Das BODIPY-Gerüst als chromophores Kernmotiv für ausgedehnte, oligomere und helical chirale π-Systeme

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel B. Werz
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512131428

Im Rahmen dieses Projekts sollen neuartige Fluorophore, die auf dem BODIPY-Motiv beruhen, synthetisiert und untersucht werden. Bisherige Arbeiten der Gruppe haben gezeigt, dass einfache Oxidationsreaktionen geeignet sind, oligomere Farbstoffe mit verbesserten Eigenschaften aufzubauen. Dabei wurden verbrückende Ethano-Einheiten bzw. Benzanellierungen benutzt.In einem ersten Teilprojekt sollen durch α-Aminogruppen substituierte BODIPYs benutzt werden, um mit α-Chlor-substituierten BODIPYs mittels Buchwald-Hartwig-Reaktion über Stickstoff-verbrückte BODIPY-Dimere zu erhalten. Diese sollen unter oxidativen Bedingungen an der β-Position einen Ringschluss zum verbrückenden Pyrrol-System eingehen. Die so entwickelte Strategie soll ausgeweitet werden, um zu analogen oligomeren Systemen zu gelangen. Dabei sollen unsymmetrische BODIPY-Monomere, die einerseits einen Chlor-, andererseits einen Amino-Substituenten tragen, eingesetzt werden. Dabei ist die Bildung linearer wie auch cyclischer Systeme denkbar, die abschließend zu komplett konjugierten π-Systemen oxidiert werden sollen. Als Alternative zur direkten Oxidation besteht auch die Möglichkeit, eine Versteifung des Systems über die Reaktion mit Aldehyden in β-Position zu erreichen, so dass nach weiterer Oxidation BODIPYs, die über anellierte Pyridinsysteme verknüpft sind, erhältlich sein sollten. Die photophysikalischen und strukturellen Eigenschaften dieser Verbindungen werden ausführlich untersucht werden.Das zweite Teilprojekt beschäftigt sich damit, helicale, auf mehreren BODIPY-Untereinheiten basierende π-Systeme aufzubauen und photophysikalisch zu untersuchen. Eine Trennung in Enantiomere bzw. ein enantioselektiver Aufbau solch helical-chiraler Verbindungen sollte die Möglichkeit bieten, circular polarisiertes Licht (cpL) mit vergleichsweisen hohen glum-Werten zu emittieren. Die grundlegende synthetische Idee basiert darauf, zunächst über die β-Position verknüpfte BODIPY-Oligomere mit verbrückender Methyleneinheit zu generieren. Anschließend soll eine Oxidation über die verbleibende freie β‘-Position erfolgen, die unter C-C-Bindungsbildung einen verbrückenden Fünfring generiert. Diese spezielle geometrische Anordnung sollte schon ab vier Untereinheiten konfigurativ stabile helicale Moleküle liefern. Eine Strategie, die zentrale Chiralität am Borzentrum in helicale Chiralität transferiert, soll dabei helfen, gezielt P- bzw. M-helical-chirale Spezies zu erzeugen. Darüber hinaus soll untersucht werden, ob durch die Desymmetrisierung der Helix, z.B. durch das Anbringen eines terminalen Elektronendonors, eine Verstärkung der cpL-Effizienz über Charge-Transfer- bzw. FRET-Effekte auftritt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Christoph Bannwarth