Nanoskalige konjugierte Leiterpolymere

• Antragsteller: Professor Dr. Sigurd Höger; Professor Dr. John Lupton
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455731873

Wie werden nanoskalige konjugierte Leiterpolymere und deren definierte Oligomere darstellen, charakterisieren und untersuchen. Sie bestehen aus mit zwei oder drei Phenylen-Ethinylen-Butadienylen-Holmen und Sprossen aus polycyclischen Heteroarometen. Die Verbindungen sind mit flexiblen Seitenketten ausgestatte, die ihre Verarbeitbarkeit garantieren. Es ist zu erwarten, dass die Verbindungen sehr steif sind und interessante optische Eigenschaften haben. Sie werden durch die Homopolymerisation entsprechender Bisacetylene (Glaser-Kupplung), welche zusätzlich jeweils zwei geschützte Acetylene enthalten, erhalten. Nach Darstellung und Endverkappung des ersten Holms und Entschützen der geschützten Acetylene wird in einer Reißverschluss-Reaktion die Leiterstruktur aufgebaut und ebenfalls endverkappt. Die polycyclischen heteroaromatischen Sprossen der Leiter sorgen zum einen für deren Steifheit, sind aber andererseits auch relativ gut Amin-Keton Kondensationen zugänglich. Es werden zwei unterschiedliche heteroaromatische Sprossen untersucht, solche auf Diquinoxalpyren-Basis und solche auf Phenanthrazin-Basis, die zu einem Abstand der Holme von 12 Å, bzw. 7 Å führen. Durch das Endverkappen enthalten die Verbindungen keine freien Acetylene; die Art der Endkappen kann dabei relativ frei gewählt werden. Wir wollen ebenfalls sogenannte neue „Leiter-Endkappen“ untersuchen, die eine intramolekulare zweite Endverkappung erlauben. Dadurch wird die empfindliche Optimierung der Reißverschluss-Reaktion zum Aufbau der Leitern umgangen die bisher notwendig war, um möglichst defektfreie Verbindungen zu erhalten. Wir werden auch Leiterstrukturen mit drei Holmen aufbauen, von denen man eine noch größere Strukturtreue erwarten darf. Für alle Verbindungsreihen werden die Polymere und die entsprechenden definierten Oligomere synthetisiert, charakterisiert (NMR, MS, UV/Vis) und untersucht (Fluoreszenz, STM in Zusammenarbeit mit Dr. S.-S. Jester (Uni Bonn)). Daneben werden detaillierte spektroskopische (In Lösung und mittels Einzelmolekülspektroskopie) durchgeführt. Zusätzliche Molekulardynamik-Simulationen in Zusammenarbeit mit Prof. Grimme (Uni Bonn) und Prof. Horinek (Uni Regensburg) erlauben es uns ein klares Bild der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen im Hinblick auf die strukturellen, konformativen und optischen Eigenschaften der Moleküle zu erlangen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen