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Diese Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung von organolöslichen Thiophen und Benzodithiophen basierten Materialien und ihrer Anwendung als aktive lochleitende Halbleiterschichten in Feldeffekttransistoren. Im ersten Teil der Arbeit wird durch eine gezielte Modifikation des Thiophengrundgerüstes eine neue Comonomer-Einheit für die Synthese von Thiophen basierten Copolymeren erfolgreich dargestellt. Die hydrophoben Hexylgruppen in der 3-Position des Thiophens werden teilweise durch hydrophile 3,6-Dioxaheptylgruppen ersetzt. Über die Grignard-Metathese nach McCullough werden statistische Copolymere mit unterschiedlichen molaren Anteilen vom hydrophoben Hexyl- und hydrophilem 3,6-Dioxaheptylgruppen 1:1 (P-1), 1:2 (P-2) und 2:1 (P-3) erfolgreich hergestellt. Auch die Synthese eines definierten Blockcopolymers BP-1 durch sequentielle Addition der Comonomere wird realisiert. Optische und elektrochemische Eigenschaften der neuartigen Copolymere sind vergleichbar mit P3HT. Mit allen Copolymeren wird ein charakteristisches Transistorverhalten in einem Top-Gate/Bottom-Kontakt-Aufbau erhalten. Dabei werden mit P-1 als die aktive Halbleiterschicht im Bauteil, PMMA als Dielektrikum und Silber als Gate-Elektrode Mobilitäten von bis zu 10-2 cm2/Vs erzielt. Als Folge der optimierten Grenzfläche zwischen Dielektrikum und Halbleiter wird eine Verbesserung der Luftstabilität der Transistoren über mehrere Monate festgestellt. Im zweiten Teil der Arbeit werden Benzodithiophen basierte organische Materialien hergestellt. Für die Synthese der neuartigen Benzodithiophen-Derivate wird die Schlüsselverbindung TIPS-BDT in guter Ausbeute dargestellt. Die Difunktionalisierung von TIPS-BDT in den 2,6-Positionen über eine elektrophile Substitution liefert die gewünschten Dibrom- und Distannylmonomere. Zunächst werden über die Stille-Reaktion alternierende Copolymere mit alkylierten Fluoren- und Chinoxalin-Einheiten realisiert. Alle Copolymere zeichnen sich durch eine gute Löslichkeit in gängigen organischen Lösungsmitteln, hohe thermische Stabilität und durch gute Filmbildungseigenschaften aus. Des Weiteren sind alle Copolymere mit HOMO Lagen höher als -6.3 eV, verglichen mit den Thiophen basierten Copolymeren (P-1 bis P-3), sehr oxidationsstabil. Diese Copolymere zeigen amorphes Verhalten in den Halbleiterschichten in OFETs auf und es werden Mobilitäten bis zu 10-4 cm2/Vs erreicht. Eine Abhängigkeit der Bauteil-Leistung von dem Zinngehalt-Rest im Polymer wird nachgewiesen. Ein Zinngehalt von über 0.6 % kann enormen Einfluss auf die Mobilität ausüben, da die funktionellen SnMe3-Gruppen als Fallenzustände wirken können. Alternativ wird das alternierende TIPS-BDT/Fluoren-Copolymer P-5-Stille nach der Suzuki-Methode polymerisiert. Mit P-5-Suzuki als die aktive organische Halbleiterschicht im OFET wird die höchste Mobilität von 10-2 cm2/Vs erzielt. Diese Mobilität ist somit um zwei Größenordnungen höher als bei P-5-Stille, da die Fallenzustände in diesem Fall minimiert werden und folglich der Ladungstransport verbessert wird. Sowohl das Homopolymer P-12 als auch das Copolymer mit dem aromatischen Akzeptor Benzothiadiazol P-9 führen zu schwerlöslichen Polymeren. Aus diesem Grund werden einerseits Terpolymere aus TIPS-BDT/Fluoren/BTD-Einheiten P-10 und P-11 aufgebaut und andererseits wird versucht die TIPS-BDT-Einheit in die Seitenkette des Styrols einzubringen. Mit der Einführung von BTD in die Hauptpolymerkette werden insbesondere die Absorptions- und die elektrochemischen Eigenschaften beeinflusst. Im Vergleich zu dem TIPS-BDT/Fluoren-Copolymer reicht die Absorption bis in den sichtbaren Bereich und die LUMO Lage wird zu niederen Werten verschoben. Eine Verbesserung der Leistung in den Bauteilen wird jedoch nicht festgestellt. Die erfolgreiche erstmalige Synthese von TIPS-BDT als Seitenkettenpolymer an Styrol P-13 führt zu einem löslichen und amorphen Polymer mit vergleichbaren Mobilitäten von Styrol basierten Polymeren (µ = 10-5 cm2/Vs) im OFET. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist die Synthese von niedermolekularen organolöslichen Benzodithiophen-Derivaten. Über Suzuki- und Stille-Reaktionen ist es erstmals möglich, verschiedenartige Aromaten über eine σ-Bindung an TIPS-BDT in den 2,6-Positionen zu knüpfen. Die UV/VIS-Untersuchungen zeigen, dass die Absorption durch die Verlängerung der π-Konjugationslänge zu höheren Wellenlängen verschoben wird. Darüber hinaus ist es möglich, thermisch vernetzbare Gruppen wie Allyloxy in das Molekülgerüst einzubauen. Das Einführen von F-Atomen in das Molekülgerüst resultiert in einer verstärkten Packungsordnung im Fluorbenzen funktionalisiertem TIPS-BDT (SM-4) im Festkörper mit sehr guten elektronischen Eigenschaften im OFET, wobei Mobilitäten bis zu 0.09 cm2/Vs erreicht werden.
In dieser Arbeit wurden sphärische Gold Nanopartikel (NP) mit einem Durchmesser größer ~ 2 nm, Gold Quantenpunkte (QDs) mit einem Durchmesser kleiner ~ 2 nm sowie Gold Nanostäbchen (NRs) unterschiedlicher Länge hergestellt und optisch charakterisiert. Zudem wurden zwei neue Synthesevarianten für die Herstellung thermosensitiver Gold QDs entwickelt werden. Sphärische Gold NP zeigen eine Plasmonenbande bei ~ 520 nm, die auf die kollektive Oszillation von Elektronen zurückzuführen ist. Gold NRs weisen aufgrund ihrer anisotropen Form zwei Plasmonenbanden auf, eine transversale Plasmonenbande bei ~ 520 nm und eine longitudinale Plasmonenbande, die vom Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis der Gold NRs abhängig ist. Gold QDs besitzen keine Plasmonenbande, da ihre Elektronen Quantenbeschränkungen unterliegen. Gold QDs zeigen jedoch aufgrund diskreter Energieniveaus und einer Bandlücke Photolumineszenz (PL). Die synthetisierten Gold QDs besitzen eine Breitbandlumineszenz im Bereich von ~ 500-800 nm, wobei die Lumineszenz-eigenschaften (Emissionspeak, Quantenausbeute, Lebenszeiten) stark von den Herstellungs-bedingungen und den Oberflächenliganden abhängen. Die PL in Gold QDs ist ein sehr komplexes Phänomen und rührt vermutlich von Singulett- und Triplett-Zuständen her. Gold NRs und Gold QDs konnten in verschiedene Polymere wie bspw. Cellulosetriacetat eingearbeitet werden. Polymernanokomposite mit Gold NRs wurden erstmals unter definierten Bedingungen mechanisch gezogen, um Filme mit optisch anisotropen (richtungsabhängigen) Eigenschaften zu erhalten. Zudem wurde das Temperaturverhalten von Gold NRs und Gold QDs untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass eine lokale Variation der Größe und Form von Gold NRs in Polymernanokompositen durch Temperaturerhöhung auf 225-250 °C erzielt werden kann. Es zeigte sich, dass die PL der Gold QDs stark temperaturabhängig ist, wodurch die PL QY der Proben beim Abkühlen (-7 °C) auf knapp 30 % verdoppelt und beim Erhitzen auf 70 °C nahezu vollständig gelöscht werden konnte. Es konnte demonstriert werden, dass die Länge der Alkylkette des Oberflächenliganden einen Einfluss auf die Temperaturstabilität der Gold QDs hat. Zudem wurden verschiedene neuartige und optisch anisotrope Sicherheitslabels mit Gold NRs sowie thermosensitive Sicherheitslabel mit Gold QDs entwickelt. Ebenso scheinen Gold NRs und QDs für die und die Optoelektronik (bspw. Datenspeicherung) und die Medizin (bspw. Krebsdiagnostik bzw. -therapie) von großem Interesse zu sein.
The CH2Cl2-MeOH (1:1) extract of the aerial parts of Sphaeranthus bullatus, an annual herb native to tropical East Africa, showed activity against chloroquine sensitive D6 (IC50 9.7 mu g/mL) and chloroquine resistant W2 (IC50 15.0 mu g/mL) strains of Plasmodium falciparum. Seventeen secondary metabolites were isolated from the extract through conventional chromatographic techniques and identified using various spectroscopic methods. The compounds were evaluated for their in vitro antiplasmodial, antileishmanial and anticancer activities revealing activity of four carvotacetone derivatives, namely 3-acetoxy-7-hydroxy-5-tigloyloxycarvotacetone (1) 3,7-dihydroxy-5-tigloyloxycarvotacetone (2), 3-acetoxy-5,7-dihydroxycarvotacetone (3) and 3,5,7-trihydroxycarvotacetone (4); with antiplasmodial IC50 values of 1.40, 0.79, 0.60 and 3.40 mu g/mL, respectively, against chloroquine sensitive D6 strains of P. falciparum; antiplasmodial activity of IC50 2.00, 0.90, 0.68 and 2.80 mu g/mL respectively, against chloroquine resistant W2 strains of P. falciparum, antileishmanial IC50, values of 0.70, 3.00, 0.70 and 17.00 mu g/mL, respectively, against the parasite L. donovanii promastigotes, and anticancer activity against human SK-MEL, KB, BT-549 and SK-OV-3 tumor cells, with IC50 values between <1.1 - 5.3 mu g/mL, for 1-3. In addition, cytotoxic effects of the active compounds were evaluated against monkey kidney fibroblasts (VERO) and pig kidney epithelial cells (LLC-PK11). The structures of carvotacetone derivatives were determined by ID and 2D NMR spectroscopy; the absolute stereochemical configuration of 3-acetoxy-7-hydroxy-5-tigloyloxycarvotacetone (I) was determined as 3R, 4R, 5S by circular dichroism, specific rotation, H-1 NMR and 2D NMR ROESY and NOESY experiments.
Two new naphthoquinones, 5-hydroxy-3,6-dimethoxy-2-methylnaphthalene-1,4-dione and 5,8-dihydroxy-3-methoxy-2-methylnaphthalene-1,4-dione, were isolated from the roots of Aloe secundiflora together with the known compounds chrysophanol, helminthosporin, isoxanthorin, ancistroquinone C, aloesaponarins I and II, aloesaponols I and II, laccaic acid D methyl ester and asphodelin. The structures were elucidated based on spectroscopic evidence. This appears to be the first report on the occurrence of naphthoquinones in the genus Aloe. Aloesaponarin I and 5-hydroxy-3,6-dimethoxy-2-methylnaphthalene-1,4-dione showed anti-bacterial activity against Mycobacterium tuberculosis with MIC values of 21-23 mu g/mL in the Microplate Alamar Blue Assay (MABA) and Low Oxygen Recovery Assay (LORA); 5-hydroxy-3,6-dimethoxy-2-methylnaphthalene-1,4-dione also showed cytotoxicity against the Vero cell line (IC50 = 10.2 mu g/mL).
From the stem bark of Platycelphium voense (Leguminosae) four new isoflavanones were isolated and characterized as (S)-5,7-dihydroxy-2 ',4 '-dimethoxy-3 '-(3 ''-methylbut-2 ''-enyl)-isoflavanone (trivial name platyisoflavanone A), (+)-5,7,2 '-trihydroxy-4 '-methoxy-3 '-(3 ''-methylbut-2 ''-enyl)-isoflavanone (platyisoflavanone B), 5,7-dihydroxy-4 '-methoxy-2 ''-(2 '''-hydroxyisopropyl)-dihydrofurano-[4 '',5 '':3 ',2 ']-isoflavanone (platyisoflavanone C) and 5,7,2 ',3 ''-tetrahydroxy-2 '',2 ''-dimethyldihydropyrano-[5 '',6 '':3 ',4 ']-isoflavanone (platyisoflavanone D). In addition, the known isoflavanones, sophoraisoflavanone A and glyasperin F; the isoflavone, formononetin; two flavones, kumatakenin and isokaempferide; as well as two triterpenes, betulin and beta-amyrin were identified. The structures were elucidated on the basis of spectroscopic evidence. Platyisoflavanone A showed antibacterial activity against Mycobacterium tuberculosis in the microplate alamar blue assay (MABA) with MIC = 23.7 mu M, but also showed cytotoxicity (IC50 = 21.1 mu M) in the vero cell test.
The dynamic range of fiber-optic fluorescent probes such as single fibers and fiber bundles is calculated for strongly absorbing samples, such as process liquids, foodstuffs, and lubricants. The model assumes an excitation beam profile based on a Lambertian light source and uses analytical forms of the collection efficiency, followed by an Abel transformation and numerical integration. It is found that the effect of primary absorption of the excitation light and secondary absorption of the fluorescence is profound. For fiber bundles and bifurcated fiber probes, the upper accessible concentration limit is roughly given by the absorption length of the primary and secondary absorption. Fluorescence detectors that are placed at right angles to the excitation beam axis or collinear to the beam axis are equally strongly affected by secondary absorption. A probe in which the same fiber is used for excitation and for collection of the fluorescence emerges as the fiber probe with the largest accessible concentration range.
Photon Density Wave (PDW) spectroscopy was applied for temperature dependent monitoring of melting and crystallization of milk fat within homogenized fresh milk. As an in-line process analytical technique, PDW spectroscopy quantifies continuously the optical properties of turbid material, providing an insight into its structural processes. Here, the measured absorption coefficients reflect temperature as well as fat content of milk and the reduced scattering coefficients probe physical changes of the light scattering fat droplets and casein micelles. Thermal processing reveals breakpoints within the temperature trend of the reduced scattering coefficient of fat containing milk. Found at 16 degrees C and 24 degrees C while cooling and heating, respectively, they are associated to the phase transitions of milk fat. Continuous isothermal measurement of the optical coefficients showed that the crystallization process requires several hours. The strongly changing reduced scattering coefficient implies that the thermal history of milk will have a major impact on any method based on light scattering as quantitative analytical technique.
Hydrogel systems based on hydroxyethyl starch-polyethylene glycol methacrylate (HES-P(EG)(6)MA) or hydroxyethyl starch methacrylate (HES-MA) were used to assess the protein release behavior. Here, we analyzed the in vitro release of FITC-anti-human antibodies incorporated in either HES-P(EG)(6)MA or HES-MA hydrogel delivery systems in PBS or human serum. In addition, hydrogel disks and microparticles prepared from the two polymers were subcutaneously implanted in BALB/c mice. The in vivo release of FITC-IgG was non-invasively monitored by an in vivo imaging system (IVIS 200) over a time period of up to 3 months. The imaging system allowed to asses individual animals over time, therefore only a small number of animals was required to obtain high quality data. The reduction in fluorescence intensity at the site of administration was compared to in vitro release profiles. These investigations demonstrated a sustained release from HES-MA hydrogel disks compared to rapidly degrading HES-P(EG)(6)MA disks and microparticles. The sustained release from HES-MA disks could be further optimized by using increased polymer concentrations. Human serum as in vitro release medium reflected better the in vivo release from HES-P(EG)(6)MA systems than PBS, suggesting that the presence of organic substances like proteins or lipids may play a significant role for the release kinetics.
The synthesis of ultrafine gold nanoparticles in presence of maltose-modified hyperbranched poly(ethyleneimines) (PEI) is described. The polymer acted as both a reducing and stabilising agent in the particle formation process. The nanoparticles were characterized by means of dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM), analytical ultracentrifugation (AUC), small-angle x-ray scattering (SAXS), and small-angle neutron scattering (SANS). The mechanism of nanoparticle formation can be described in two steps. The reduction process of the Au3+ ions located in the inner coil region of the hyperbranched PEI led to the formation of a compact gold core, and is accompanied by a collapse of the polymer coil. Therefore, in the subsequent reduction process a gold-polymer hybrid shell is formed. By using the PEI of higher molar mass, core-shell gold nanoparticles of about 3.6 nm size with a more narrow size distribution and special fluorescence behavior could be synthesized.