Molekulares Design von neuen lumineszierenden Komplexen basierend auf Hybridphosphanliganden für Anwendungen als Chemo- und Biosensoren

• Antragstellerin: Professorin Dr. Evamarie Hey-Hawkins
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405832919

Im Rahmen dieses Gemeinschaftsprojekts werden lumineszierende Systeme auf Basis einer neuen Klasse von Phosphor-Heterocyclen, die weitere Donorgruppen aufweisen, und ihren Übergangsmetallkomplexen für Anwendungen in der Chemo- und Biosensorik und für Bioimaging entwickelt. Primär werden cyclische Phosphanliganden mit zwei endocyclischen dreiwertigen Phosphoratomen, zwei exocyclischen chromophoren Gruppen und zwei gezielt modifizierbaren Substituenten an den endocyclischen Stickstoffatomensynthetisiert, um maximale synthetische Flexibilität unter preiswerten Bedingungen zu ermöglichen. Diese Verbindungen werden durch Kondensationsreaktionen von primären Heteroarylphosphanen mit Formaldehyd und anschließender Ringbildung mit primären Aminen oder Aminosäuren synthetisiert. Chromophore heteroaromatische Substituenten an den Phosphor- und Stickstoffatomen führen zu Lumineszenz und weisen gleichzeitig zusätzliche Bindungsstellen zur Ausbildung supramolekularer Aggregate auf. Durch unterschiedliche Substituenten an den endocyclischen Stickstoffatomen können die sterischen und elektronischen Eigenschaften der Donorzentren modifiziert werden, und gleichzeitig ist die Möglichkeit zur Feinabstimmung physikalischer Eigenschaften der Liganden wie Lipo- und Hydrophilie sowie Lumineszenz gegeben.Die optischen Eigenschaften von Metallkomplexen hängen von der Art des Chromophors und des Metallions ab. Eine Variation der Lumineszenzparameter wird durch Verwendung von d6-, d8- und d10-Metallionen (Ir(III), Pt(II), Au(I) und Cu(I)) mit unterschiedlichen Koordinationszahlen und Koordinationssphären erreicht. Für einen effektiven Ladungstransfer und eine hohe Lumineszenz sollten die chromophoren Gruppen an das Metallzentrum koordiniert sein oder sich in unmittelbarer Nähe befinden. Durch zusätzlich an das Metallzentrum koordinierte chromophore Coliganden können die photophysikalischen Eigenschaften der Komplexe weiter modifiziert werden. Die spezielle Struktur der Zielkomplexe ist die Basis für eine substratinduzierte Lumineszenz, die aus Wirt–Gast-Komplexbildung oder Redoxreaktionen resultiert.Quantenchemische Untersuchungen der elektronischen Struktur werden für die synthetisierten Komplexe durchgeführt, um die Orbitale zu identifizieren, die an den Übergängen beteiligt sind, die für Absorption und Lumineszenz verantwortlich sind. Die so abgeleiteten Struktur-Eigenschafts-Beziehungen bildet dann die Basis für die weitere Entwicklung von lumineszierenden Metallkomplexen für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere im Bereich des Bioimaging und der Biosensorik. Falls eine geringe Löslichkeit der Komplexe in Wasser ihre Eignung für diese Anwendungen einschränken sollte, werden sie für diese Untersuchungen in wasserlösliche hydrophile Nanopartikel umgewandelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Science Foundation
• Kooperationspartner: Professor Dr. Andrey Karasik