde der Gelenkstab mit Pyrenylresten in terminaler Position versehen. Es wurde durch Fluoreszenzmessungen festgestellt, dass das Gleichgewicht z. B. durch die Temperatur oder die Wahl des Lösungsmittels beeinflussbar ist. Für vielfache Anwendungen wurde eine vereinfachte Synthesestrategie gefunden, mit der eine beliebige Funktionalisierung in nur einem Syntheseschritt erreicht werden konnte. Es konnten photoaktive Gelenkstäbe synthetisiert werden, die gezielt zur intramolekularen Dimerisierung geführt werden konnten. Zusätzlich wurde durch Aminosäuren ein Verknüpfungselement am Ende der Gelenkstäbe gefunden, das eine stereoselektive Synthese von Mehrfachfunktionalisierungen zulässt. Die Synthese der komplexen Gelenkstäbe wurde als ein neuartiges Gebiet aufgezeigt und bietet ein breites Forschungspotential für weitere Anwendungen z. B. in der Biologie (als molekulare Schalter für Ionentransporte) und in der Materialchemie (als Ladungs- oder Energietransporteure).show moreshow less
  • In this dissertation the use of rigid Oligospiroketal (OSK)-rods as basic model for 2D- and 3D-systems was shown. For that purpose a bifunctionalized rigid rod was synthesized and was used in Azide-Alkine-clickreaction with itself and with other branched functionalized units. By theoretical calculations a statement about the novel bimodulation of the conformation of two OSK-rods which are linked by a clickreaction could be made. “Articulated rod” was introduced as new term, because the molecules could exist elongated or buckled. Based on this knowledge it became apparent that not only the size selective synthesis of polymers by using up to four OSK-rods is possible but also cycles with OSK-rods by using different click-reaction conditions can be synthesized. The newly developed group of “articulated rod” substances was examined regarding the equilibrium between buckled and elongated “articulated rod”. That for the articulated rod was functionalized with pyrenyl moieties in terminal position. By fluorescence measurements of these rodsIn this dissertation the use of rigid Oligospiroketal (OSK)-rods as basic model for 2D- and 3D-systems was shown. For that purpose a bifunctionalized rigid rod was synthesized and was used in Azide-Alkine-clickreaction with itself and with other branched functionalized units. By theoretical calculations a statement about the novel bimodulation of the conformation of two OSK-rods which are linked by a clickreaction could be made. “Articulated rod” was introduced as new term, because the molecules could exist elongated or buckled. Based on this knowledge it became apparent that not only the size selective synthesis of polymers by using up to four OSK-rods is possible but also cycles with OSK-rods by using different click-reaction conditions can be synthesized. The newly developed group of “articulated rod” substances was examined regarding the equilibrium between buckled and elongated “articulated rod”. That for the articulated rod was functionalized with pyrenyl moieties in terminal position. By fluorescence measurements of these rods it could be shown that the equilibration is influenced by different temperatures and different solvents. For multiple applications a simplified strategy for synthesis with a wide range of functionalization in only one step of synthesis could be achieved. Photoactive articulated rods were synthesized, that could be selectively intramolecular dimerized. Additionally, amino acids were introduced as linker at the end of a articulated rod. By this a stereoselective synthesis of multiple functionaliations is possible. By the synthesis of complex articulated rods a novel field of research was found. There is a wide potential of research for more applications for example in biology (as molecular switch for transportation of ions) and in materials chemistry (as transporter for charge or energy).show moreshow less

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Metadaten
Author:Roswitha Merkel
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus-72561
Advisor:Pablo Wessig
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2014
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2014/11/21
Release Date:2015/01/05
Tag:Alkin; Azid; Klick; Oligospiroketal; Stab
alkine; articulated; azide; click; rod
RVK - Regensburg Classification:VK 5070, VK 5507
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Chemie
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
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